Voyager 2

Voyager 2

Voyager 2

Caractéristiques

Organisation	NASA
Masse	721,9 kg
Lancement	20 août 1977
Lanceur	Titan IIIE/Centaur

Informations générales

Programme	Programme Voyager
Index NSSDC	1977-076A
Site	http://voyager.jpl.nasa.gov/

Voyager 2 est la seconde des deux sondes spatiales du programme Voyager. Son lancement a eu lieu le 20 août 1977. Comme Voyager 1, elle a été conçue et réalisée au Jet Propulsion Laboratory près de Pasadena en Californie. Techniquement identique à Voyager 1, Voyager 2 a été lancée sur une trajectoire plus lente et plus courbée, ce qui a permis de la maintenir dans le plan de l’écliptique (où se trouvent les planètes du système solaire). Ainsi, elle a pu être dirigée vers Uranus et Neptune en utilisant l’assistance gravitationnelle lors des survols de Saturne en 1981 et d’Uranus en 1986. En raison de la trajectoire choisie, Voyager 2 n’a pas pu se rapprocher autant que Voyager 1 de Titan, le plus grand satellite de Saturne. Cependant, c’est aujourd’hui le seul engin spatial à avoir survolé Uranus et Neptune. La configuration particulière des quatre géantes gazeuses qui a rendu leur survol possible ne se reproduit que tous les 176 ans.

La mission Voyager 2 conjointement à celle de Voyager 1 a pu être menée à bien pour un coût nettement inférieur à celui des programmes plus avancés et plus spécialisés qui ont suivi, Galileo et Cassini-Huygens. Avec Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 et New Horizons, Voyager 2 est l’une des cinq sondes spatiales à suivre une trajectoire quittant le système solaire. En 2010, la sonde a parcouru depuis la Terre une distance de 21 milliards de km et continue à envoyer des données scientifiques sur son environnement 33 ans après son lancement. Au 6 avril 2011, la sonde est à 94,9 UA du Soleil.

Caractéristiques de la sonde Voyager 2

Voyager 2 est une sonde spatiale relativement lourde qui pèse 815 kg au départ de la Terre. C’est une copie de Voyager 1 à quelques détails près. Sans les différents appendices elle tient dans un cube de 4 mètres de côté dont le composant le plus proéminent est l’antenne parabolique de 3,7 mètres de diamètre. Différents équipements font saillie dont le magnétomètre de 13 mètres de long, les deux antennes radio de 10 mètres, les générateurs radio-isotopiques installés sur un mat de 3,7 mètres et la plate-forme scientifique installée au bout d’un mat qui l’écarte de 3 mètres du corps central de la sonde. Voyager 2 emporte les mêmes instruments scientifiques que la sonde jumelle Voyager 1. Elle possède d’une part une panoplie d’instruments montés sur une plate-forme orientable pour l’observation des planètes comportant deux caméras vidicon (ISS) un spectromètre ultraviolet (UVS) et un interféromètre radiomètre infrarouge (IRIS), un récepteur d’ondes radio astronomique (PRA) et pour les plasmas (PWS), un photopolarimètre (PPS), un magnétomètre (MAG) et un détecteur de rayons cosmiques (CRS).

La mission de Voyager 2

Voyager 2 comme Voyager 1 doit collecter des données scientifiques sur les planètes extérieures (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) qui à l’époque du lancement du programme Voyager sont pratiquement inexplorées : seules Pioneer 10 et Pioneer 11, des sondes beaucoup plus légères, se sont jusqu’à présent approchées de Saturne et de Jupiter. La NASA a lancé ce programme au début des années 1970 pour profiter d’une conjonction exceptionnelle des planètes extérieures qui permet aux sondes de passer de planète en planète sans consommer de carburant et avec une trajectoire tendue limitant le temps de transit. L’objectif principal assigné aux deux sondes est de recueillir des données permettant de mieux connaitre les deux planètes géantes, Saturne et Jupiter, leur magnétosphère et leurs satellites. Ceux-ci, qui sont pour certains de la taille d’une planète, sont très mal connus. L’étude de la lune Titan, dont on sait déjà à l’époque qu’elle possède une atmosphère évoluée, est jugée aussi importante que l’exploration de Saturne sa planète mère. Enfin l’étude des deux autres planètes géantes du système solaire, Neptune et Uranus, sur laquelle on détient très peu d’informations du fait de l’éloignement, constitue un objectif majeur à partir du moment où Voyager 1 a achevé avec succès sa mission^[1].

Voyager 2, qui suit sa sonde jumelle, a d’abord pour objectif de poursuivre la mission de Voyager 1 au cas où celle-ci tomberait en panne avant d’avoir mené à bien l’exploration de Jupiter, Saturne et de leurs lunes en particulier de Titan. Voyager 1 ayant réalisé sans encombre sa mission, Voyager 2 peut exécuter un programme venant compléter l’exploration des planètes extérieures entamée par Voyager 1. Celui-ci comprend^[2]  :

• Le survol de Jupiter et de Saturne avec une trajectoire différente de celle de sa sonde jumelle permettant d’observer de plus près certaines lunes ou de faire des observations des planètes géantes sous un angle différent
• L’exploration d’Uranus et Neptune les deux planètes géantes situées aux confins du système solaire qui n’avaient jusque-là jamais été survolées par une sonde spatiale.

La sonde utilise l’assistance gravitationnelle de chaque planète survolée pour se diriger vers la planète suivante. Grâce à une conjonction exceptionnelle ne se reproduisant que tous les 176 ans, Voyager 2 peut ainsi survoler 4 planètes sans pratiquement utiliser ses moteurs-fusées aux capacités de toute façon très limitée : la sonde n’emporte en effet que 90 kg d’hydrazine pouvant fournir sur l’ensemble du périple un changement de vitesse de 143 m/s. Pluton est à l’époque la dernière planète extérieure du système solaire^{[N 1]}. Voyager 2 n’a pu approcher Pluton car il aurait fallu que la sonde « traverse » Neptune pour que l’assistance gravitationnelle de celle-ci la mène à cette planète^[2].

Déroulement de la mission

Lancement et transit vers Jupiter

Lancement de Voyager 2 le 20 août 1977 par une fusée Centaur.

La sonde spatiale Voyager 2 est lancée par une fusée Titan IIIE-Centaur le 20 août 1977. Elle entame alors un vol de transit qui doit l’amener à proximité de Jupiter 2 ans plus tard. Bien que lancée 3 semaines avant Voyager 1, elle n’effectue le survol de Jupiter que quatre mois après sa jumelle du fait d’une trajectoire différente. Dès le départ la sonde est victime de plusieurs incidents. Peu après le lancement l’ordinateur dédié au contrôle du vol diagnostique à tort un problème d’orientation et entame des manœuvres qui entraînent une coupure de la liaison radio avec la Terre de 2 heures. L’informatique embarquée finit par régler de manière autonome le problème qui avait pour origine l’introduction de mauvais paramètres dans le système de contrôle d’orientation. Quelques semaines plus tard, l’équipe des contrôleurs au sol, accaparée par de nouveaux projets, omet d’envoyer un message radio à la sonde. Celle-ci interprète l’absence de message comme un dysfonctionnement de son récepteur radio et bascule sur son récepteur de secours. Mais celui-ci présente une défaillance réelle et subtile qui interdit toute communication et l’ordinateur de la sonde tente à plusieurs reprises de recevoir les messages en basculant du récepteur primaire au récepteur de secours. Un fusible de l’alimentation électrique du récepteur primaire finit par sauter mettant définitivement celui-ci hors service. L’équipe au sol parvient par la suite à reprendre contact avec la sonde via l’émetteur de secours qui restera par la suite toujours capricieux mais continue de fonctionner en 2010^[3].

Survol de Jupiter et de ses lunes

Trois mois avant de croiser Jupiter la sonde commence à effectuer des prises de vues ; celles-ci continueront jusqu’en août et 13 350 photos de Jupiter et des lunes seront prises. La sonde Voyager 2 effectue, 18 semaines après Voyager 1, le survol de Jupiter le 9 juillet 1979 à 22 h 28 en passant à 721 670 km du centre de la planète. La trajectoire retenue doit permettre de compléter les données recueillies par Voyager 1 avec en particulier un passage à faible distance de la lune Europe (63 130 km), l’observation de l’atmosphère sud de la planète géante ainsi qu’une étude détaillée de la queue magnétique de Jupiter. La sonde passe également non loin de Ganymède (62 130 km) et de Callisto (214 930 km). La sonde confirme l’activité volcanique détectée sur Io par Voyager 1^[1].

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  Jupiter en vraies couleurs.

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  Détail sur Jupiter.

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  Les anneaux de Jupiter en fausses couleurs.

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  Éruption sur Io.

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  La lune Callisto.

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  Le cratère Valhalla sur Callisto (au centre droit).

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  La lune Ganymède.

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  Gros plan sur Europe.

Survol de Saturne et de ses lunes

Le vol de transit vers la planète géante gazeuse Saturne dure 22 mois. Durant le trajet les séquences d’opérations à exécuter, une fois la destination atteinte, sont développées par les équipes au sol et testées. Voyager 2 passe à 161 000 km du centre de la planète le 26 août 1981, 9 mois après Voyager 1. Les caméras de Voyager 2, plus sensibles que celles de Voyager 1, permettent de détecter de nombreuses configurations dans l’atmosphère de la planète. À l’aide de son instrumentation radio Voyager 2 parvient à sonder les couches externes de l’atmosphère de la géante gazeuse. Des températures passant de 82 kelvin au niveau de pression 70 millibars à 143 kelvin au niveau de pression 1 200 millibars sont mesurées. La sonde est dirigée de manière à pouvoir obtenir de meilleures vues des lunes que Voyager 1. Deux heures après être passé au plus près de Saturne, la plate-forme orientable supportant les instruments se bloque temporairement entraînant l’annulation des mesures par l’ordinateur principal et la perte de certaines données. La situation est rétablie 3 jours plus tard après envoi d’instructions par les équipes au sol. La trajectoire retenue permet à la sonde d’utiliser l’assistance gravitationnelle de Saturne pour se diriger vers sa destination suivante : Uranus^[1],[4].

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  Saturne en vraies couleurs avec les lunes Tethys, Dione et Rhea.

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  L’anneau S de Saturne en fausses couleurs.

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  La lune Hyperion.

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  La lune Janus.

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  Une photo à basse résolution de Prométhée.

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  La lune Enceladus couverte de glace.

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  La lune Titan.

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  La lune Iapetus.

Survol d'Uranus et de ses lunes

La planète géante gazeuse Uranus (50 000 km de diamètre) a un axe de rotation fortement incliné pratiquement situé dans son plan de révolution autour du Soleil. La recherche d’indices pouvant expliquer cette particularité unique dans le système solaire est un des objectifs assignés à la sonde Voyager 2 qui est par ailleurs la première sonde à effectuer un survol de la planète. Voyager 2 met en évidence la présence d’un champ magnétique dont l’intensité est proche de celui de la Terre et qui est incliné de 60° par rapport à l’axe de rotation de la planète^[1].

Voyager 2 découvre 10 nouvelles lunes en plus des cinq déjà connues. Toutes ces lunes sont de petite taille, la plus grande ayant un diamètre de 150 km. Les 5 lunes déjà connues sont des agglomérats de roche et de glace comme les lunes de Saturne. Titania comporte d’énormes failles et canyons indiquant un passé géologique actif, sans doute d’origine tectonique. Ariel est la plus brillante des lunes d’Uranus et sa surface, marquée par des failles et des écoulements de glace, est la plus jeune du système. Umbriel et Obéron semblent avoir connu peu d’activité géologique car leur surface est ancienne et sombre. Voyager 2 a permis d’effectuer des observations détaillées de la lune Miranda, la plus proche d’Uranus, qui ont révélé un monde particulièrement étrange parcouru par des canyons profonds de 20 km et des structures en gradin avec un mélange de terrains jeunes et anciens. Selon une des théories en cours, ces caractéristiques résulteraient de l’agrégation des fragments de la lune d’origine qui aurait subi l’impact d’un autre corps céleste^[1].

Les neuf anneaux d’Uranus, découverts dans les années 1970 depuis la Terre, sont analysés par la sonde et montrent des caractéristiques étaient différentes de ceux de Saturne et Jupiter. Ils ne se sont pas formés en même temps qu’Uranus et leur apparition est relativement récente. Les composants qui les forment sont peut-être les restes d’une lune qui aurait été fragmentée soit par un impact avec un autre objet céleste se déplaçant à très grande vitesse soit par les forces gravitationnelles de la planète mère^[1].

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  Uranus en vraies couleurs.

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  Uranus en fausses couleurs.

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  Gros plan sur la surface de Miranda.

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  La lune Umbriel.

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  Ariel.

Survol de Neptune et de ses lunes

Voyager 2 est la première sonde spatiale et à ce jour la seule, à avoir survolé la planète géante gazeuse Neptune (environ 50 000 km de diamètre). La trajectoire à travers le système planétaire de Neptune est mis au point une fois le survol d’Uranus et de ses lunes achevé. Comme il doit s’agir du dernier passage de Voyager 2 près d’une planète, il n’existe pas de contraintes sur la manière de sortir du système planétaire et plusieurs choix sont possibles : l’équipe sur Terre opte pour un passage à faible distance du pôle nord de Neptune ce qui permettra d’utiliser l’assistance gravitationnelle de la planète pour faire plonger la sonde sous l’écliptique pour un survol rapproché de Triton, la principale lune de Neptune. L’éloignement de Neptune diminue encore le débit théorique permis par la liaison radio. Aussi plusieurs mesures sont prises dans les années qui précèdent le survol pour renforcer le réseau d’antennes à Terre, notamment l’accroissement de la taille des antennes de réception existantes, la mise en service d’une nouvelle antenne à Usuda au Japon et le recours au Very Large Array au Nouveau-Mexique^[1].

Les premières observations sont effectuées à partir de mars 1989 soit 90 jours avant le passage au plus près de Neptune et près de 3 ans après le survol d’Uranus. Elles permettent de découvrir les anneaux de Neptune dont l’existence n’avait jusque là jamais été prouvée : ils sont composés de particules très fines qui ne permettent pas leur observation depuis la Terre. Un champ magnétique nettement plus faible que celui d’Uranus est détecté et mesuré. Au cours de la traversée du système neptunien, 9 nouvelles lunes, de petite taille, sont découvertes (une dixième sera découverte plus tard sur des photos prises par la sonde). Compte tenu de l’éloignement de Voyager 2, il fut difficile d’envoyer à temps de nouvelles instructions pour l’observation de ces nouveaux corps célestes. Seule Protée (400 km de diamètre) fut découverte suffisamment tôt pour programmer des observations détaillées^[1].

Le survol de Neptune a lieu le 25 août 1989 : Voyager 2 passe à 29 240 km de la planète. L’atmosphère de Neptune est analysée. Malgré le peu d’énergie reçue du Soleil du fait de son éloignement (3 % de ce que reçoit Jupiter), une dynamique atmosphérique est observée avec des manifestations comme la « Grande Tache Sombre » et des nuages. Des vents soufflant à 2 000 km/h sont mesurés. L’étude du champ magnétique permet de déterminer que la durée d’une rotation est de 16,11 heures^[1].

Voyager 2 passe à 39 790 km de Triton et peut recueillir des données très précises sur cette lune. La communauté scientifique estimait à l’époque que son diamètre était compris entre 3 800 et 5 000 km ; la sonde permet de ramener ce chiffre à 2 760 km. Très peu de cratères sont observés ce qui est expliqué par le volcanisme dont des manifestations sous forme de traces laissés par des geysers sont observées au pôle. Une atmosphère ténue (pression de 10 à 14 soit ¹⁄₇₀₀₀₀ de celle de la Terre) résultant sans doute de cette activité est détectée par Voyager 2. La température de la surface mesurée, 38 kelvin, est la plus froide jamais détectée sur un corps céleste du système solaire^[1].

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  La planète Neptune.

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  La lune Triton.

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  La « grande tache sombre » de Neptune.

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  Les anneaux de Neptune.

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  La lune Proteus.

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  Une autre photo de Triton.

La mission interstellaire

Après avoir traversé le système planétaire de Neptune, Voyager 2 quitte l’écliptique avec un angle de -30°. La plate-forme orientable portant une partie des instruments est désactivée mais certains des instruments restants continuent à recueillir des données sur l’environnement. Au moment de l’impact de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter, Voyager tente d’effectuer des mesures avec le spectromètre ultraviolet mais sans résultat^[1]. Voyager 2 franchit les limites de l’héliosphère en août 2007 à 84 unités astronomiques du Soleil et devrait définitivement quitter le système solaire, délimité par l’héliopause, vers 2017. La sonde se dirige vers les constellations du Sagittaire et du Paon. Dans environ 40 000 ans, Voyager 2 doit passer à une distance de 1,7 année-lumière de l’étoile Ross 248 située dans la constellation d’Andromède^[2].

Statut actuel

Notes et références

Notes

Références

Voir aussi

Articles connexes

• Programme Voyager
• Voyager 1

Liens externes

• (en) Les sondes Voyager sur le site du Jet Propulsion Laboratory
• (de) Page sur le site de Bernd Leitenberger

v · Pioneer 10 (1972)  · 11 (1973)  · Programme Voyager (Voyager 1 (1977) et Voyager 2 (1977)) · Ulysses (1990) · Cassini (1997)  · New Horizons (2006)
Orbiteurs	Galileo (1989)  · Juno (2011)
Sondes atmosphériques	Galileo (1989)
Futures missions	Jupiter Europa Orbiter (2020)(étude)  · Jupiter Ganymede Orbiter (2020) (étude)
Missions annulées	JIMO · Europa Orbiter · Pioneer H
Voir aussi	Jupiter · Deep Space Network · Exploration de Jupiter
Les dates indiquées sont celles de lancement

v · Pioneer 11 · Programme Voyager (Voyager 1 et Voyager 2)
Orbiteurs	Cassini  · TSSM (vers 2020)
Voir aussi	Saturne

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