Voyager 2

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Voyager 2

Caractéristiques
Organisation NASA
Masse 721,9 kg
Lancement 20 août 1977
Lanceur Titan IIIE/Centaur
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 lécliptique ( se trouvent les planètes du système solaire). Ainsi, elle a pu être dirigée vers Uranus et Neptune en utilisant lassistance gravitationnelle lors des survols de Saturne en 1981 et dUranus en 1986. En raison de la trajectoire choisie, Voyager 2 na pas pu se rapprocher autant que Voyager 1 de Titan, le plus grand satellite de Saturne. Cependant, cest aujourdhui 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 lune 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.

Sommaire

Caractéristiques de la sonde Voyager 2

Article principal : Programme Voyager.

Voyager 2 est une sonde spatiale relativement lourde qui pèse 815 kg au départ de la Terre. Cest 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 lantenne 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 dun mat qui lécarte de 3 mètres du corps central de la sonde. Voyager 2 emporte les mêmes instruments scientifiques que la sonde jumelle Voyager 1. Elle possède dune part une panoplie dinstruments montés sur une plate-forme orientable pour lobservation des planètes comportant deux caméras vidicon (ISS) un spectromètre ultraviolet (UVS) et un interféromètre radiomètre infrarouge (IRIS), un récepteur dondes 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 lépoque du lancement du programme Voyager sont pratiquement inexplorées : seules Pioneer 10 et Pioneer 11, des sondes beaucoup plus légères, se sont jusquà présent approchées de Saturne et de Jupiter. La NASA a lancé ce programme au début des années 1970 pour profiter dune 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. Lobjectif 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 dune planète, sont très mal connus. Létude de la lune Titan, dont on sait déjà à lépoque quelle possède une atmosphère évoluée, est jugée aussi importante que lexploration de Saturne sa planète mère. Enfin létude des deux autres planètes géantes du système solaire, Neptune et Uranus, sur laquelle on détient très peu dinformations du fait de léloignement, constitue un objectif majeur à partir du moment Voyager 1 a achevé avec succès sa mission[1].

Voyager 2, qui suit sa sonde jumelle, a dabord pour objectif de poursuivre la mission de Voyager 1 au cas celle-ci tomberait en panne avant davoir mené à bien lexploration 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 lexploration 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 dobserver de plus près certaines lunes ou de faire des observations des planètes géantes sous un angle différent
  • Lexploration dUranus et Neptune les deux planètes géantes situées aux confins du système solaire qui navaient jusque- jamais été survolées par une sonde spatiale.

La sonde utilise lassistance 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 nemporte en effet que 90 kg dhydrazine pouvant fournir sur lensemble du périple un changement de vitesse de 143 m/s. Pluton est à lépoque la dernière planète extérieure du système solaire[N 1]. Voyager 2 na pu approcher Pluton car il aurait fallu que la sonde « traverse » Neptune pour que lassistance 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 lamener à proximité de Jupiter 2 ans plus tard. Bien que lancée 3 semaines avant Voyager 1, elle neffectue le survol de Jupiter que quatre mois après sa jumelle du fait dune trajectoire différente. Dès le départ la sonde est victime de plusieurs incidents. Peu après le lancement lordinateur dédié au contrôle du vol diagnostique à tort un problème dorientation et entame des manœuvres qui entraînent une coupure de la liaison radio avec la Terre de 2 heures. Linformatique embarquée finit par régler de manière autonome le problème qui avait pour origine lintroduction de mauvais paramètres dans le système de contrôle dorientation. Quelques semaines plus tard, léquipe des contrôleurs au sol, accaparée par de nouveaux projets, omet denvoyer un message radio à la sonde. Celle-ci interprète labsence 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 lordinateur de la sonde tente à plusieurs reprises de recevoir les messages en basculant du récepteur primaire au récepteur de secours. Un fusible de lalimentation électrique du récepteur primaire finit par sauter mettant définitivement celui-ci hors service. Léquipe au sol parvient par la suite à reprendre contact avec la sonde via lémetteur 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 jusquen 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), lobservation de latmosphère sud de la planète géante ainsi quune 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 lactivité volcanique détectée sur Io par Voyager 1[1].

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 dopérations 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 latmosphère de la planète. À laide de son instrumentation radio Voyager 2 parvient à sonder les couches externes de latmosphère 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 lannulation des mesures par lordinateur principal et la perte de certaines données. La situation est rétablie 3 jours plus tard après envoi dinstructions par les équipes au sol. La trajectoire retenue permet à la sonde dutiliser lassistance gravitationnelle de Saturne pour se diriger vers sa destination suivante : Uranus[1],[4].

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 dindices 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 dun champ magnétique dont lintensité est proche de celui de la Terre et qui est incliné de 60° par rapport à laxe 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 dénormes failles et canyons indiquant un passé géologique actif, sans doute dorigine tectonique. Ariel est la plus brillante des lunes dUranus 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 dactivité géologique car leur surface est ancienne et sombre. Voyager 2 a permis deffectuer des observations détaillées de la lune Miranda, la plus proche dUranus, 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 lagrégation des fragments de la lune dorigine qui aurait subi limpact dun autre corps céleste[1].

Les neuf anneaux dUranus, 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 quUranus et leur apparition est relativement récente. Les composants qui les forment sont peut-être les restes dune 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].

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 dUranus et de ses lunes achevé. Comme il doit sagir du dernier passage de Voyager 2 près dune planète, il nexiste pas de contraintes sur la manière de sortir du système planétaire et plusieurs choix sont possibles : léquipe sur Terre opte pour un passage à faible distance du pôle nord de Neptune ce qui permettra dutiliser lassistance gravitationnelle de la planète pour faire plonger la sonde sous lécliptique pour un survol rapproché de Triton, la principale lune de Neptune. Léloignement 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 dantennes à Terre, notamment laccroissement de la taille des antennes de réception existantes, la mise en service dune 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 dUranus. Elles permettent de découvrir les anneaux de Neptune dont lexistence navait jusque 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 dUranus 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 léloignement de Voyager 2, il fut difficile denvoyer à temps de nouvelles instructions pour lobservation 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. Latmosphère de Neptune est analysée. Malgré le peu dénergie 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. Létude du champ magnétique permet de déterminer que la durée dune 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 lépoque 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 170000 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].

La mission interstellaire

Après avoir traversé le système planétaire de Neptune, Voyager 2 quitte lécliptique 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 lenvironnement. Au moment de limpact de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter, Voyager tente deffectuer des mesures avec le spectromètre ultraviolet mais sans résultat[1]. Voyager 2 franchit les limites de lhéliosphère en août 2007 à 84 unités astronomiques du Soleil et devrait définitivement quitter le système solaire, délimité par lhéliopause, 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 létoile Ross 248 située dans la constellation dAndromède[2].

Statut actuel

Sonde

Situation au 5 mai 2010[5]

kilomètres Unité astronomique Années-lumière
Distance du Soleil 13 791 000 000 km 92,1871 UA 0,001458 A.L.
Distance parcourue 20 942 000 000 km 139,9886 UA 0,002214 A.L.
Vitesse
par rapport au Soleil
15,484 km/s 3,005 UAU/an 0,00004751 A.L./an

Position actuelle[6] (selon les prévisions établies jusquà 2015:

  • Temps de transit dune communication (aller et retour: 25 heures, 25 minutes, 26 secondes
  • Carburant restant : 27,86 kg (environ 69 % utilisé)
  • Puissance du RTG : 275,0 Watt (environ 59 % de la puissance initiale)
  • Débit moyen des communications : 0,016 kbit/s (avec une antenne de 34 m du Deep Space Network)
  • Débit maximal des communications : 1,4 kbit/s (avec une antenne de 70 m du DSN, situation à 1999)

Instruments

Situation en 2008[7],[8]

Instrument Statut Remarques
CRS Opérationnel
ISS Désactivé
IRIS Désactivé
LECP Opérationnel
PPS Désactivé
PLS Opérationnel
PWS Endommagé Récepteur haute fréquence en panne depuis 2002, inactif
PRA Désactivé
RSS Désactivé
MAG Opérationnel
UVS Désactivé

Notes et références

Notes

  1. Après la découverte postérieure au vol de Voyager 2 de corps célestes encore plus massifs à lextérieur de lorbite de Pluton, celle-ci a été reclassée dans la famille des planètes naines.

Références

  1. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j et k (en) NASA - Planetary Date System, « Voyager mission. » sur Planetary Rings Node, 1er janvier 2000.
  2. a, b et c (en) JPL NASA, « Voyager : frequently asked questions », 2010.
  3. (de) Bernd Leitenberger, « [http://www.bernd-leitenberger.de/voyager-jupiter-saturn.shtml Voyagers Mission: Jupiter und Saturn : Nach dem Start: Die erste Cruise Phase] ». Consulté le 13 septembre 2010.
  4. (en) NASA - JPL, « Voyager : Saturn » sur Voyager Web site, 17 mai 2000.
  5. (en)NASAVoyager Mission Operations Status Report # 2010-05-07, Week Ending May 7, 2010, consulté le 14 septembre 2010.
  6. (en)NASAVoyager Location in Heliocentric Coordinates[PDF], consulté le 15 mars 2009.
  7. (en)Document de la NASA, consulté le 15 mars 2009.
  8. (en)NASAVoyager Interstellar Mission 2005[PDF], consulté le 15 mars 2009.

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes


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Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Voyager 2 de Wikipédia en français (auteurs)

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