Programme Voyager - Définition

Introduction

Voyager 2

Voyager 1 et 2 sont des sondes d'exploration spatiale lancées en 1977. Elles ont depuis réalisé une moisson d'observations astronomiques, qui ont plus d'une fois remis en question les théories planétologiques, au cours d'une épopée spatiale d'une durée exceptionnelle, épopée qui se poursuit encore aujourd'hui dans l'espace interstellaire. Ces sondes lancées dans une relative discrétion, à l'époque où la NASA peaufinait encore la première version de sa navette spatiale, à elles deux, présentent un palmarès unique : l'exploration du voisinage de Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et 48 de leurs lunes.

Matériel embarqué par les deux sondes

Les deux sondes sont équipées à l'identique.

Les sondes ont une masse de 815 kg chacune au moment du lancement (à comparer aux 235 kg de Pioneer 10). Les communications radio avec la Terre se font avec un émetteur-récepteur, relié à une antenne grand gain parabolique de 3,66 m de diamètre. Avec les grandes distances, les transmissions peuvent arriver sur Terre avec une puissance réduite de 1018 fois. La précision des Voyager est très bonne : la trajectoire de Voyager 2 fut calculée avec une position sur « site » précise à 30 km près, une ponctualité de 10 minutes et son antenne fut précise à 0.05° près. Du côté de l'informatique embarquée, on retrouve sur chaque sonde trois types d'ordinateurs (commande depuis la Terre, instructions/collecte des données et position/mouvement) en deux exemplaires chacun. La capacité totale des ordinateurs de chaque sonde s'élève à 512 KB, bien peu comparé aux ordinateurs modernes. La majorité des instruments scientifiques se situent sur une perche s'étendant jusqu'à environ 2,5 m du centre de la sonde. Les magnétomètres sont installés sur une autre perche (de 13 m de long). Une troisième perche contient les générateurs thermoélectriques à radio-isotopes produisant l'énergie nécessaire à la mission. Les instruments radio PRA et PWS fonctionnent quant à eux grâce à deux antennes de 10 m, perpendiculaires l'une à l'autre.

Elles sont alimentées en électricité, non pas par des panneaux solaires photovoltaïques, mais par trois générateurs thermoélectriques à radioisotope, technologie qui leur permet de fonctionner correctement, à la limite et au-delà du système solaire, pendant plusieurs années. Ambitionnant les confins du système solaire pour leur sondes, les concepteurs ne pouvaient pas les alimenter par le biais de classiques panneaux solaires photovoltaïques, ceux-ci étant peu efficaces à grande distance du Soleil, voire inutiles plus loin dans l'espace. Les Voyager seront donc alimentées en électricité, via des générateurs thermoélectriques à radio-isotope, l'énergie électrique étant produite par la chaleur émise par la décroissance radioactive du Plutonium 238 embarqué. Chaque générateur a la forme d'un cylindre de 50,8 cm de hauteur pour 40,6 cm de diamètre. La puissance résultante pour chaque sonde était de 470 Watts au début de la mission en 1977, distribuée sous la forme d'un courant électrique continu de 30 Volts. Au fur et à mesure de la décroissance du plutonium, chaque sonde aura d'autant moins d'énergie (donc de marge de manœuvre) à sa disposition.

Les communications avec la Terre sont assurées par un émetteur-récepteur radio, relié à une antenne grand gain parabolique, assurant la transmission des données collectées vers la Terre et la réception des instructions en provenance de la Terre.

Avec une caméra couleur grand angle de résolution 0.64 MP (800*800) et une deuxième avec un objectif standard, les instruments de mesures scientifiques se composent de :

• un capteur de rayons cosmiques (CRS), un détecteur de plasmas (PLS), ainsi qu'un capteur de particules faible énergie (LECP). Ces trois instruments sont des détecteurs de particules, destinés à l'étude des rayons cosmiques, du vent solaire et des magnétosphères de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune…
• un magnétomètre (MAG). Cet instrument est destiné à mesurer les variations du champ magnétique solaire en fonction du temps et de la distance, ainsi qu'à étudier les champs magnétiques des planètes rencontrées et leurs interactions avec les satellites ou anneaux.
• un récepteur radio astronomique de planète (PRA) et un récepteur d'ondes émises par les plasmas (PWS). Le PRA et le PWS sont des récepteurs d'ondes radio, le premier pour des fréquences de 20,4 kHz à 1300 kHz et de 2,3 MHz à 40,5 MHz et le second pour des fréquences de 10 Hz à 56 kHz. Ils sont destinés à l'écoute des signaux radio émis par le Soleil, les planètes, les magnétosphères… Ils sont reliés à deux antennes placées perpendiculairement, afin de capter les rayonnements dans deux polarisations décalées de 90°.
• un photopolarimètre. Cet instrument mesure l'intensité et la polarisation de la lumière de huit longueurs d'onde entre 235 nm et 750 nm. Il a étudié les atmosphères de Jupiter et Saturne, les anneaux de cette dernière, la texture et la composition probable des surfaces de leurs satellites… Durant les survols planétaires, il a également mené une recherche d'éclairs et d'aurores. Celui de Voyager 1 a été reconnu défectueux.
• un interféromètre, spectromètre, radiomètre infra rouge (IRIS). IRIS permet aux scientifiques de déterminer la température d'un corps, de repérer la présence de certaines substances dans une atmosphère ou sur une surface et de mesurer quelle proportion de la lumière solaire reçue par un corps et réfléchie par ce dernier.
• un spectromètre ultra-violet (UVS). Cet instrument sensible aux rayons ultraviolets permet de détecter la présence de certains atomes ou ions, ces derniers absorbant certaines fréquences de lumière.