EN ROUTE VERS LES ETOILES__Pioneer, Voyager et New Horizons

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L’HISTOIRE DES SONDES SPATIALES US PIONEER, VOYAGER et NEW HORIZONS
Après l’exploration de la Lune à partir de 1959, après celle des planètes du système solaire les plus proches de nous, Vénus et Mars, et après le grand succès des missions Apollo d’envoi d’hommes sur la Lune (1969-1972),

« ce n’est qu’au début des années 1970 que les États-Unis ont disposé de lanceurs suffisamment puissants pour envisager des missions de reconnaissance vers les planètes plus lointaines, à savoir Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune » ( «le grand tour», JP Luminet). C’est ainsi que naquirent les programmes de la Nasa Pioneer en 1972 et Voyager en 1977.

Sur leur lancée, après presque 50 ans, les 4 sondes ont franchi les limites de l’héliopause_une porte de sortie de l’influence des vents solaires_. Toutes en route vers l’inconnu et vers la sortie du système solaire, elles ont été suivies récemment par la sonde New Horizons en 2006, après un détour pour reconnaître Pluton.

Les éclaireurs Pioneer 10 et Pioneer 11
Pioneer 10, lancée le 3 mars 1972 par une fusée Atlas-Centaur D, comme sa jumelle Pioneer 11 un mois plus tard, avait pour mission de faire une première reconnaissance des régions externes du Système solaire, jamais explorées jusque là. Pioneer 10 est ainsi le premier engin spatial à avoir dépassé l’orbite de Mars, traversé la ceinture d’astéroïdes en 1972 et effectué un survol de Jupiter en 1973. Pioneer 11 a survolé Saturne en 1979. Les sondes étaient équipées d’imageurs avec plusieurs objectifs à haute résolution qui nous ont fourni les premières images rapprochées des deux géantes du Système solaire.

Elles sont ensuite devenues les premiers véhicules spatiaux à dépasser 42 kilomètres par seconde, qui leur permettra à terme d’échapper à l’emprise gravitationnelle du Soleil et de naviguer dans notre galaxie.
Premières sondes à être équipées d’un générateur thermoélectrique à radio-isotope, afin de s’affranchir de l’énergie solaire très réduite au niveau des planètes externes, et dotées d’immenses antennes de 4 m, les sondes Pioneer 10 et 11 ont permis des contacts jusqu’en Juillet 2003 et servi comme retour d’expérience pour la réalisation du grand programme d’exploration spatiale VOYAGER

  • trajectoire sondes Voyager

Voyager 1 explore Jupiter et Saturne.
C’est avec les deux sondes Voyager 1 et 2 que les États-Unis ont réussi la grande mission d’exploration des 4 planètes extérieures du système solaire. Les missions ont été conçues pour tirer parti d’un alignement très rare, tous les 176 ans, de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, qui allait se produire en 1977, minimisant ainsi le temps et le carburant pour les atteindre et bénéficier ensuite de leur assistance gravitationnelle pour aller de l’avant.
Lancée le 5 septembre 1977 Voyager 1 a collecté des données inédites sur les systèmes planétaires de Jupiter en 1979 et de Saturne en août 1980.
Voyager 1 a permis aux scientifiques de mieux comprendre la Grande Tache rouge de Jupiter, d’observer de près ses anneaux ainsi que ceux de Saturne et de découvrir le volcanisme d’Io, la structure de la surface d’Europe et l’atmosphère de Titan.
Ayant cessé d’émettre provisoirement pour économiser ses batteries et avoir parcouru plus de 18 milliards de kilomètres Voyager 1 a quitté en août 2012 la région de l’espace placée sous l’influence magnétique du Soleil _l’ héliopause_ et progresse désormais dans le milieu interstellaire.
Voyager 2 survole pour la première fois Uranus et Neptune.
Lancée en Août 1977, Voyager 2, qui suit sa sonde jumelle, a exécuté un programme venant compléter l’exploration des planètes extérieures entamée par Voyager 1. Après un survol de Jupiter en Juillet 1979 et de Saturne en Août 1981 , Voyager 2 avait pour mission d’explorer 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.

  • trajectoire de Voyager 2

Survolant Uranus le 24 Janvier 1986, Voyager 2 a mis en évidence la présence d’un champ magnétique, découvert 10 nouvelles lunes, approché la lune Miranda, révélant ses canyons profonds et ses reliefs.
Près de 3 ans après le survol d’Uranus, Voyager 2 à été la première sonde spatiale et la seule jusqu’à présent, à avoir survolé à moins de 5000 km la planète géante gazeuse Neptune (environ 50 000 km de diamètre, comme Uranus), le 25 Août 1989. Ses observations ont permis d’analyser l’atmosphère de Neptune, avec des vents mesurés à plus de 2000 km/h et, un champ magnétique, de découvrir des anneaux autour de cette planète, et 9 nouvelles lunes, d’explorer la lune Triton depuis une altitude de 40 000 km.
Après avoir quitté le système planétaire de Neptune, Voyager 2 a quitté le Système solaire magnétique, délimité par l’héliopause, en novembre 2018 et progresse dans le milieu interstellaire.

La sonde New Horizons explore Pluton et l’astéroïde Arrokoth.
Lancée le 19 Janvier 2006, ayant dépassé Jupiter en Juillet 2007, puis ayant été mise en sommeil pendant 7 ans, la sonde New Horizons a exploré la planète Pluton, à 40 fois la distance Terre-Soleil, le 14 juillet 2015.

  • 13 juillet 2015. Photos prise par la sonde New Horizon. ceci est une Image composite de la planète naine Pluton et de sa lune Charon. Couleurs artificielles et distances non représentatives…. ( source NASA/APL/SwRI via AP)

Traversant ensuite la Ceinture de Kuiper, qui s’étend au delà de Pluton, entre 30 et 50 fois la distance Terre-Soleil, New Horizon a atteint l’astéroïde 2014-MU69 Arrokoth (découvert en 2014 par le télescope spatial Hubble) le 1er janvier 2019, à 6,6 milliards de km de la Terre. C’est le corps le plus éloigné survolé à ce jour par un vaisseau spatial terrien.

Des sondes à la limite du système solaire ?
Si les sondes Pioneer et Voyager ont quitté la zone d’influence magnétique du soleil _l’héliopause_, elles sont loin d’avoir quitté la sphère d’influence gravitationnelle du soleil qui s’étend jusqu’aux confins du nuage de Oort, à environ une a.l.(année-lumière) de notre étoile.
La plus éloignée de toutes à ce jour est Voyager 1. Au 1er Novembre 2020, d’après le JPL (Jet Propulsion Laboratory), la sonde Voyager 1 a parcouru en près de 50 ans à une vitesse moyenne de 61.000 km/h, 22,5 milliards de kilomètres équivalent à 150 fois la distance Terre-Soleil. Ses signaux radio mettent 21h à nous parvenir. Dans 25.000 ans environ, elle sortira du nuage de Oort, quittant l’influence gravitationnelle du Soleil pour entrer dans 40 000 ans sous celle de l’étoile « Gliesse 445 » distante de 17,5 a.l., dont elle se rapprochera dans 300 000 ans !
Voyager 2, actuellement à 19 milliards de kilomètres, se dirige vers la constellation du Paon et passera à une distance de 1,7 a.l.de l’étoile Ross 248 située dans la constellation d’Andromède
Les sondes plus anciennes Pioneer 10 et 11 sont à 118 et 97 fois la distance Terre-Soleil. Elles aussi sont encore loin de la bordure du système solaire.
De nouveaux horizons pour les sondes New Horizons et Voyager.

  • Logo Sondes Voyager 1&2 JPL-NASA

  • timbre poste USA____célébration de la 1ère exploration de Pluton par la sonde New Horizons , le 14 juillet 2015

Au JPL, les équipes New Horizons et Voyager vont collaborer dans l’observation de l’héliopause. Les instruments et la position des trois vaisseaux sont complémentaires jusqu’en 2025, mais les sondes Voyager manqueront d’énergie au delà.

Après la transmission totale des données vers la Terre concernant Arrokoth, ce qui a pris 20 mois, la sonde New Horizons va commencer à partir de Décembre 2020 à détecter elle-même le prochain objet qu’elle pourrait visiter à partir de l’analyse des photos qu’elle prendra, d’une luminosité trop faible pour être vu depuis les télescopes terrestres.
L’aventure sur la route des étoiles continue donc….

Dossier réalisé par Michel Drobycheff
mise en forme et publication: Michel Vidal