Voyager 2

est l'une des deux sondes spatiales du programme . Son lancement a eu lieu le . Comme , elle a été conçue et réalisée au  près de Pasadena en Californie. Techniquement identique à ,  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 puis Neptune en utilisant l'assistance gravitationnelle lors des survols de Saturne en 1981 et d'Uranus en 1986. En raison de la trajectoire choisie,  n'a pas pu se rapprocher autant que  de Titan, le plus grand satellite de Saturne. Cependant, c'est aujourd'hui le seul engin spatial à s'être approché d'Uranus et de Neptune et à les avoir survolées. La configuration particulière des quatre planètes géantes qui a rendu leur survol possible ne se reproduit que tous les .

La mission , conjointement à celle de , 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 , ,  et ,  est l'une des cinq sondes spatiales à suivre une trajectoire quittant le Système solaire. En avril 2021, la sonde avait parcouru depuis la Terre une distance d'environ  de kilomètres et continue à envoyer des données scientifiques sur son environnement  après son lancement. Au , la sonde est à environ  () du Soleil et à environ  ( astronomiques) de la Terre. Elle a franchi l'héliopause, la limite magnétique du Système solaire, en .

Caractéristiques de la sonde 

 est une sonde spatiale relativement lourde de  au départ de la Terre. C'est une copie de  à quelques détails près. Sans les différents appendices, elle tient dans un cube de  de côté dont le composant le plus proéminent est l'antenne parabolique de  de diamètre. Différents équipements font saillie, dont le magnétomètre de  de long, les deux antennes radio de , les générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) installés sur un mat de  et la plate-forme scientifique installée au bout d'un mat qui l'écarte de  du corps central de la sonde.  emporte les mêmes instruments scientifiques que la sonde jumelle . 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 astronomiques (PRA) et pour les plasmas (PWS), un photopolarimètre (PPS), un magnétomètre (MAG) et un détecteur de rayons cosmiques (CRS).

Mission 
, comme , doit collecter des données scientifiques sur les planètes extérieures, à savoir Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, qui, à l'époque du lancement du programme , sont encore pratiquement inexplorées : seules  et , des sondes beaucoup plus légères, se sont jusqu'alors 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 connaître 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  a achevé avec succès sa mission.

, qui suit sa sonde jumelle, a d'abord pour objectif de poursuivre la mission de  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.  ayant réalisé sans encombre sa mission,  peut exécuter un programme venant compléter l'exploration des planètes extérieures entamée par . Celui-ci comprend :
 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 ,  peut ainsi survoler quatre planètes sans pratiquement utiliser ses moteurs-fusées aux capacités de toute façon très limitées : la sonde n'emporte en effet que  d'hydrazine pouvant fournir sur l'ensemble du périple un changement de vitesse de . Pluton est à l'époque la dernière planète extérieure du Système solaire.  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.

Déroulement de la mission

Lancement et transit vers Jupiter 

La sonde spatiale  est lancée par une fusée -Centaur le . Elle entame alors un vol de transit qui doit l'amener à proximité de Jupiter deux ans plus tard. Bien que lancée trois semaines avant , 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 deux 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 au moyen de l'émetteur de secours, qui restera par la suite toujours capricieux mais continuera de fonctionner en 2010.

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  de Jupiter et des lunes seront prises. La sonde  effectue,  après , le survol de Jupiter le  à  en passant à  du centre de la planète. La trajectoire retenue doit permettre de compléter les données recueillies par  avec en particulier un passage à faible distance de la lune Europe (), 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 () et de Callisto (). La sonde confirme l'activité volcanique détectée sur Io par .

Survol de Saturne et de ses lunes 
Le vol de transit vers la planète géante gazeuse Saturne dure . Durant le trajet les séquences d'opérations à exécuter, une fois la destination atteinte, sont développées par les équipes au sol et testées.  passe à  du centre de la planète le , neuf mois après . Les caméras de , plus sensibles que celles de , permettent de détecter de nombreuses configurations dans l'atmosphère de la planète. À l'aide de son instrumentation radio  parvient à sonder les couches externes de l'atmosphère de la géante gazeuse. Des températures passant de  au niveau de pression  à  au niveau de pression  sont mesurées. La sonde est dirigée de manière à pouvoir obtenir de meilleures vues des lunes que . 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 d'une quantité importante de données. 24 heures plus tard, le problème de plate-forme est résolu mais la situation est définitivement rétablie  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.

Survol d'Uranus et de ses lunes 
La planète géante gazeuse Uranus ( 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  qui est par ailleurs la première sonde à effectuer un survol de la planète.  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.

 découvre dix nouvelles lunes en plus des cinq déjà connues. Toutes ces lunes sont de petite taille, la plus grande ayant un diamètre de . Les cinq 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.  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  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.

Les neuf anneaux d'Uranus, découverts dans les années 1970 depuis la Terre, sont analysés par la sonde et montrent des caractéristiques 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.

Survol de Neptune et de ses lunes 
 est la première sonde spatiale et à ce jour la seule, à avoir survolé la planète géante gazeuse Neptune (environ  de diamètre). La trajectoire à travers le système planétaire de Neptune est mise au point une fois le survol d'Uranus et de ses lunes achevé. Comme il doit s'agir du dernier passage de  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  au Japon et le recours au  au Nouveau-Mexique.

Les premières observations sont effectuées à partir de  soit  avant le passage au plus près de Neptune et près de trois 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, neuf 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 , il fut difficile d'envoyer à temps de nouvelles instructions pour l'observation de ces nouveaux corps célestes. Seule Protée ( de diamètre) fut découverte suffisamment tôt pour programmer des observations détaillées.

Le survol de Neptune a lieu le  :  passe à  () du pôle nord 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  sont mesurés. L'étude du champ magnétique permet de déterminer que la durée d'une rotation est de .

 passe à  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  ; la sonde permet de ramener ce chiffre à . Très peu de cratères sont observés ce qui est expliqué par le volcanisme dont des manifestations sous forme de traces laissées par des geysers sont observées au pôle. Une atmosphère ténue (pression de 10 à  soit  de celle de la Terre) résultant sans doute de cette activité est détectée par . La température de la surface mesurée, 38 K, est la plus froide jamais détectée sur un corps céleste du Système solaire.

Voyage interstellaire 
Après avoir traversé le système planétaire de Neptune, Voyager 2 quitte l'écliptique avec un angle de -30°. La plateforme 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. Voyager 2 franchit les limites du choc terminal du soleil en  à  du Soleil et quitte définitivement le Système solaire magnétique, délimité par l'héliopause, en . La sonde se dirige vers les constellations du Sagittaire et du Paon. Dans environ , Voyager 2 doit passer à une distance de  de l'étoile  située dans la constellation d'Andromède.

Statut actuel

Derniers faits majeurs 

Le , la sonde a brusquement basculé dans un mode de sauvegarde d’urgence qui a nécessité l’intervention de la NASA. En effet, Voyager 2 devait tourner sur elle-même à 360° afin de prendre diverses mesures ; mais la puissance nécessaire à cette manœuvre était plus importante que ce que pouvaient fournir les générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG). Cela a poussé Voyager 2 à se mettre en mode urgence en coupant tous les appareils scientifiques pour garder uniquement l'énergie pour les communications avec la Terre.

Le , la NASA annonce avoir perdu le contact avec la sonde à la suite d'une erreur d'orientation de son antenne, désalignée de 2° par rapport à la Terre. Toutefois, la sonde se réoriente automatiquement de manière périodique à l'occasion de réinitialisations automatiques, qui se produisent à intervalles réguliers, la prochaine étant alors prévue en octobre 2023. Sans attendre cela, le , l'agence réussit à reprendre contact avec la sonde en passant par le réseau Deep Space Network et lui ordonne de pivoter pour réaligner son antenne.

Sonde 

Situation au  à  :

 Temps de transit de communication aller : 

Autres données datant de 2015:
 Carburant restant :  (environ 67 % utilisé)
 Puissance du RTG :  (environ 55 % de la puissance initiale)
 Débit moyen des communications :  (avec une antenne de  du )
 Débit maximal des communications :  (avec une antenne de  du DSN, situation en 1999)

Instruments 
Situation au  :

Futur 

Le générateur électrique de Voyager 2 produisant de moins en moins d'énergie, ne sont actuellement laissés en marche qu'un minimum d'instruments. Vers 2025, il est probable qu'on ne puisse plus alimenter qu'un seul instrument à la fois et transmettre de faibles messages radio, puis qu'on ne puisse alimenter plus aucun instrument. La sonde devrait alors avoir fonctionné 48 à 50 ans.

Notes et références

Notes

Références

Bibliographie 
NASA
 

Autres
 .

Voir aussi

Articles connexes 
 Programme 
 Voyager 1

Liens externes 
 « Voyager Voyager, et jamais ne reviens », La Science, CQFD, France Culture, 25 octobre 2022.
  Les sondes Voyager sur le site du .
  Page sur le site de Bernd Leitenberger.
  Page de la Nasa qui indique où se trouvent les sondes Voyager 1 et 2.

Programme Voyager
Exploration de l'espace en 1977
Sonde échappant à l'attraction solaire
Août 1977