Des sondes vers les planètes et au-delà

Voyager 1, lancée en 1977, sera à un jour-lumière de la Terre, soit environ 26 milliards de km, en novembre 2026.

Des robots qui voyagent pendant des décennies

Des humains sont allés sur la Lune, mais tous les autres mondes que nous connaissons de près ont été visités par des robots. Une sonde spatiale emporte des caméras et des instruments, une radio pour communiquer avec la Terre et assez d’énergie pour fonctionner des années, parfois des décennies. La lumière solaire faiblit avec la distance. Beaucoup de sondes destinées aux planètes extérieures utilisent donc des générateurs à radio-isotopes qui transforment en électricité la chaleur dégagée par la désintégration du plutonium. Certaines, comme Juno à Jupiter, utilisent plutôt de grands panneaux solaires. Voyager 1 avait trois générateurs à radio-isotopes au départ, fournissant chacun environ 158 watts au lancement.

L’assistance gravitationnelle

Les fusées seules ne peuvent pas donner à une sonde assez de vitesse pour rejoindre les planètes extérieures. Les concepteurs des missions en empruntent donc ailleurs. Quand une sonde passe près d’une planète en mouvement, derrière elle, la gravité de la planète l’entraîne et la renvoie plus vite. Elle prélève ainsi une quantité infime et imperceptible de l’énergie orbitale de la planète. C’est grâce à cette assistance gravitationnelle que les sondes Voyager ont atteint les planètes extérieures en quelques années plutôt qu’en plusieurs décennies. Danuri, présenté dans l’unité précédente, utilisait une version plus douce du même principe pour économiser du carburant en route vers la Lune.

Voyager 1 et 2

Les deux sondes Voyager ont été lancées en 1977 : Voyager 2 d’abord, le 20 août, puis Voyager 1 le 5 septembre. Mais Voyager 1 suivait une route plus rapide et a dépassé sa jumelle en décembre. Selon la NASA, Voyager 1 est passée au plus près de Jupiter le 5 mars 1979 et de Saturne le 12 novembre 1980. Voyager 2 a poursuivi vers Uranus et Neptune, mettant 12 ans à atteindre Neptune. Elle reste le seul engin spatial à avoir survolé ces deux planètes. En août 2012, Voyager 1 a franchi l’héliopause, la limite de la bulle de particules et de champ magnétique émise par le Soleil. Elle est ainsi devenue le premier objet fabriqué par l’être humain à atteindre l’espace interstellaire.

Voyager 1 communique encore avec la Terre. La NASA prévoit qu’elle atteindra un jour-lumière de distance en novembre 2026 : la distance parcourue par la lumière en 24 heures, soit environ 26 milliards de km. Une commande radio envoyée depuis la Terre mettra alors une journée entière à arriver, et la réponse une autre journée à revenir. La puissance disponible diminue : les ingénieurs éteignent les instruments un par un pour maintenir les autres en fonctionnement.

La distance ralentit tous les échanges. Lors du survol de New Horizons, Pluton était environ 32 fois plus éloignée de la Terre que le Soleil. Ses signaux radio, qui voyagent à la vitesse de la lumière, mettaient donc environ quatre heures et demie à arriver : 32 × 149.6 millions de km ÷ 299 792 km/s ≈ 16 000 s. Personne sur Terre ne pouvait piloter le survol en direct. La sonde a exécuté toute la rencontre à partir de commandes chargées à l’avance, puis a transmis lentement ses images au cours des mois suivants.

Pluton et le Soleil

La sonde New Horizons de la NASA a effectué la première visite de Pluton. Après près d’une décennie de voyage, elle est passée au plus près le 14 juillet 2015, à environ 7750 miles (12 500 km) de la surface, soit à peu près la distance entre New York et Mumbai, puis a poursuivi vers la ceinture de Kuiper. Dans l’autre direction, la sonde Parker Solar Probe de la NASA a été conçue pour toucher le Soleil. Le 24 décembre 2024, elle est passée à environ 3.8 millions de miles (6.1 millions de km) de la surface solaire, plus près que tout autre engin spatial, à environ 430 000 miles par heure, soit quelque 192 km par seconde. Aucun objet fabriqué par l’être humain n’avait jamais atteint une telle vitesse.