La sonde Voyager 1 a décollé il y a maintenant plus de 38 ans. C'est l'objet « vivant » le plus éloigné de la Terre et elle se trouve désormais à plus de 20 milliards de kilomètres. Nous en profitons pour revenir sur l'âge d'or de l'exploration spatiale avec le programme Voyager lancé en « urgence » dans les années 70.

Dans le cadre de l'exploration spatiale, un ambitieux programme de l'agence spatiale américaine (NASA) a vu le jour au début des années 1970 : Voyager. Il comprend le lancement de deux sondes (simplement baptisées Voyager 1 et 2) qui ont pour mission d'explorer notre système solaire et de passer à proximité de plusieurs planètes éloignées.

Après des années de voyage dans le vide de l'espace, Voyager 1 est désormais à plus de 20 milliards de kilomètres de la Terre. Une distance symbolique, mais qui est l'occasion de revenir sur l'épopée de cette sonde (et de sa jumelle dans une moindre mesure).

Programme Voyager : une aventure lancée il y a plus de 40 ans

Tout d'abord, et contrairement à ce que son nom pourrait laisser penser, Voyager 1 a été lancée le 5 septembre 1977, soit près de deux semaines après sa jumelle Voyager 2. Elles sont donc toutes les deux dans l'espace depuis maintenant plus de 38 ans et continuent d'émettre des signaux.

Du point de vue matériel, les deux sondes sont très proches l'une de l'autre, malgré quelques spécificités propres à leurs missions. La numéro 1 dispose ainsi d'un bouclier plus important contre les radiations, notamment afin de lui permettre de résister à son passage à proximité de Jupiter. De son côté, la seconde dispose d'un générateur à radioisotope plus puissant car elle doit mener des explorations plus loin de la Terre (et donc sur une plus longue période).

Afin de s'assurer d'un certain intérêt de la part du public (et donc d'une aura suffisante pour probablement (re)négocier des crédits avec le gouvernement américain), un scientifique habitué de la vulgarisation est nommé afin de prendre en charge la communication des missions pour le compte de la NASA : Carl Sagan. Lors de l'un de ses discours, il n'avait d'ailleurs pas hésité à marquer les esprits avec une entrée en matière remarquée : « ce serait merveilleux d'entrer en contact avec une civilisation qui aurait évolué de son côté ».

Un message et une bouteille lancés dans l'océan cosmique

Surfant sur cette vague d'une civilisation extraterrestre, l'idée de laisser un « message » s'est rapidement frayé un chemin, ce qui rappelle la plaque posée sur les sondes Pioneer 10 et 11. Cette fois-ci, le message des sondes Voyager prend la forme d'un disque comprenant des sons et des images censées dresser un portrait de la Terre.

Au-delà de l'aspect scientifique, cela avait également un aspect philosophique, comme l'expliquait justement Carl Sagan lors de l'une de ses interventions : « Cela revient à jeter une bouteille dans l'océan cosmique [...] Certains pensent peut-être qu'il est chimérique d'envoyer ce message dans l'espace interstellaire en espérant qu'il sera trouvé. Mais le message gravé sur les disques s'adresse à deux destinataires : un public extraterrestre et le public de la Terre. Le moment est venu de se poser la question : qu'aimerions-nous faire connaitre de notre culture ? De quoi sommes-nous fiers ? Ce disque devrait représenter l'espèce humaine dans son ensemble ».

Francis Rocard, astrophysicien français et responsable « Système solaire » au CNES, confirme la notion de bouteille à la mer, en relativisant tout de même un peu ses chances d'aboutir : « Les constructeurs ont pensé que, après tout, il n'était pas totalement absurde de penser que ces sondes, peut-être dans 1 000 ans, peut-être dans 10 000 ans, allaient être repérées par des êtres intelligents, peut-être dans un million d'années ». Peut-être jamais également, tant il s'agit d'une aiguille dans un Univers de foin, mais l'espoir reste évidemment permis. Comme nous le verrons plus tard, il ne faut pas attendre une « réponse » avant longtemps, très (très) longtemps même.

Une occasion qui n'arrive que tous les 176 ans

Dans les faits, les sondes Voyager ont été envoyées à seulement deux semaines d'intervalles. La question est donc de savoir pourquoi tant de précipitations de la part de la NASA. La réponse est simple : une occasion exceptionnelle s'est présentée et elle n'avait qu'une durée de vie limitée. Pour l'exploiter, il fallait que les sondes quittent la Terre avant fin 1977.

En effet, des travaux de mathématiciens et physiciens ont permis de réaliser deux découvertes importantes. La première concerne des formules liées à l'assistance gravitationnelle, qui permettent de gagner en vitesse en utilisant l'attraction d'un corps céleste. La seconde met en lumière un agencement bien particulier de plusieurs planètes : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA explique en effet que « Voyager 1 et 2 ont été conçus pour tirer parti d'un alignement planétaire rare qui se produit qu'une seule fois tous les 176 ans ». Les sondes peuvent ainsi « se balancer d'une planète à l'autre, sans avoir recours aux systèmes de propulsion à bord ». Si l'occasion n'était pas saisie au vol, l'attente aurait donc été encore très longue afin de profiter d'un tel alignement des planètes de notre système solaire.

Pour la petite histoire, sachez qu'un alignement des huit planètes (pour rappel, Pluton est classée dans les planètes naines) pourrait arriver en théorie, mais ne se produirait de toute façon que tous les 147 milliards d'années (environ). Pas la peine de s'inquiéter pour autant car, selon l'Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE), « cet alignement général est quasi impossible et sans intérêt ». Pas question de fin du monde donc, ou de cataclysmes particuliers, contrairement à ce que laisse penser certains films de science-fiction.

Durée de vie de la sonde : une des craintes des scientifiques

Quoi qu'il en soit, la mission a donc été mise sur pied en l'espace de quelques années, ce qui n'était pas sans poser certains problèmes. John Casani, décoré de la médaille NASA Outstanding Leadership et chef de projet Voyager, expliquait ainsi que, « ce qui nous inquiétait, c'était qu'une bonne partie des technologies utilisées étaient complètement nouvelles ». Comme nous venons de l'évoquer, il n'était de toute façon pas possible de retarder la mission pour mener à bien des tests plus poussés. En effet, dans ce genre de cas, les agences spatiales de tous bords préfèrent massivement utiliser des technologies et des matériaux éprouvés pour éviter tout déboire.

Force est de constater que le résultat dépasse finalement les espérances. Prévues pour fonctionner une douzaine d'années, les sondes Voyager continuent de voguer dans l'Univers et d'émettre, et ce, plus de 38 ans après leur départ. Durant ce périple, elles ont d'ailleurs fourni de nombreuses informations.

Jupiter, Saturne et Titan...

L'objectif initial de Voyager 1 était double : s'approcher de Jupiter et Saturne. Malgré un départ plus tardif, la sonde double sa jumelle et arrive la première aux abords de la plus grosse planète du système solaire (Jupiter), qu'elle survolera à seulement 206 700 kilomètres au-dessus des nuages de son atmosphère, le 5 mars 1979 (contre 570 000 kilomètres le 9 juillet pour Voyager 2). Bien évidemment, la sonde en profitera pour s'intéresser aux lunes de Jupiter au passage, dont Io, Europe et Ganymède.

C'est ensuite au tour de Saturne d'être sous les feux des projecteurs de Voyager 1. Le 12 novembre 1981, elle passe à 64 200 kilomètres au-dessus des nuages de la planète, alors que la jumelle les survolera à 41 000 kilomètres seulement le 25 août 1981).

Crédits : NASA. Photo de Jupiter de Voyager 1, puis de Saturne de Voyager 2.

Les scientifiques en charge de la mission décident alors d'envoyer Voyager 1 au plus près de Titan, le plus gros satellite de Saturne. Malgré un passage à moins de 7 000 kilomètres, les caméras de la sonde n'ont pas pu percer la couche de nuages, un résultat décevant pour la sonde qui avait enchainé les succès jusque-là. D'autant plus que les scientifiques pensaient à l'époque que de la vie aurait pu s'y développer à cause de conditions climatiques particulières.

Dans tous les cas, ce choix de passer au plus près de Titan aura une conséquence importante : Voyager 1 quitte le plan de l'écliptique et ne pourra donc plus croiser la route d'autres planètes durant la suite de son voyage. De son côté, Voyager 2 rendra visite à Uranus (81 500 kilomètres le 24 janvier 1986) puis à Neptune (5 000 kilomètres le 25 août 1989).

En guise de révérence à notre système solaire, la sonde Voyager 1 prend son célèbre « portrait de famille » en 1990, là encore sous l'impulsion de Carl Sagan. Plusieurs dizaines de clichés sont ainsi capturés par la sonde qui retourne ses caméras et profite ainsi d'un point de vue exceptionnel sur l'ensemble des planètes de notre système solaire, alors qu'elle se trouve à 6 milliards de kilomètres de la Terre. La planète bleue ne représente d'ailleurs rien de plus qu'un pixel sur les photos. D'autres images sont disponibles par ici.

... avant de s'attaquer à l'Univers interstellaire

La sonde file désormais à la découverte de l'espace interstellaire. En 2013, commence alors une course contre le Soleil afin de déterminer si oui ou non Voyager 1 a quitté le système solaire (c'est-à-dire la zone d'influence du Soleil). Fin 2013, la NASA affirme que oui, mais certains scientifiques comme Serge Brunier ne sont pas d'accord, et estiment qu'il faudrait encore attendre plusieurs milliers d'années. « Il n'y a aucune ambiguïté, c'est totalement faux. Voyager 1 n'est pas sorti du système solaire » précise-t-il même au micro de France Info.

Dans tous les cas, il y a un point sur lequel tous les scientifiques s'accordent : Voyager 1 est loin, très loin de nous. « Voyager 1 est l'objet vivant, puisque Pioneer 10 et 11 ne fonctionnent plus, le plus lointain de la Terre et du Soleil » indique même Francis Rocard, responsable scientifique au CNES.

À peu près à la même époque, Suzanne Dodd, en charge du programme Voyager pour le compte de la NASA, expliquait que cinq instruments (sur les dix qu'elle embarque) continuaient de fonctionner. Certains ont été éteints, tandis que d'autres sont endommagés. Petit à petit, la sonde coupera l'alimentation de certains afin d'économiser le peu d'énergie qui lui reste.

Malgré cela, Voyager 1 continue d'émettre et les scientifiques reçoivent encore et toujours des données via le Deep Space Network. Que la sonde ait ou non quittée le système solaire, cela permet aux scientifiques d'appréhender le passage de l'héliosphère et de l'héliopause avec des informations concrètes récoltées sur place.

« On a des idées, on a des modèles, mais on n'y est jamais allé. Actuellement, tout se passe à peu près comme prévu. On observe une baisse de la vitesse du vent solaire, ce qui était prédit, on observe une variation forte du champ magnétique, ce qui était prévu également » expliquait le responsable système solaire du CNES fin 2012.

20 milliards de kilomètres : si loin et pourtant si proche...

Quoi qu'il en soit, Voyager 1 est désormais à plus de 20 milliards de kilomètres de la Terre (un peu moins du Soleil), soit près de 134 Unités Astronomiques (134 fois la distance entre la Terre et le Soleil). Sachez qu'à cette distance, une information envoyée depuis la Terre met plus de 18 heures et 33 minutes pour arriver à la sonde, et autant de temps pour faire le chemin inverse... dans les deux cas à la vitesse de la lumière.

Voyager 1 continue son chemin à une vitesse moyenne de 17 km/s, soit plus de 60 000 km/h, contre près de 15,40 km/s pour Voyager 2 (55 400 km/h). Avec cette vitesse, Voyager 1 sera à 25 milliards de kilomètres du Soleil entre début mai et début juin 2026.

De son côté, Voyager 2 n'est « qu'à » près de 16,5 milliards de kilomètres de la Terre et il ne faut donc plus compter « que » 15 heures et 30 minutes pour recevoir une information provenant de la sonde. Cette seconde sonde atteindra les 20 milliards de kilomètres mi-2023. Pour les plus curieux, un tableau prévisionnel est disponible ici (jusque fin 2030).

L'éloignement peut-être suivi en direct par ici. Notez que la distance affichée peut parfois diminuer, ce qui est normal puisque la Terre tourne autour du Soleil plus vite que la vitesse de déplacement des sondes (à la fois pour Voyager 1 et 2).

Et maintenant ?

Pour les responsables de la NASA, la situation est relativement simple : « on dispose d'assez d'énergie pour fonctionner encore une dizaine d'années, peut-être jusqu'en 2025. Mais on va devoir éteindre certains instruments afin que le transmetteur qui envoie les données sur Terre soit suffisamment alimenté ». Pour le Centre national d'études spatiales français, il serait plutôt question de 2020. Dans tous les cas, la sonde Voyager a encore quelques années devant elle.

Mais durant ce temps, Voyager 1 aura-t-elle l'occasion de croiser quelque chose d'intéressant ? Pas vraiment non : « Le prochain passage à proximité de l'étoile la plus proche aura lieu dans 40 000 ans » explique la responsable de mission de la NASA. Il ne s'agit pas de Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche de nous (plus de 4 années-lumière), mais de Gliese 445 (nom de code AC+79 3888) qui se trouve à plus de 17 années-lumière, mais qui se rapproche à grande vitesse de notre système solaire. D'ici près de 300 000 ans, Voyager 2 pourrait rendre une lointaine visite à Sirius.