Voyager 1 est une sonde spatiale robotisée de 722 kilogrammes lancée le 5 septembre 1977 depuis Cap Canaveral, en Floride. Elle est toujours opérationnelle aujourd’hui et poursuit sa mission étendue de localisation et d’étude des confins du système solaire, y compris la ceinture de Kuiper et au-delà, et d’exploration de l’espace interstellaire immédiat jusqu’à la fin de sa mission. Le 25 août 2012, à un peu plus de 19 milliards de kilomètres du Soleil (122 UA), la sonde a quitté l’héliopause et a été la première à atteindre l’espace interstellaire. Sa mission initiale était de visiter Jupiter et Saturne. À une distance de 153,14 unités astronomiques (22 909 417 919 km) du Soleil en juin 2021, elle est la sonde la plus éloignée de la Terre et la plus proche de Voyager 2 dans l’espace interstellaire, mais elle n’a pas encore quitté le système solaire. Il lui reste environ 17 702 ans avant de quitter le nuage d’Oort, dans lequel elle entrera dans environ 300 ans.
Voyager 1 est la première sonde spatiale à porter un message sonore (Voyager Gold Disc) et est actuellement l’objet de fabrication humaine le plus éloigné de la Terre, se déplaçant à la quatrième vitesse relative de la Terre et du Soleil parmi les sondes spatiales, après Rosetta (qui a voyagé à environ 108 000 km/h entre novembre 2009 et août 2014), Helios B, qui a atteint 252 900 km/h en avril 1976, et surtout la sonde Solar Parker, qui a déjà atteint 324 000 km/h lors de sa première approche de notre étoile (le 1er novembre 2018) et devrait atteindre 700 000 km/h lors de son approche la plus proche du Soleil en 2025.
Bien que sa sœur Voyager 2 ait été lancée seize jours plus tôt, elle ne devrait pas dépasser Voyager 1. Il en va de même pour la mission New Horizons vers Pluton, même si elle a été lancée depuis la Terre à une vitesse supérieure à celle des deux Voyager, car au cours de son voyage, la vitesse de Voyager 1 a été augmentée en raison de tiraillements gravitationnels assistés. La vitesse actuelle de New Horizons est supérieure à celle de Voyager 1, mais lorsque New Horizons atteindra la même distance du Soleil que Voyager 1, sa vitesse est estimée à 13 km/s, alors que celle de Voyager 1 est de 17 km/s.
Voyager 1 a une trajectoire hyperbolique et a atteint la vitesse d’évasion, ce qui signifie que son orbite ne reviendra pas dans le système solaire interne. Avec Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 2 et New Horizons, Voyager 1 est une sonde interstellaire.
Les deux sondes Voyager ont dépassé leur durée de vie initialement prévue. Chaque sonde tire son énergie électrique de trois RTG (générateurs thermoélectriques à radioisotope), qui devraient produire suffisamment d’énergie pour permettre aux sondes de rester en communication avec la Terre jusqu’en 2025 au moins.
Planification et lancement
La sonde a été lancée le 5 septembre 1977 depuis le centre spatial Kennedy de la NASA à Cap Canaveral à bord d’une fusée Titan IIIE.
Un défaut de combustion du carburant dans le deuxième étage de la fusée a d’abord fait craindre aux techniciens que la sonde n’atteigne pas Jupiter. Cependant, l’étage supérieur Centaur a permis de compenser ce défaut.
Bien que lancée après sa jumelle Voyager 2, Voyager 1 a atteint Jupiter deux mois plus tôt que sa compagne et, suivant une trajectoire plus rapide, est arrivée neuf mois plus tôt sur Saturne.
Développement de la mission
Voyager 1 a pris ses premières photos de Jupiter en janvier 1979 et s’en est approchée au plus près le 5 mars 1979 à une distance de 278 000 km. Au cours de sa mission vers Jupiter, elle a pris 19 000 photographies, sur une période allant jusqu’au mois d’avril.
En raison de la résolution maximale permise par une telle approche, la plupart des observations des satellites, des anneaux, du champ magnétique et des conditions de rayonnement de Jupiter ont été réalisées au cours d’une période de 48 heures autour de cette approche.
Pour photographier la planète Jupiter, la NASA a opté pour le système bicolore simplifié de l’inventeur mexicain Guillermo González Camarena, plus simple en termes d’électronique que le système américain NTSC pour une mission aussi lointaine.
Elle s’est approchée à 18 641,76 km du satellite Io de Jupiter et a pu observer pour la première fois une activité volcanique en dehors de la Terre, ce qui était passé inaperçu par Pioneer 10 et 11. Morabito lors de l’examen d’une photographie quelques heures après le survol.
Accélérée par le champ gravitationnel de Jupiter, elle atteint Saturne le 12 novembre 1980, s’approchant à une distance de 124 200 km. À cette occasion, elle a découvert des structures complexes dans le système d’anneaux de la planète et a obtenu des données sur l’atmosphère de Saturne et sur son plus grand satellite naturel, Titan, qu’elle a dépassé à une distance de 6500 km. En raison de la découverte d’une atmosphère sur ce satellite, les contrôleurs de la mission ont décidé que Voyager 1 devait s’approcher plus près de cette lune, sacrifiant ainsi les étapes suivantes de son voyage, Uranus et Neptune, qui ont été visitées par son jumeau Voyager 2.
Cette seconde approche de Titan a augmenté la force gravitationnelle de la sonde, l’éloignant du plan de l’écliptique et mettant fin à sa mission planétaire.
Le 17 février 1998 à 23h10 heure européenne, Voyager 1 se trouvait à 10 400 000 000 km de la Terre, un record établi dix ans plus tôt par la sonde Pioneer 10.
En septembre 2004, Voyager 1 a atteint une distance de 14 milliards de kilomètres (93,2 UA, 8700 millions de miles ou 13 heures-lumière) du Soleil et est donc l’objet le plus éloigné jamais construit par l’homme. Le 15 août 2006, la sonde Voyager 1 a atteint une distance du Soleil de 100 UA, soit près de 15 milliards de kilomètres. En 2020, elle a atteint une distance de 148 UA.
Elle s’éloigne du Soleil à une vitesse de 3,6 unités astronomiques (29 minutes-lumière) par an, ce qui correspond à 17 km/s. Des mesures précises suggèrent que la vitesse ralentit très lentement et de manière inattendue. Les causes de ce ralentissement font l’objet de diverses controverses.
Dans un communiqué de presse du 24 mai 2005, la NASA a déclaré que Voyager 1 avait atteint, en tant que premier objet construit par l’homme, ce que l’on appelle le front de choc de terminaison, et qu’elle continuerait à voyager dans la région connue sous le nom d’héliofondation, la dernière frontière du système solaire, à proximité de l’héliopause.
Voyager 1, qui voyage loin du Soleil, est alimentée par trois générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG), qui convertissent la chaleur de la désintégration radioactive du plutonium en électricité, plutôt que par les panneaux solaires utilisés sur de nombreuses autres sondes interplanétaires. Il a été estimé que l’énergie générée par cette pile nucléaire serait suffisante pour alimenter les principaux systèmes jusqu’en 2025. Les données de dégradation du RTG montrent qu’il a été préservé dans de meilleures conditions que prévu, de sorte que sa durée de vie devrait être plus longue.
Voyager 1 emporte dans son voyage spatial l’un des deux disques sonores Sound of Earth.
Le 31 mars 2006, des radioamateurs de l’AMSAT en Allemagne ont suivi et reçu des ondes radio de Voyager 1 à l’aide d’une antenne parabolique de 20 m située dans la ville de Bochum et d’une technique d’intégration longue. Les données ont été comparées et vérifiées par rapport aux données de la station Deep Space Network à Madrid, en Espagne. Il s’agirait de la première tentative réussie de localisation de Voyager 1 par des amateurs.
En mai 2008, Voyager 1 se trouvait à 12,45° de déclinaison et 17 125 heures d’ascension droite, dans la direction de la constellation d’Ophiuchus.
Mission interstellaire
Les deux sondes Voyager auront suffisamment d’énergie pour fonctionner jusqu’en 2025.
* Les opérations sur bande de données sont soumises à la capacité de recevoir des données à 1,4 kbps via le DSN (Deep Space Network), et peuvent être prolongées si un futur réseau à plus haute sensibilité est utilisé.
** Pas avant cette date.
Le 7 juillet 2009, Voyager 1 se trouvait à 109,71 unités astronomiques (16 414 millions de kilomètres) du Soleil lorsqu’elle a traversé le front de choc de terminaison et est entrée dans l’héliofondation, la zone terminale entre le système solaire et l’espace interstellaire, une vaste région où l’influence du Soleil cède le pas au rayonnement d’autres corps éloignés dans la galaxie. À cette distance, les signaux de Voyager 1 ont mis plus de quatorze heures à atteindre le centre de contrôle du Jet Propulsion Laboratory à La Cañada Flintridge, en Californie.
Depuis le 8 avril 2011, à 17,49 milliards de kilomètres du Soleil, elle a détecté un changement dans le flux de particules dû à l’approche de la fin de l’héliosphère, qui se trouve être ovale. Les scientifiques le savent grâce à la façon dont le vent solaire s’est comporté lors du passage de Voyager.
Ce flux de particules chargées forme une bulle autour de notre système solaire, l’héliosphère. Le vent se déplace à une vitesse « supersonique » jusqu’à ce qu’il croise une onde de choc appelée « choc de terminaison ».
À ce moment-là, le vent ralentit considérablement et se réchauffe dans une région appelée héliopause. Voyager a déjà déterminé que la vitesse du vent à son emplacement actuel a été réduite à zéro. Cela signifie que Voyager a déjà atteint la région où le vent solaire commence à se retourner sur lui-même en s’écrasant sur des particules dans l’espace interstellaire.
Le 14 juin 2012, la NASA a annoncé que Voyager 1 avait signalé une nette augmentation de la détection de particules chargées provenant de l’espace interstellaire, qui sont normalement déviées par les vents solaires dans l’héliosphère.
Cette dernière est considérée comme la limite du système solaire, à une distance de 120,07 UA (17,86 milliards de kilomètres) de la Terre, lorsque la sonde commence à pénétrer dans l’espace interstellaire.
Le 12 septembre 2013, les scientifiques de la NASA sont parvenus à un consensus sur la base d’observations montrant une forte diminution du nombre d’électrons par mètre cube depuis le 25 août 2012, où il est passé à 0,08 électrons, se situant dans les estimations que les modèles actuels prévoient pour l’au-delà du système solaire, qui se situeraient entre 0,05 et 0,22 électrons par mètre cube. Voyager 1 devient ainsi le premier objet fabriqué par l’homme à passer au-delà de l’héliopause et à pénétrer dans l’espace interstellaire.
Le 28 novembre 2017, les scientifiques de la NASA ont réussi à corriger l’attitude de la trajectoire de la sonde grâce aux propulseurs TCM (pour « trajectory correction manoeuvre »), identiques aux propulseurs d’attitude par leur taille et leur capacité et situés à l’arrière de la sonde. Ils n’ont pas été utilisés depuis que Voyager 1 a passé Saturne 37 ans plus tôt. La réorientation a pu être effectuée avec des impulsions de 10 millisecondes, une manœuvre de précision, d’autant plus que les signaux de commande ont mis 19 heures et 35 minutes à parvenir à la sonde.
Le 23 février 2017 à 20,916 milliards de kilomètres (137,747 UA, soit 19 h 22 min d’heures-lumière de la Terre), la sonde se dirige vers le centre de notre galaxie, la Voie lactée, quittant l’espace dominé par l’influence de notre Soleil depuis le 25 août 2012 et entrant ainsi dans l’espace entre les étoiles, l’espace interstellaire.
Le 4 décembre 2017, la NASA a indiqué que l’équipe de techniciens de VOYAGER 1, travaillant avec des propulseurs TCM (correction de trajectoire), a réussi à réorienter l’antenne à grand gain vers la Terre. Cette procédure devrait permettre d’augmenter la durée de vie de la sonde jusqu’en 2025 au moins. Depuis son lancement en 1977, ces corrections de la position de la sonde par rapport à la Terre ont été effectuées à l’aide de propulseurs de contrôle d’attitude, mais ceux-ci se sont dégradés avec le temps et l’utilisation continue. Les propulseurs TCM, quant à eux, sont inactifs depuis 37 ans, alors qu’ils étaient utilisés pour manœuvrer la sonde et orienter avec précision les instruments vers les planètes étudiées.
Le 30 octobre 2022, la sonde se trouvait à une distance de 23 733 708 715 km (158,650043 UA, soit 21h, 59m, 27s de lumière de la Terre).
Disque d’or Voyager
Les disques d’or Voyager (intitulés « The Sounds of Earth ») sont deux disques phonographiques en cuivre plaqué or de 30 cm de diamètre qui accompagnent les sondes spatiales Voyager, lancées en 1977, qui mettront 40 000 ans à atteindre le voisinage de l’étoile la plus proche de notre système solaire.
Les sondes étant très petites par rapport à l’immensité de l’espace interstellaire, la probabilité qu’une civilisation spatiale les rencontre est très faible, d’autant plus que les sondes finiront par ne plus émettre de rayonnement électromagnétique. Si une espèce extraterrestre est rencontrée, ce sera probablement lors du passage de l’étoile la plus proche sur la trajectoire de Voyager 1, qu’elle atteindra dans 40 000 ans.