La mission Voyager a été officiellement approuvée en mai 1972. Grâce aux efforts dévoués de nombreux personnels qualifiés depuis plus de trois décennies, les Voyageurs ont retrouvé des connaissances sur les planètes extérieures qui n’existaient pas dans toute l’histoire précédente de l’astronomie et de la science planétaire. Les vaisseaux spatiaux Voyager fonctionnent toujours comme des champions.
Il ne faut pas s’étonner qu’il existe de nombreux faits remarquables et « géniaux » associés aux différents aspects de la mission Voyager. Ces informations ont été résumées ci-dessous dans les catégories appropriées. Plusieurs peuvent sembler difficiles à croire, mais ils sont tous vrais et exacts.
Mission globale
Le coût total de la mission Voyager de mai 1972 à la rencontre de Neptune (y compris les lanceurs, les sources d’énergie radioactives (RTG) et le support de suivi du DSN) est de 865 millions de dollars. Au début, cela peut sembler très coûteux, mais les rendements fantastiques sont une bonne affaire lorsque nous plaçons les coûts dans la bonne perspective. Il est important de se rendre compte que:
- sur une base par habitant, cela ne représente que 8 cents par États-Unis. résident par année, soit environ la moitié du coût d’une barre chocolatée chaque année depuis le début du projet.le coût total de Voyager représente une fraction de l’intérêt quotidien sur la dette nationale américaine.
- Au total, 11 000 années de travail ont été consacrées au projet Voyager à travers la rencontre de Neptune. Cela équivaut à un tiers des efforts estimés pour achever la grande pyramide de Gizeh au roi Khéops.
Un total de cinq billions de données scientifiques avaient été renvoyées sur Terre par les deux engins spatiaux Voyager à la fin de la rencontre de Neptune. Cela représente suffisamment de bits pour remplir plus de sept mille CD de musique.
La sensibilité de nos antennes de suivi dans l’espace profond situées dans le monde entier est vraiment incroyable. Les antennes doivent capturer des informations Voyager à partir d’un signal si faible que la puissance frappant l’antenne n’est que de 10 exposants -16 watts (1 partie sur 10 quadrillions). Une montre numérique électronique moderne fonctionne à un niveau de puissance 20 milliards de fois supérieur à ce faible niveau.
Vaisseau spatial Voyager
Chaque vaisseau spatial Voyager comprend 65 000 pièces individuelles. Beaucoup de ces pièces comportent un grand nombre de pièces plus petites » équivalentes » telles que des transistors. Une seule mémoire d’ordinateur contient plus d’un million de pièces électroniques équivalentes, chaque vaisseau spatial contenant environ cinq millions de pièces équivalentes. Étant donné qu’un téléviseur couleur contient environ 2500 pièces équivalentes, chaque Voyager a la complexité de circuit électronique équivalente de quelque 2000 téléviseurs couleur.
Comme l’ordinateur HAL à bord du vaisseau Discovery du célèbre récit de science-fiction 2001:Une Odyssée de l’Espace, chaque Voyager est équipé d’une programmation informatique pour une protection autonome contre les pannes. Le système Voyager est l’un des plus sophistiqués jamais conçus pour une sonde spatiale profonde. Il existe sept routines de protection contre les pannes de niveau supérieur, chacune capable de couvrir une multitude de défaillances possibles. Le vaisseau spatial peut se placer dans un état sûr en quelques secondes ou quelques minutes seulement, une capacité critique pour sa survie lorsque les temps de communication aller-retour pour la Terre s’étendent à plusieurs heures lorsque le vaisseau spatial se rend au système solaire externe distant.
Les deux Voyageurs ont été spécialement conçus et protégés pour résister à la forte dose de rayonnement pendant le survol de Jupiter. Cela a été accompli en sélectionnant des pièces durcies par rayonnement et en protégeant des pièces très sensibles. Un passager humain non protégé à bord de Voyager 1 lors de sa rencontre avec Jupiter aurait reçu une dose de rayonnement égale à mille fois le niveau létal.
Le vaisseau spatial Voyager peut pointer ses instruments scientifiques sur la plate-forme de balayage avec une précision supérieure à un dixième de degré. Ceci est comparable au bowling coup après coup à l’infini, en supposant que vous devez frapper à moins d’un pouce de la poche de frappe à chaque fois. Une telle précision est nécessaire pour centrer correctement l’image à angle étroit dont le champ de vision carré serait équivalent à la largeur d’une broche de bowling.
Pour éviter les taches sur les images de télévision de Voyager, les vitesses angulaires des engins spatiaux doivent être extrêmement faibles pour maintenir les caméras aussi stables que possible pendant le temps d’exposition. Chaque vaisseau spatial est si stable que les vitesses angulaires sont généralement 15 fois plus lentes que le mouvement de l’aiguille des heures d’une horloge. Mais même cela n’était pas assez stable à Neptune, où les niveaux de lumière sont 900 fois plus faibles que ceux sur Terre. Les ingénieurs de vaisseaux spatiaux ont conçu des moyens de rendre Voyager 30 fois plus stable que l’aiguille des heures sur une horloge.
L’électronique et les appareils de chauffage à bord de chaque vaisseau spatial Voyager de près d’une tonne peuvent fonctionner avec seulement 400 watts de puissance, soit environ un quart de celle utilisée par une maison résidentielle moyenne dans l’ouest des États-Unis.
Un ensemble de petits propulseurs fournit à Voyager la capacité de contrôler l’attitude et de corriger la trajectoire. Chacun de ces petits ensembles a une poussée de seulement trois onces. En l’absence de friction, sur une route à plat, il faudrait près de six heures pour accélérer une grosse voiture jusqu’à une vitesse de 48 km / h (30 mi / h) à l’aide de l’un des propulseurs.
La plate-forme de balayage Voyager peut être déplacée sur deux axes de rotation. Un moteur de la taille d’un pouce dans l’ensemble d’entraînement du train d’engrenages (qui tourne 9000 tours pour chaque tour de la plate-forme de balayage) aura tourné cinq millions de tours du lancement à la rencontre de Neptune. Cela équivaut au nombre de tours de vilebrequin automobile lors d’un voyage de 2725 km (1700 mi), à peu près la distance entre Boston, MA et Dallas, TX.
Les gyroscopes Voyager peuvent détecter un mouvement angulaire de l’engin spatial aussi petit qu’un dix millième de degré. Le mouvement apparent du Soleil dans notre ciel se déplace plus de 40 fois cette quantité en seulement une seconde.
Le magnétophone à bord de chaque Voyager a été conçu pour enregistrer et lire de nombreuses données scientifiques. La tête de bande ne doit pas commencer à s’user tant que la bande n’a pas été déplacée d’avant en arrière sur une distance comparable à celle à travers les États-Unis. Imaginez jouer une cassette vidéo de deux heures sur votre magnétoscope domestique une fois par jour pendant les 33 prochaines années, sans échec.
Les magnétomètres Voyager sont montés sur une flèche frêle en fibre de verre qui a été déployée à partir d’un bidon de deux pieds de long peu de temps après que le vaisseau spatial a quitté la Terre. Une fois que la flèche s’est télescopée et a tourné hors du canon jusqu’à une extension de près de 13 mètres (43 pieds), les orientations des capteurs du magnétomètre ont été contrôlées avec une précision supérieure à deux degrés.
Navigation
Chaque Voyager a utilisé l’énorme champ de gravité de Jupiter pour être projeté sur Saturne, connaissant une augmentation de vitesse relative au Soleil d’environ 35 700 mph. Comme l’énergie totale dans le système solaire doit être conservée, Jupiter a d’abord été ralentie dans son orbite solaire — mais de seulement un pied par billion d’années. Des oscillations gravitationnelles supplémentaires de Saturne et d’Uranus étaient nécessaires pour que Voyager 2 termine son vol de Grand Tour vers Neptune, réduisant le temps de voyage de près de vingt ans par rapport à la route Terre-Neptune sans assistance.
La précision de livraison du Voyager à Neptune de 100 km (62 mi), divisée par la distance parcourue ou la longueur de l’arc parcourue de 7 128 603 456 km (4 429 508 700 mi), équivaut à l’exploit de couler un putt de golf de 3 630 km (2 260 mi), en supposant que le golfeur puisse effectuer quelques réglages fins illégaux pendant que la balle roule sur ce green incroyablement long.
Le rendement énergétique du Voyager (en termes de mpg) est assez impressionnant. Même si la majeure partie du poids de 700 tonnes du lanceur est due au carburant de la fusée, la grande distance parcourue par Voyager 2 de 7,1 milliards de km (4,4 milliards de mi) entre le lancement et Neptune a entraîné une économie de carburant d’environ 13 000 km par litre (30 000 mi par gallon). Alors que Voyager 2 est strié par Neptune et quitte le système solaire, cette économie de carburant s’améliore de plus en plus!
Science
La résolution des caméras de télévision à angle étroit Voyager est suffisamment nette pour lire un titre de journal à une distance de 1 km (0.62 mi).
Pelé, le plus grand des volcans vus sur la lune Io de Jupiter, projette du soufre et du dioxyde de soufre à des hauteurs 30 fois supérieures à celles du mont Everest, et la zone de retombées couvre une superficie de la taille de la France. L’éruption du mont St. Helens n’était qu’un tout petit hoquet en comparaison (certes, la gravité d’Io au niveau de la surface est environ six fois plus faible que celle de la Terre).
La surface lisse de glace d’eau de la lune de Jupiter Europa peut cacher un océan en dessous, mais certains scientifiques pensent que tous les océans passés se sont transformés en neige fondante ou en glace. En 2010 : Odyssée Deux, Arthur C. Clarke enveloppe son histoire autour de la possibilité que la vie se développe dans les océans d’Europe.
Les anneaux de Saturne sont apparus aux Voyageurs comme un collier éblouissant de 10 000 brins. Des milliards de particules de glace et des bergs de la taille d’une voiture courent le long de chacune des pistes d’un million de kilomètres de long, avec le flux de trafic orchestré par les remorqueurs gravitationnels combinés de Saturne, une suite de lunes et de lunes, et même des particules d’anneaux à proximité. Les anneaux de Saturne sont si minces proportionnellement à leur largeur de 171 000 km (106 000 mi) que, si un modèle à grande échelle devait être construit avec l’épaisseur d’un disque phonographique, le modèle devrait mesurer quatre miles de son bord intérieur à son bord extérieur. Une tapisserie complexe de motifs de particules annulaires est créée par de nombreuses interactions dynamiques complexes qui ont donné naissance à de nouvelles théories du mouvement des ondes et des particules.
Titan, la plus grande lune de Saturne, était considérée comme un monde étrange avec son atmosphère dense et sa variété d’hydrocarbures qui tombent lentement sur des mers d’éthane et de méthane. Pour certains scientifiques, Titan, avec son atmosphère principalement azotée, ressemblait à une petite Terre dont l’évolution avait été stoppée depuis longtemps par l’arrivée de son ère glaciaire, congelant peut-être en profondeur quelques reliques organiques sous sa surface actuelle.
Les anneaux d’Uranus sont si sombres que le défi de Voyager de prendre leur photo était comparable à la tâche de photographier un tas de briquettes de charbon de bois au pied d’un arbre de Noël, éclairé uniquement par une ampoule de 1 watt au sommet de l’arbre, en utilisant un film ASA-64. Et les niveaux de lumière de Neptune seront inférieurs à la moitié de ceux d’Uranus.
L’avenir
À travers les âges, les astronomes se sont disputés sans se mettre d’accord sur la fin du système solaire. Une opinion est que la frontière est l’endroit où la gravité du Soleil ne domine plus – un point au-delà des planètes et au-delà du nuage d’Oort. Cette limite est à peu près à mi-chemin de l’étoile la plus proche, Proxima Centauri. Voyageant à une vitesse de plus de 35 000 milles à l’heure, il faudra aux Voyageurs près de 40 000 ans, et ils auront parcouru une distance d’environ deux années-lumière pour atteindre cette limite plutôt indistincte.
Mais il y a une frontière plus définitive et sans ambiguïté, que les Voyageurs vont approcher et traverser. C’est l’héliopause, qui est la zone limite entre le vent solaire et le vent interstellaire. Lorsque Voyager 1 traversera le choc de terminaison du vent solaire, il sera entré dans l’héliosheath, la région turbulente menant à l’héliopause. Lorsque les Voyageurs traverseront l’héliopause, espérons-le, alors que les vaisseaux spatiaux sont encore capables d’envoyer des données scientifiques sur Terre, ils seront dans l’espace interstellaire même s’ils seront encore très loin du « bord du système solaire”. Une fois que Voyager sera dans l’espace interstellaire, il sera immergé dans la matière issue des explosions d’étoiles voisines. Ainsi, dans un sens, on pourrait considérer l’héliopause comme la frontière finale.
Sauf défaillance grave du sous-système spatial, les Voyageurs peuvent survivre jusqu’au début du XXIe siècle (~ 2025), lorsque la diminution de la puissance et des niveaux d’hydrazine empêchera toute nouvelle exploitation. N’eût été ces consommables en baisse et la possibilité de perdre le verrou sur le faible soleil, nos antennes de suivi pourraient continuer à « parler » avec les Voyageurs pendant encore un siècle ou deux!