right|thumb|La sonde Voyager 2. Le programme Voyager est un programme d'exploration robotique de l'agence spatiale américaine (NASA), dont l'objectif est d'étudier les planètes extérieures du Système solaire. Il comprend deux sondes spatiales identiques, et , qui sont lancées en 1977 et survolent les planètes Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune ainsi que 48 de leurs satellites. Les données collectées par les neuf instruments portés par chaque sonde en font sans doute la mission d'exploration scientifique du Système solaire la plus fructueuse de toute l'histoire spatiale. Les sondes Voyager sont les premières à survoler Uranus et Neptune, et les deuxièmes à étudier Jupiter et Saturne après les sondes et 11. et 2 permettent d'obtenir des informations détaillées sur l'atmosphère de Jupiter, de Saturne et d'Uranus. Elles révèlent de nombreux détails sur la structure des anneaux de Saturne, permettent de découvrir les anneaux de Jupiter et fournissent les premières images détaillées des anneaux d'Uranus et de Neptune. Elles découvrent en tout lunes. Elles révèlent l'activité volcanique de Io et la structure étrange de la surface de la lune galiléenne Europe.
La NASA met sur pied en 1972 le programme Voyager, pour exploiter une conjonction exceptionnelle des planètes extérieures, qui doit permettre aux sondes de survoler plusieurs planètes, quasiment sans dépenser de carburant en utilisant l'assistance gravitationnelle. Malgré les contraintes budgétaires dues à un climat économique et politique peu favorable à l'espace, la NASA, après avoir renoncé à un projet plus ambitieux, parvient à construire deux engins adaptés à ce programme complexe. En témoignent la longévité du matériel et la qualité des données scientifiques récoltées par les deux sondes. et 2 sont, dans leur catégorie, des engins lourds, de emportant plus de d'instrumentation scientifique (à comparer à la masse totale de des sondes Pioneer lancées en 1972-1973), qui pénètrent pour la première fois dans les régions externes du Système solaire en survolant Jupiter et Saturne.
En , les sondes Voyager sont toujours en état de fonctionnement ; plusieurs de leurs instruments continuent à transmettre des informations sur le milieu environnant. Le , traverse le choc terminal, faisant d'elle le premier objet humain explorant l'héliogaine. En , la sonde spatiale quitte l'héliosphère, la zone placée sous l'influence du Soleil. Se déplaçant à plus de par rapport à l'étoile, , porteur d'un message symbolique de l'humanité, devrait être la première sonde spatiale à passer à proximité d'une autre étoile, dans . En 2019, un plan a été élaboré par le (JPL) afin d'économiser au maximum les générateurs thermoélectriques à radioisotopes qui fournissent l'énergie, rallongeant leur vie opérationnelle de plusieurs années.
Historique Planètes externes : des objectifs difficiles à atteindre Au début de l'ère spatiale, l'exploration du Système solaire se limite à l'envoi de sondes spatiales vers les planètes internes proches : Mars et Vénus. Mercure et les planètes extérieures du Système solaire, de Jupiter à Pluton, sont des objectifs difficiles à atteindre pour un engin spatial. Pour y parvenir, celui-ci doit être lancé avec une vitesse qui nécessite un lanceur très puissant dont l'agence spatiale américaine ne dispose pas au début des années 1960. À l'époque, la conception des sondes spatiales en est à ses balbutiements et leur fiabilité est limitée. Au début des années 1960, Américains et Soviétiques lancent généralement leurs sondes spatiales par paires, afin d'accroître la probabilité que l'une remplisse les objectifs de la mission. La durée importante du transit d'une sonde spatiale vers les planètes externes (plusieurs années) s'accompagne d'une dégradation progressive de certains organes et augmente la probabilité de panne. Par ailleurs, au fur et à mesure de l'éloignement au Soleil, la diminution du rayonnement solaire réduit l'énergie disponible et la distance limite le débit des transmissions, ce qui nécessite un fonctionnement en quasi-autonomie.
Découverte de l'assistance gravitationnelle et d'une conjonction exceptionnelle de planètes thumb|Edward C. Stone, responsable scientifique du programme, devant une maquette à l' d'une sonde spatiale Voyager en 1992. L'origine du programme remonte au milieu des années 1960. À l'époque, Michael Minovich, du (JPL), établissement de la NASA spécialisé dans l'exploration robotisée du Système solaire, attire l'attention sur le fait que la gravité très élevée de Jupiter pourrait servir à accélérer une sonde spatiale (mécanisme d'assistance gravitationnelle) vers les planètes les plus lointaines du Système solaire. Trois ans plus tard, Gary Flandro, également du JPL, constatant une conjonction unique de planètes qui doit se produire entre 1976 et 1978, met au point des trajectoires utilisant cette technique et qui doivent permettre à une sonde spatiale de visiter plusieurs planètes extérieures. Une sonde lancée durant cette période pourra au choix survoler successivement soit Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, soit Jupiter, Uranus et Neptune, soit enfin Jupiter, Saturne et Pluton. La configuration qui permet le survol des quatre planètes gazeuses par le même engin spatial ne se reproduit que tous les . La NASA décide de concevoir une sonde spatiale pouvant profiter de cette conjonction.
Programme
vignette|L'antenne parabolique de Voyager, ici en cours de fabrication, a une taille exceptionnelle pour compenser l'éloignement de la Terre. vignette|Assemblage en salle blanche d'un modèle de test. À la fin des années 1960, dans l'euphorie des succès du programme Apollo, la NASA imagine de lancer plusieurs sondes de grande taille en utilisant la fusée lunaire . Dans cette optique, l'agence spatiale définit les caractéristiques d'une nouvelle famille de sondes dédiées à l'exploration des planètes extérieures et qui est baptisée « » (TOPS). Ces sondes doivent avoir recours à des générateurs thermoélectriques à radioisotopes qui fournissent l'énergie en se substituant aux panneaux solaires photovoltaïques habituellement utilisés. Le programme , renommé par la suite « » (OPGTP), est mis sur pied en 1969. Il prévoit le lancement de quatre à cinq sondes reposant sur le concept TOPS dont deux, lancées en 1976 et 1977, doivent survoler Jupiter, Saturne et Pluton tandis que deux autres, lancées en 1979, doivent survoler Jupiter, Uranus et Neptune. Le coût du programme est compris entre 750 et de dollars, auxquels s'ajoutent pour le lancement. Les postes de dépense les plus importants sont associés au développement d'un ordinateur permettant à la sonde spatiale de fonctionner de manière autonome et baptisé STAR (Self-Test And Repair computer) ainsi qu'au développement de la plateforme des TOPS.
Annulation du programme Le début des années 1970 est une période de récession économique pour les États-Unis qui se traduit notamment par une forte réduction des budgets accordés à la NASA. Par ailleurs, la compétition avec l'Union soviétique n'est plus aussi vive et ne suffit pas à motiver les décideurs politiques, comme l'opinion publique, à investir dans le spatial. Plusieurs motifs se conjuguent pour entraîner l'annulation du programme . Le budget attribué à la NASA, qui avait été énorme au milieu des années 1960 pour le programme Apollo, est en forte réduction. De plus, au sein de la NASA, le programme est en concurrence avec d'autres grands projets : le grand télescope spatial (futur télescope spatial Hubble) et le programme de la navette spatiale américaine, tandis que le développement du programme Viking va d'augmentation en augmentation. La communauté scientifique, dont les représentants sont réunis par la NASA en , donne son appui au projet . La NASA décide en automne de soumettre un budget incluant à la fois le développement de la navette spatiale américaine et le projet . Mais le président Nixon, préférant le développement de la navette spatiale, n'est pas prêt à financer les deux projets. C'est à l'administrateur de la NASA de l'époque, James Fletcher, de trancher. Celui-ci décide en de retirer le projet d'exploration des planètes externes de sa proposition de budget 1973 et de le remplacer par la réalisation de deux petites sondes spatiales Mariner qui seraient lancées en 1977.
Programme Mariner Jupiter-Saturn Dès , la NASA lance un projet d'exploration des planètes à faible coût baptisé « Mariner Jupiter/Saturn 1977 » (MJS). Pour un tiers du budget du ( contre ), il doit permettre de suivre les recommandations du . Le nouveau programme prévoit la construction de deux sondes spatiales dérivées de la famille mise en œuvre pour l'exploration des planètes intérieures. Par rapport au programme , l'objectif scientifique se limite au survol des deux principales planètes externes, Jupiter et Saturne. Le nouveau projet est accueilli favorablement par la communauté scientifique (qui émet néanmoins le souhait que le vol des sondes spatiales puisse prolonger leur exploration au-delà de l'orbite de Saturne). Le budget est débloqué par le Sénat américain en 1973. Une enveloppe budgétaire de doit couvrir à la fois les coûts de fabrication et les coûts opérationnels. La NASA décide de confier la conception et le développement des sondes spatiales à son centre au lieu de le sous-traiter aux sociétés Boeing, General Electric, Hughes, Martin Marietta ou North American Rockwell qui ont travaillé sur le programme . Officiellement, cette mesure doit permettre de réduire les coûts, mais les dirigeants de la NASA visent également à conserver une expertise dans le domaine de la conception des sondes planétaires. Les sondes, qui portent les noms de Mariner 11 et 12, sont conçues pour une durée de vie de quatre ans, suffisante pour le survol de Jupiter et de Saturne, contre dix ans pour les sondes TOPS du programme ..
Développement
+Les caractéristiques de la sonde spatiale Voyager 1 comparées. Pioneer 11 Voyager 1 CassiniDate lancement 1973 19771997Objectifs Jupiter, SaturneType mission Survol Survol Orbiteur¹Masse totale(instruments) 276 kg(30 kg) 826 kg(106 kg) kg(362 kg)Énergie 155 watts 470 watts 885 wattsContrôle d'attitude Spinnée Stabilisée 3 axesDébit télécom.² 512 bits/s ~50 kilobits/s 166 kilobits/sOrdinateur embarqué Non Oui Oui¹Jupiter est survolé. ² Débit au niveau de Saturne. Le projet est lancé officiellement le et la première réunion du groupe de travail scientifique chargé de fixer les objectifs détaillés de la mission a lieu en .. La fabrication des sondes spatiales démarre en avec l'achèvement de la phase de conception. Les sondes à faible coût Pioneer 10 (lancée en 1972) et 11 (lancée en 1973), chargées de reconnaître le parcours, apportent des informations vitales sur la forme et l'intensité du rayonnement autour de la planète Jupiter ( plus intense que prévu) et confirment qu'il existe bien une région dégagée d'obstacles entre l'atmosphère supérieure de Saturne et l'anneau interne de la planète géante. Ces informations sont prises en compte dans la conception des Voyager et dans la sélection des instruments scientifiques.