est l'une des deux sondes spatiales du programme . Son lancement a lieu le . Comme , elle est conçue et réalisée au près de Pasadena en Californie. Techniquement identique à , est lancée sur une trajectoire plus lente et plus courbée, ce qui permet de la maintenir dans le plan de l'écliptique (où se trouvent les planètes du Système solaire). Ainsi, elle peut être dirigée vers Uranus puis Neptune en utilisant l'assistance gravitationnelle lors des survols de Saturne en 1981 et d'Uranus en 1986. En raison de la trajectoire choisie, ne peut se rapprocher autant que de Titan, le plus grand satellite de Saturne. Cependant, elle est le seul engin spatial à s'être approché d'Uranus et de Neptune et à les survoler. La configuration particulière des quatre planètes géantes qui rend leur survol possible ne se reproduit que tous les .
Avec , , et , est l'une des cinq sondes spatiales à suivre une trajectoire quittant le Système solaire. Au , la sonde a parcouru environ de kilomètres () et continue à envoyer des données scientifiques sur son environnement après son lancement. Elle franchit l'héliopause, la limite magnétique du Système solaire, en .
Caractéristiques de la sonde
est une sonde spatiale relativement lourde de au départ de la Terre. C'est une copie de à quelques détails près. Sans les différents appendices, elle tient dans un cube de de côté dont le composant le plus proéminent est l'antenne parabolique de de diamètre. Différents équipements font saillie, dont le magnétomètre de de long, les deux antennes radio de , les générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) installés sur un mat de et la plate-forme scientifique installée au bout d'un mat qui l'écarte de du corps central de la sonde. emporte les mêmes instruments scientifiques que la sonde jumelle . Elle possède d'une part une panoplie d'instruments montés sur une plate-forme orientable pour l'observation des planètes comportant deux caméras vidicon (ISS), un spectromètre ultraviolet (UVS) et un interféromètre radiomètre infrarouge (IRIS), un récepteur d'ondes radio astronomiques (PRA) et pour les plasmas (PWS), un photopolarimètre (PPS), un magnétomètre (MAG) et un détecteur de rayons cosmiques (CRS).
Mission , comme , doit collecter des données scientifiques sur les planètes extérieures, à savoir Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, qui, à l'époque du lancement du programme , sont encore pratiquement inexplorées : seules et , des sondes beaucoup plus légères, se sont jusqu'alors approchées de Saturne et de Jupiter. La NASA lance le programme au début des années 1970 pour profiter d'une conjonction exceptionnelle des planètes extérieures, qui permet aux sondes de passer de planète en planète sans consommer de carburant et en suivant une trajectoire tendue qui limite leur temps de transit. L'objectif principal assigné aux deux sondes est de recueillir des données permettant de mieux connaître les deux planètes géantes, Saturne et Jupiter, leur magnétosphère et leurs satellites. Ceux-ci, qui sont pour certains de la taille d'une planète, sont très mal connus. L'étude de la lune Titan, dont on sait déjà à l'époque qu'elle possède une atmosphère évoluée, est jugée aussi importante que l'exploration de Saturne sa planète mère. Enfin, l'étude des deux autres planètes géantes du Système solaire, Neptune et Uranus, sur lesquelles on détient très peu d'informations du fait de l'éloignement, constitue un objectif majeur à partir du moment où a achevé avec succès sa mission.
, qui suit sa sonde jumelle, a d'abord pour objectif de poursuivre la mission de au cas où celle-ci tomberait en panne avant d'avoir mené à bien l'exploration de Jupiter, Saturne et de leurs lunes en particulier de Titan. ayant réalisé sans encombre sa mission, peut exécuter un programme venant compléter l'exploration des planètes extérieures entamée par . Celui-ci comprend. d'abord le survol de Jupiter et de Saturne selon une trajectoire différente de celle de sa sonde jumelle, permettant d'observer de plus près certaines lunes ou de faire des observations des planètes géantes sous un angle différent ; ensuite, l'exploration d'Uranus et Neptune, les deux planètes géantes situées aux confins du Système solaire, qui n'ont jusque-là jamais été survolées par une sonde spatiale.
La sonde utilise l'assistance gravitationnelle de chaque planète survolée pour se diriger vers la planète suivante. Grâce à une conjonction exceptionnelle ne se reproduisant que tous les , peut ainsi survoler quatre planètes sans pratiquement utiliser ses moteurs-fusées aux capacités de toute façon très limitées : la sonde n'emporte en effet que d'hydrazine pouvant fournir sur l'ensemble du périple un changement de vitesse de . Pluton est à l'époque la dernière planète extérieure du Système solaireAprès la découverte postérieure au vol de de corps célestes encore plus massifs à l'extérieur de l'orbite de Pluton, celle-ci a été reclassée dans la famille des planètes naines.. ne peut approcher Pluton car il aurait fallu que la sonde « traverse » Neptune pour que l'assistance gravitationnelle de celle-ci la mène à cette planète.
Déroulement de la mission Lancement et transit vers Jupiter vignette|Lancement de le par une fusée /Centaur.
La sonde spatiale est lancée par une fusée -Centaur le .. Elle entame alors un vol de transit qui doit l'amener à proximité de Jupiter deux ans plus tard. Bien que lancée trois semaines avant , elle n'effectue le survol de Jupiter que quatre mois après sa jumelle du fait d'une trajectoire différente. Dès le départ, la sonde est victime de plusieurs incidents. Peu après le lancement, l'ordinateur dédié au contrôle du vol diagnostique à tort un problème d'orientation et entame des manœuvres qui entraînent une coupure de la liaison radio avec la Terre de deux heures. L'informatique embarquée finit par régler de manière autonome le problème qui a pour origine l'introduction de mauvais paramètres dans le système de contrôle d'orientation. Quelques semaines plus tard, l'équipe des contrôleurs au sol, accaparée par de nouveaux projets, omet d'envoyer un message radio à la sonde. Celle-ci interprète l'absence de message comme un dysfonctionnement de son récepteur radio et bascule sur son récepteur de secours. Mais celui-ci présente une défaillance réelle et subtile qui interdit toute communication et l'ordinateur de la sonde tente à plusieurs reprises de recevoir les messages en basculant du récepteur primaire au récepteur de secours. Un fusible finit par couper l'alimentation électrique du récepteur, mettant définitivement celui-ci hors service. L'équipe au sol parvient par la suite à reprendre contact avec la sonde au moyen de l'émetteur de secours, qui restera par la suite toujours capricieux mais continuera de fonctionner en 2010..
Survol de Jupiter et de ses lunes Trois mois avant de croiser Jupiter la sonde commence à effectuer des prises de vues ; celles-ci continueront jusqu'en août et de Jupiter et des lunes seront prises. La sonde effectue, après , le survol de Jupiter le à en passant à du centre de la planète. La trajectoire retenue doit permettre de compléter les données recueillies par avec en particulier un passage à faible distance de la lune Europe (), l'observation de l'atmosphère sud de la planète géante ainsi qu'une étude détaillée de la queue magnétique de Jupiter. La sonde passe également non loin de Ganymède () et de Callisto (). La sonde confirme l'activité volcanique détectée sur Io par .
Survol de Saturne et de ses lunes Le vol de transit vers la planète géante gazeuse Saturne dure . Durant le trajet les séquences d'opérations à exécuter, une fois la destination atteinte, sont développées par les équipes au sol et testées. passe à du centre de la planète le , neuf mois après . Les caméras de , plus sensibles que celles de , permettent de détecter de nombreuses configurations dans l'atmosphère de la planète. À l'aide de son instrumentation radio parvient à sonder les couches externes de l'atmosphère de la géante gazeuse. Des températures passant de au niveau de pression à au niveau de pression sont mesurées. La sonde est dirigée de manière à pouvoir obtenir de meilleures vues des lunes que . Deux heures après être passé au plus près de Saturne, la plate-forme orientable supportant les instruments se bloque temporairement entraînant l'annulation des mesures par l'ordinateur principal et la perte d'une quantité importante de données. plus tard, le problème de plate-forme est résolu mais la situation est définitivement rétablie trois jours plus tard après envoi d'instructions par les équipes au sol. La trajectoire retenue permet à la sonde d'utiliser l'assistance gravitationnelle de Saturne pour se diriger vers sa destination suivante : Uranus..
Survol d'Uranus et de ses lunes La planète géante gazeuse Uranus ( de diamètre) a un axe de rotation fortement incliné pratiquement situé dans son plan de révolution autour du Soleil. La recherche d'indices pouvant expliquer cette particularité unique dans le Système solaire est un des objectifs assignés à la sonde qui est par ailleurs la première sonde à effectuer un survol de la planète. met en évidence la présence d'un champ magnétique dont l'intensité est proche de celui de la Terre et qui est incliné de 60° par rapport à l'axe de rotation de la planète.
Le , passe à de la planète et de son satellite Miranda. La sonde détecte le champ magnétique d'Uranus, qui fait un angle surprenant de 55° par rapport à l'axe de rotation de la planète.. La sonde découvre dix nouvelles lunes en plus des cinq déjà connues. Toutes ces lunes sont de petite taille, la plus grande ayant un diamètre de . Les cinq lunes déjà connues sont des agglomérats de roche et de glace comme celles de Saturne. Titania comporte d'énormes failles et canyons indiquant un passé géologique actif, sans doute d'origine tectonique. Ariel est la plus brillante des lunes d'Uranus et sa surface, marquée par des failles et des écoulements de glace, est la plus jeune du système. Umbriel et Obéron semblent avoir connu peu d'activité géologique car leur surface est ancienne et sombre. permet d'effectuer des observations détaillées de Miranda, la plus proche d'Uranus, qui révèle un monde particulièrement étrange parcouru par des canyons profonds de et des structures en gradin faites d'un mélange de terrains jeunes et anciens. Selon une des hypothèses émise par la suite, ces caractéristiques résulteraient de l'agrégation des fragments de la lune d'origine qui aurait subi l'impact d'un autre corps céleste.
Les neuf anneaux d'Uranus, découverts dans les années 1970 depuis la Terre, sont analysés par la sonde et montrent des caractéristiques différentes de ceux de Saturne et Jupiter : ils sont très fins, très étroits et très sombres. Ils ne se sont pas formés en même temps qu'Uranus et leur apparition est relativement récente. Les composants qui les forment sont peut-être les restes d'une lune qui aurait été fragmentée soit par un impact avec un autre objet céleste se déplaçant à très grande vitesse, soit par les forces gravitationnelles de la planète mère.
Survol de Neptune et de ses lunes