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Voyager 2

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Voyager2
Description de cette image, également commentée ci-après
Maquette deVoyager2.
Données générales
Organisation Drapeau des États-UnisNASA
Constructeur Drapeau des États-UnisJPL
Programme ProgrammeVoyager
Domaine Étude deJupiter,Saturne,Uranus,Neptune,de leurs lunes et dumilieu interstellaire
Type demission Survols
Statut En activité
Lancement
(47 ans et 7 jours)
Lanceur TitanIIIE/Centaur
Identifiant COSPAR 1977-076A
Protection planétaire CatégorieII[1]
Site http://voyager.jpl.nasa.gov/
Principaux jalons
Lancement
Survol deJupiter
Survol deSaturne
Survol d'Uranus
Survol deNeptune
Passage duChoc terminal
Sortie de l'héliosphère
Entrée dans l'espace interstellaire
Distance par rapport auSoleil 20 402 540 000kmau
Distance par rapport à laTerre 20 371 010 000kmau
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 721,9kg
Masse instruments 105kg
Masse ergols 90kg
Δv 143m/s
Contrôle d'attitude Stabilisé 3 axes
Source d'énergie 3 ×Générateurs thermoélectriques à radioisotope(RTG)
Puissance électrique 470 watts (au lancement)
Principaux instruments
ISS Caméras
IRIS Spectromètreinfrarouge
UVS Spectromètreultraviolet
CRS Analyserayons cosmiques
LECP Particules à faible énergie
PPS Photopolarimètre
PRA Récepteurondes de plasma
PLS Détecteur de plasma
PWS Récepteur ondes de plasma
RSS Radio science
MAG Magnétomètre

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Voyager2est l'une des deuxsondes spatialesduprogrammeVoyager.Son lancement a eu lieu le.CommeVoyager1,elle a été conçue et réalisée auJet Propulsion Laboratoryprès dePasadenaenCalifornie.Techniquement identique àVoyager1,Voyager2a été lancée sur unetrajectoireplus lente et pluscourbée,ce qui a permis de la maintenir dans le plan de l'écliptique(où se trouvent lesplanètesduSystème solaire). Ainsi, elle a pu être dirigée versUranuspuisNeptuneen utilisant l'assistance gravitationnellelors dessurvolsdeSaturneen 1981 et d'Uranus en 1986. En raison de la trajectoire choisie,Voyager2n'a pas pu se rapprocher autant queVoyager1deTitan,le plus grand satellite de Saturne. Cependant, c'est aujourd'hui le seul engin spatial à s'être approché d'Uranus et de Neptune et à les avoir survolées. La configuration particulière des quatreplanètes géantesqui a rendu leur survol possible ne se reproduit que tous les176 ans.

AvecPioneer10,Pioneer11,Voyager1etNew Horizons,Voyager2est l'une des cinq sondes spatiales à suivre une trajectoire quittant leSystème solaire.En avril 2021, la sonde avait parcouru depuis la Terre une distance d'environ19 milliardsdekilomètreset continue à envoyer des données scientifiques sur son environnement44 ansaprès son lancement. Au,la sonde est à environ20 milliardsde kilomètres (136unités astronomiques) de laTerre.Elle a franchi l'héliopause,la limite magnétique du Système solaire, en.

Caractéristiques de la sonde

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Article détaillé:ProgrammeVoyager.

Voyager2est unesonde spatialerelativement lourde de 815 kilogrammes au départ de laTerre.C'est une copie deVoyager1à quelques détails près. Sans les différents appendices, elle tient dans uncubede 4 mètres de côté dont le composant le plus proéminent est l'antenne parabolique de 3,7 mètres dediamètre.Différents équipements font saillie, dont lemagnétomètrede 13 mètres de long, les deuxantennes radiode 10 mètres, lesgénérateurs thermoélectriques à radioisotope(RTG) installés sur un mat de 3,7 mètres et la plate-forme scientifique installée au bout d'un mat qui l'écarte de 3 mètres du corps central de la sonde.Voyager2emporte les mêmes instruments scientifiques que la sonde jumelleVoyager1.Elle pos sắc de d'une part une panoplie d'instrumentsmontés sur uneplate-forme orientablepour l'observation desplanètescomportant deuxcamérasvidicon(ISS), unspectromètreultraviolet(UVS) et uninterféromètreradiomètreinfrarouge(IRIS), un récepteur d'ondes radioastronomiques (PRA) et pour lesplasmas(PWS), unphotopolarimètre(PPS), unmagnétomètre(MAG) et un détecteur derayons cosmiques(CRS).

  • Animation de la trajectoire de Voyager 2 du 20 août 1977 au 30 décembre 2000 Voyager 2 · Terre · Jupiter · Saturne · Uranus · Neptune · Soleil.
    Animation de la trajectoire deVoyager 2duauVoyager 2· Terre · Jupiter · Saturne · Uranus · Neptune · Soleil.

Mission

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Voyager2,commeVoyager1,doit collecter des données scientifiques sur lesplanètes extérieures,à savoirJupiter,Saturne,UranusetNeptune,qui, à l'époque du lancement duprogrammeVoyager,sont encore pratiquement inexplorées: seulesPioneer 10etPioneer 11,des sondes beaucoup plus légères, se sont jusqu'alors approchées de Saturne et de Jupiter. La NASA a lancé ce 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 avec une trajectoire tendue limitant le 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 luneTitan,dont on sait déjà à l'époque qu'elle pos sắc de 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 laquelle on détient très peu d'informations du fait de l'éloignement, constitue un objectif majeur à partir du moment oùVoyager 1a achevé avec succès sa mission[2].

Voyager 2,qui suit sa sonde jumelle, a d'abord pour objectif de poursuivre la mission deVoyager 1au cas où celle-ci tomberait en panne avant d'avoir mené à bien l'exploration de Jupiter, Saturne et de leurs lunes en particulier deTitan.Voyager 1ayant réalisé sans encombre sa mission,Voyager 2peut exécuter un programme venant compléter l'exploration des planètes extérieures entamée parVoyager 1.Celui-ci comprend[3]:

  • le survol de Jupiter et de Saturne avec 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;
  • l'exploration d'Uranus et Neptune, les deux planètes géantes situées aux confins du Système solaire qui n'avaient jusque-là jamais été survolées par une sonde spatiale.

La sonde utilise l'assistance gravitationnellede chaque planète survolée pour se diriger vers la planète suivante. Grâce à une conjonction exceptionnelle ne se reproduisant que tous les 176 ans,Voyager 2peut ainsi survoler quatre planètes sans pratiquement utiliser ses moteurs-fusées aux capacités de toute façon très limitées: la sonde n'emporte en effet que 90kgd'hydrazinepouvant fournir sur l'ensemble du périple unchangement de vitessede143m/s.Plutonest à l'époque la dernière planète extérieure du Système solaire[N 1].Voyager 2n'a pu approcher Pluton car il aurait fallu que la sonde « traverse » Neptune pour que l'assistance gravitationnelle de celle-ci la mène à cette planète[3].

Déroulement de la mission

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Lancement et transit vers Jupiter

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Lancement deVoyager2lepar une fuséeTitanIIIE(en)/Centaur.

La sonde spatialeVoyager2est lancée par une fuséeTitanIIIE-Centaurle[4].Elle entame alors un vol de transit qui doit l'amener à proximité de Jupiter deux ans plus tard. Bien que lancée trois semaines avantVoyager1[4],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 avait 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 de l'alimentation électrique du récepteur primaire finit par sauter, 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[5].

Survol de Jupiter et de ses lunes

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Trois mois avant de croiser Jupiter la sonde commence à effectuer des prises de vues; celles-ci continueront jusqu'en août et 13 350 photos de Jupiter et des lunes seront prises. La sondeVoyager 2effectue,18 semainesaprèsVoyager 1,le survol de Jupiter leà22h28en passant à 721 670kmdu centre de la planète. La trajectoire retenue doit permettre de compléter les données recueillies parVoyager 1avec en particulier un passage à faible distance de la luneEurope(63 130km), 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 deGanymède(62 130km) et deCallisto(214 930km). La sonde confirme l'activité volcanique détectée surIoparVoyager 1[2].

  • Jupiter en vraies couleurs.
    Jupiter en vraies couleurs.
  • Détail sur Jupiter.
    Détail sur Jupiter.
  • Les anneaux de Jupiter en fausses couleurs.
    Les anneaux de Jupiter en fausses couleurs.
  • Éruption sur Io.
    Éruption sur Io.
  • La lune Callisto.
    La lune Callisto.
  • La lune Ganymède.
    La lune Ganymède.
  • Gros plan sur Europe.
    Gros plan sur Europe.

Survol de Saturne et de ses lunes

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Le vol de transit vers la planète géante gazeuseSaturnedure22 mois.Durant le trajet les séquences d'opérations à exécuter, une fois la destination atteinte, sont développées par les équipes au sol et testées.Voyager 2passe à 161 000kmdu centre de la planète le,neuf mois aprèsVoyager 1.Les caméras deVoyager 2,plus sensibles que celles deVoyager 1,permettent de détecter de nombreuses configurations dans l'atmosphère de la planète. À l'aide de son instrumentation radioVoyager 2parvient à sonder les couches externes de l'atmosphère de la géante gazeuse. Des températures passant de82kelvins au niveau de pression70 millibarsà143kelvins au niveau de pression1 200millibars sont mesurées. La sonde est dirigée de manière à pouvoir obtenir de meilleures vues des lunes queVoyager 1.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.24 heuresplus tard, le problème de plate-forme est résolu mais la situation est définitivement rétablie 3 jours plus tard après envoi d'instructions par les équipes au sol. La trajectoire retenue permet à la sonde d'utiliser l'assistance gravitationnellede Saturne pour se diriger vers sa destination suivante:Uranus[2],[6].

  • Saturne en vraies couleurs avec les lunes Téthys, Dioné et Rhéa.
    Saturne en vraies couleurs avec les lunes Téthys, Dioné et Rhéa.
  • Les anneaux de Saturne en fausses couleurs.
    Les anneaux de Saturne en fausses couleurs.
  • Hypérion.
    Hypérion.
  • Janus.
    Janus.
  • Une photo à basse résolution de Prométhée.
    Une photo à basse résolution de Prométhée.
  • Encelade.
    Encelade.
  • La lune Titan.
    La lune Titan.
  • La lune Japet.
    La lune Japet.

Survol d'Uranus et de ses lunes

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La planète géante gazeuseUranus(50 000kmde 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 sondeVoyager 2qui est par ailleurs la première sonde à effectuer un survol de la planète.Voyager 2met 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[2].

Le,Voyager 2passe à 81 000kmde la planète et 30 000kmde son satelliteMiranda.La sonde détecte lechamp magnétique d'Uranus,qui fait un angle surprenant de 55° par rapport à l'axe de rotation de la planète[7].La sonde découvre dix nouvelles lunes en plus des cinq déjà connues. Toutesces lunessont de petite taille, la plus grande ayant un diamètre de 150km.Les cinq lunes déjà connues sont des agglomérats de roche et de glace comme celles de Saturne.Titaniacomporte d'énormes failles et canyons indiquant un passé géologique actif, sans doute d'origine tectonique.Arielest 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.UmbrieletObéronsemblent avoir connu peu d'activité géologique car leur surface est ancienne et sombre.Voyager 2a permis d'effectuer des observations détaillées de Miranda, la plus proche d'Uranus, qui ont révélé un monde particulièrement étrange parcouru par des canyons profonds de 20kmet des structures en gradin faites d'un mélange de terrains jeunes et anciens. Selon une des hypothèses en cours, ces caractéristiques résulteraient de l'agrégation des fragments de la lune d'origine qui aurait subi l'impact d'un autre corps céleste[2].

Les neufanneaux d'Uranus,découverts dans lesannées 1970depuis 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 autreobjet célestese déplaçant à très grande vitesse, soit par les forces gravitationnelles de la planète mère[2].

  • Uranus en vraies couleurs.
    Uranusen vraies couleurs.
  • Uranus en fausses couleurs.
    Uranus en fausses couleurs.
  • Gros plan sur la surface de Miranda.
    Gros plan sur la surface de Miranda.
  • La lune Umbriel.
    La luneUmbriel.
  • La lune Ariel.
    La luneAriel.

Survol de Neptune et de ses lunes

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Voyager 2est la première sonde spatiale et à ce jour la seule à avoir survolé la planète géante gazeuseNeptune(environ 50 000kmde diamètre). La trajectoire à travers lesystème planétairede Neptune est mise au point une fois le survol d'Uranus et de ses lunes achevé. Comme il doit s'agir du dernier passage deVoyager 2près d'une planète, il n'existe pas de contraintes sur la manière de sortir du système planétaire et plusieurs choix sont possibles: l'équipe sur Terre opte pour un passage à faible distance du pôle nord de Neptune, ce qui permettra d'utiliser l'assistance gravitationnellede la planète pour faire plonger la sonde sous l'écliptique pour un survol rapproché deTriton,la principale lune de Neptune. L'éloignement de Neptune diminue encore le débit théorique permis par la liaison radio. Aussi plusieurs mesures sont prises dans les années qui précèdent le survol pour renforcer le réseau d'antennes à Terre, notamment l'accroissement de la taille des antennes de réception existantes, la mise en service d'une nouvelle antenne àUsuda(en)auJaponet le recours auVery Large ArrayauNouveau-Mexique[2].

Les premières observations sont effectuées à partir desoit90 joursavant le passage au plus près de Neptune et près de trois ans après le survol d'Uranus. Elles permettent de découvrir lesanneaux de Neptunedont l'existence n'avait jusque là jamais été prouvée: ils sont composés de particules très fines qui ne permettent pas leur observation depuis la Terre. Un champ magnétique nettement plus faible que celui d'Uranus est détecté et mesuré. Au cours de la traversée du système neptunien, neuf nouvelles lunes, de petite taille, sont découvertes (une dixième sera découverte plus tard sur des photos prises par la sonde). Compte tenu de l'éloignement deVoyager 2,il fut difficile d'envoyer à temps de nouvelles instructions pour l'observation de ces nouveaux corps célestes. SeuleProtée(400kmde diamètre) fut découverte suffisamment tôt pour programmer des observations détaillées[2].

Le survol deNeptunea lieu le:Voyager 2passe à 4 950km(3 000 milles) du pôle nord de la planète. L'atmosphère de Neptune est analysée. Malgré le peu d'énergie reçue du Soleil du fait de son éloignement (3 % de ce que reçoit Jupiter), une dynamique atmosphérique est observée avec des manifestations comme la «Grande Tache sombre» et des nuages. Des vents soufflant à2 000km/hsont mesurés. L'étude du champ magnétique permet de déterminer que la durée d'une rotation est de16,11 heures[2].

Voyager 2passe à 39 790kmde Triton et peut recueillir des données très précises sur cette lune. La communauté scientifique estimait à l'époque que son diamètre était compris entre 3 800 et 5 000km;la sonde permet de ramener ce chiffre à 2 760km.Très peu de cratères sont observés ce qui est expliqué par le volcanisme dont des manifestations sous forme de traces laissées par des geysers sont observées au pôle. Une atmosphère ténue (pression de 10 à14microbars soit1⁄70000de celle de la Terre) résultant sans doute de cette activité est détectée parVoyager 2.La température de la surface mesurée, 38K,est la plus froide jamais détectée sur un corps céleste du Système solaire[2].

Voyage interstellaire

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Après avoir traversé le système planétaire de Neptune,Voyager 2quitte l'écliptique avec un angle de -30°. La plateforme orientable portant une partie des instruments est désactivée mais certains des instruments restants continuent à recueillir des données sur l'environnement. Au moment de l'impact de la comèteShoemaker-Levy 9avec Jupiter,Voyagertente d'effectuer des mesures avec le spectromètre ultraviolet mais sans résultat[2].Voyager 2franchit les limites duchoc terminaldu soleil enà 84unités astronomiquesdu Soleil et quitte définitivement le Système solaire magnétique, délimité par l'héliopause,en[8],[9].La sonde se dirige vers les constellations duSagittaireet duPaon.Dans environ 40 000 ans,Voyager 2doit passer à une distance de 1,7année-lumièrede l'étoileRoss 248située dans laconstellation d'Andromède[3].


Trajectoire deVoyager 2,actuellement dans lePaon.

Statut actuel

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Derniers faits majeurs

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Le,la sonde a brusquement basculé dans un mode de sauvegarde d’urgence qui a nécessité l’intervention de la NASA. En effet,Voyager 2devait tourner sur elle-même à 360° afin de prendre diverses mesures; mais la puissance nécessaire à cette manœuvre était plus importante que ce que pouvaient fournir lesgénérateurs thermoélectriques à radioisotope(RTG). Cela a pousséVoyager 2à se mettre en mode urgence en coupant tous les appareils scientifiques pour garder uniquement l'énergie pour les communications avec la Terre[10].

Le,la NASA annonce avoir perdu le contact avec la sonde à la suite d'une erreur d'orientation de son antenne, désalignée de 2° par rapport à la Terre. Toutefois, la sonde se réoriente automatiquement de manière périodique à l'occasion de réinitialisations automatiques, qui se produisent à intervalles réguliers, la suivante étant alors prévue en[11].Sans attendre cela, le,l'agence réussit à reprendre contact avec la sonde en passant par le réseauDeep Space Networket lui ordonne de pivoter pour réaligner son antenne[12].

Sonde

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Situation auà14h47 UTC[13]:

  • Temps de transit de communication aller:18h47min1s
Kilomètres Unités astronomiques Années-lumière
Distance de la Terre 20 272 276 348km 135,024 256 33ua 0,002al
Distance du Soleil 20 199 341 900km 135,024 261 90ua 0,002al
Vitesse par rapport au Soleil 15,374km/s 3,24ua/an 0,000 051 233al/an

Autres données datant de2015:

  • carburant restant: 25,27kg(environ 67 % utilisé);
  • puissance duRTG:255,8W(environ 55 % de la puissance initiale);
  • débit moyen des communications: 0,016kbit/s(avec une antenne de 34mduDeep Space Network);
  • débit maximal des communications: 1,4kbit/s(avec une antenne de 70mdu DSN, situation en 1999).

Instruments

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Situation au[13]:

Instrument Statut Désactivation (partielle ou totale)
Date Cause
CRS (Cosmic RaySystem) Opérationnel
LECP (Low EnergyCharged Particlesinstrument) Opérationnel
MAG (Triaxial fluxgateMAGnetometer) Opérationnel
PWS (Plasma WaveSystem) Opérationnel
PLS (PlasmaSpectrometer) Opérationnel
ISS (Imaging Science System) Désactivé et Économie d'énergie
IRIS (InfraRedInterferometerSpectrometer) Désactivé Économie d'énergie
PPS (PhotoPolarimeterSystem) Désactivé Performance dégradée
PRA (PlanetaryRadio Astronomyinvestigation) Désactivé Économie d'énergie
RSS (RadioScience System) Désactivé
UVS (UltraVioletSpectrometer) Désactivé Économie d'énergie

Futur

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Legénérateur électriquedeVoyager 2produisant de moins en moins d'énergie, un minimum d'instruments est actuellement laissé en marche. Vers 2025, il est probable qu'on ne puisse plus alimenter qu'un seul instrument à la fois et transmettre de faibles messages radio, puis qu'on ne puisse plus alimenter aucun instrument[14].La sonde devrait alors avoir fonctionné 48 à50 ans.

Notes et références

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Notes

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  1. ↑Après la découverte postérieure au vol deVoyager 2de corps célestes encore plus massifs à l'extérieur de l'orbite de Pluton, celle-ci a été reclassée dans la famille desplanètes naines.

Références

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  1. ↑(en)«Planetary Protection», surplanetaryprotection.arc.nasa.gov(consulté le).
  2. ↑abcdefghijetk(en)NASA - Planetary Date System,«Voyager mission», surPlanetary Rings Node,.
  3. ↑abetc(en)JPL NASA, «Voyager - Frequently Asked Questions»,.
  4. ↑aetb(en)«Fast Facts», surVoyager – The Intestellar Mission,Jet Propulsion Laboratory(consulté le).
  5. ↑(de)Bernd Leitenberger(de),«Voyagers Mission: Jupiter und Saturn: Nach dem Start: Die erste Cruise Phase»(consulté le).
  6. ↑(en)NASA - JPL, «Voyager: Saturn», surVoyager Web site,.
  7. ↑Maurice Arvony, «Les résultats de l'observation d'Uranus parVoyager 2»,Le Monde,‎.
  8. ↑Sciences et AveniravecAFP,«La sondeVoyager 2vogue désormais dans l'espace interstellaire»,Sciences et Avenir,(consulté le).
  9. ↑(en)«NASA’sVoyager 2Probe Enters Interstellar Space», surNASA,(consulté le).
  10. ↑«Voyager 2: À la frontière du système solaire, la sonde lancée 1977 par la Nasa évite de peu la panne», sur20minutes.fr,(consulté le).
  11. ↑(en)«Voyager 2: Nasa loses contact with record-breaking probe after sending wrong command», surBBC,(consulté le).
  12. ↑AFP,«La NASA rétablit le contact avec la sonde Voyager-2, située à près de 20 milliards de kilomètres de la Terre»,Le Monde,‎(lire en ligneAccès libre,consulté le).
  13. ↑aetb(en)«Voyager - Mission Status», survoyager.jpl.nasa.gov(consulté le).
  14. ↑(en)«In Depth / Voyager 2», surNASASolar System Exploration(consulté le).

Bibliographie

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NASA

  • (en)NASA,Voyagers 1 & 2 press kit,NASA,(lire en ligne[PDF]).
    Dossier de presse fourni par la NASA pour le lancement des sondesVoyager.

Autres

Voir aussi

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Articles connexes

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Liens externes

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