1 est une sonde spatiale, jumelle de , du programme spatial de la NASA. Lancée le , elle est destinée à l'étude des planètes externes du Système solaire, qui n'ont avant elles été observées qu'au moyen de télescopes situés sur Terre, notamment les systèmes de Jupiter et de Saturne.
1 et Voyager 2 sont à l'origine d'un grand nombre de découvertes sur le Système solaire, remettant parfois en question ou affinant les modèles théoriques existants et, à ce titre, sont parmi les missions spatiales les plus fructueuses de l'agence spatiale américaine. Parmi les résultats les plus remarquables figurent le fonctionnement complexe de la Grande Tache rouge de Jupiter, la première observation des anneaux de Jupiter, la découverte du volcanisme sur Io, la structure étrange de la surface d'Europe, la composition de l'atmosphère de Titan, la structure inattendue des anneaux de Saturne ainsi que la découverte de plusieurs petites lunes de Jupiter et de Saturne. La sonde est aussi à l'origine de la célèbre photographie Un point bleu pâle ( en anglais) de la planète Terre, prise en 1990 à une distance de de kilomètres, ce qui en a fait la photographie la plus lointaine jamais prise pendant .
La sonde spatiale fait preuve d'une grande longévité, disposant toujours en 2024 d'instruments opérationnels qui collectent des données scientifiques sur le milieu traversé. Elle quitte en l'héliosphère et progresse depuis dans le milieu interstellaire, même si à compter de 2020, les instruments sont progressivement arrêtés pour faire face à l'affaiblissement de sa source d'énergie électrique.. Au , la sonde se situe à environ () de la Terre, ce qui en fait l'objet d'origine humaine le plus éloigné de son origine, porteur du message de l'humanité Voyager Golden Record vers l'Univers.
Programme
1 est, avec Voyager 2, l'une des deux sondes composant le programme . Ce programme spatial est mis en place par l'agence spatiale américaine (NASA), pour explorer les planètes externes (Jupiter, Saturne et au-delà) qui n'ont jusque-là pas été étudiées du fait de la complexité technique d'un tel projet. L'agence spatiale souhaite profiter d'une conjonction exceptionnelle des planètes extérieures qui ne se reproduit que tous les et qui doit permettre aux sondes de survoler plusieurs des planètes pratiquement sans dépenser de carburant, en utilisant l'assistance gravitationnelle des objets précédemment visités. Après avoir renoncé pour des raisons budgétaires à un projet très ambitieux, la NASA parvient à construire deux engins parfaitement adaptés à ce programme complexe, comme vont le prouver la longévité et la qualité du matériel scientifique récolté par les deux sondes. Le projet est lancé officiellement le et la fabrication des sondes spatiales démarre en avec l'achèvement de la phase de conception. Les sondes Pioneer 10 (lancée en 1972) et 11 (1973), chargées de reconnaître le parcours, apportent des informations vitales sur la forme et l'intensité du rayonnement autour de la planète Jupiter qui sont prises en compte dans la conception des Voyager.
Objectifs vignette|gauche|Vue d'artiste de Voyager 1. L'objectif du programme Voyager est de collecter des données scientifiques sur les planètes externes (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) qui à l'époque sont pratiquement inexplorées : seules Pioneer 10 et 11, des sondes légères développées pour servir d'éclaireurs aux sondes Voyager mais disposant de peu d'instruments, se sont jusqu'à présent approchées de Jupiter et Saturne. L'objectif principal assigné aux deux sondes est de recueillir des données permettant de mieux connaître les deux planètes géantes, leur magnétosphère et leurs satellites naturels. Ces derniers, 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, le recueil des données sur les deux autres planètes géantes du Système solaire, Uranus et Neptune, sur lesquelles très peu d'informations sont acquises du fait de leur éloignement, constitue un objectif majeur dans la mesure où l'étude de Jupiter et Saturne a pu être menée à bien..
Voyager 1, qui précède sa sonde jumelle, a pour objectif initial d'explorer Jupiter et Saturne. Elle doit achever sa mission d'exploration par le survol à faible distance de Titan, la principale lune de Saturne. Mais elle doit, pour y parvenir, effectuer une manœuvre qui lui fait quitter le plan de l'écliptique, excluant toute possibilité d'explorer une autre planète extérieure. Le survol et l'étude d'Uranus et Neptune sont donc confiés à Voyager 2.. Pour passer de Jupiter à Saturne, la sonde utilise l'assistance gravitationnelle de la première planète qui lui fournit une accélération importante tout en la plaçant dans la direction de la seconde.
Compte tenu de leur bon état de fonctionnement à l'issue de leur mission primaire en 1989, de nouveaux objectifs ont été fixés aux sondes spatiales après leur survol des planètes externes. La mission VIM () a pour objectif l'étude des régions très mal connues situées aux limites de la zone d'influence du Soleil. Sont distingués le choc terminal et l'héliopause avant de déboucher, une fois l'héliogaine traversée, dans le milieu interstellaire dont les caractéristiques ne dépendent plus de notre étoile..
Caractéristiques techniques Voyager 1 est une sonde de (ergols compris) dont la partie centrale est constituée par un cylindre aplati en aluminium à dix facettes latérales d'un diamètre de et d'une hauteur de . Cette structure contient l'essentiel de l'électronique protégée par un blindage ainsi qu'un réservoir dans lequel est stocké l'hydrazine utilisée pour la propulsion. Une antenne parabolique à grand gain fixe de de diamètre est attachée sur le sommet du cylindre. Sa grande taille permet un débit exceptionnel de par seconde High gain antenna en bande X au niveau de l'orbite de Jupiter et compense en partie l'affaiblissement du signal au niveau de l'orbite de Saturne. Voyager 1 dispose de seize petits propulseurs redondants brûlant de l'hydrazine et utilisés à la fois pour les modifications de trajectoire et pour les changements ou corrections d'orientation. La quantité d'ergols embarquée permet un changement de vitesse cumulé très modeste de par seconde sur l'ensemble de la mission. Trois perches fixées sur le corps de la sonde et déployées en orbite servent de support à différents équipements et instruments scientifiques. Sur l'une d'elles sont fixés les trois générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) qui fournissent l'énergie ( au départ de la Terre) à la sonde spatiale. En effet l'énergie solaire disponible au niveau des planètes externes ne permet pas d'utiliser des panneaux solaires photovoltaïques. Les instruments scientifiques sont fixés sur une perche longue de située à l'opposé des RTG pour limiter l'incidence du rayonnement émis par la désintégration radioactive du plutonium 238 sur les mesures. Les instruments de télédétection (caméras ISS, spectromètres IRIS et UVS et photopolarimètre PPS) sont installés sur une plateforme orientable avec deux degrés de liberté. D'autres instruments de mesure (CRS, PLS, LECP) sont fixés directement sur la perche. Les magnétomètres sont installés sur la troisième perche de de long pour réduire l'influence magnétique du corps de la sonde spatiale. Enfin deux antennes de de long en béryllium et cuivre faisant un angle de entre elles servent de capteurs pour la mesure des ondes de plasma.
La sonde Voyager 1 est stabilisée sur ses trois axes, ce qui reflète la priorité donnée aux instruments de télédétection, c'est-à-dire à l'étude des planètes et des lunesPour les mesures in situ il est préférable de disposer d'un engin spinné (tournant sur lui-même) qui permet d'observer les particules et rayonnements arrivant de toutes les directions.. L'orientation de la sonde est contrôlée à l'aide de deux capteurs : un viseur d'étoiles et un capteur solaire installé sur l'antenne parabolique. Lorsque l'étoile visée s'écarte du champ de vision du senseur de plus de 0,05°, les moteurs-fusées effectuent automatiquement une correction. Pour de courtes périodes (quelques jours) le contrôle de l'orientation est confié à un ensemble de gyroscopes, par exemple lorsque le Soleil est masqué ou durant les corrections de trajectoire.
Instrumentation scientifique vignette|redresse|gauche|Les composants et instruments des sondes Voyager. La sonde spatiale emporte onze instruments scientifiques représentant une masse totale de répartis entre instruments de télédétection utilisés pour l'observation des planètes et des lunes et instruments de mesure in situ chargés de caractériser le milieu traversé.
Les quatre instruments de télédétection sont : les deux caméras couleur à objectif grand angle et standard formant l'ensemble ISS ; l'interféromètre, spectromètre, radiomètre infrarouge IRIS qui permet de déterminer la température d'un corps, de repérer la présence de certaines substances dans une atmosphère ou à la surface ; le photopolarimètre PPS qui mesure l'intensité et la polarisation de la lumière de huit longueurs d'onde comprises entre 235 et ; le spectromètre ultraviolet UVS.
Les instruments d'observation du milieu traversé sont : le détecteur de rayons cosmiques CRS ; le détecteur de plasmas PLS ; le détecteur de particules à faible énergie LECP ; le magnétomètre MAG destiné à mesurer les variations du champ magnétique solaire.
Le récepteur d'ondes émises par les plasmas (PWS) et le récepteur radio astronomique de planète (PRA) sont destinés à l'écoute des signaux radio émis par le Soleil, les planètes, les magnétosphères.
vignette|redresse|Message de l'humanité vers le milieu interstellaire inconnu. Voyager 1, qui doit approcher dans environ un système planétaire voisin., emporte comme Voyager 2, de manière symbolique, un enregistrement de différentes manifestations de l'humanité, intitulé Voyager Golden Record.
Déroulement de la mission Lancement vignette|Le lancement de par une fusée , depuis la base de lancement de Cap Canaveral en Floride. La sonde Voyager 1 est lancée le depuis la base de lancement de Cap Canaveral en Floride, par une fusée , trois semaines après sa sonde jumelle. Des petites manœuvres de correction de trajectoire sont effectuées avec les moteurs-fusées après le lancement et douze jours avant l'arrivée dans le système jovien. Grâce à une trajectoire plus tendue et à une vitesse plus élevée (), elle atteint Jupiter quatre mois avant Voyager 2. Cette configuration permet aux scientifiques de disposer d'observations, par les instruments des deux sondes, de l'évolution de l'atmosphère de Jupiter sur une période continue de six mois..
Survol de Jupiter et de ses lunes (1979)
vignette|gauche|Approche de Jupiter (durée : , de kilomètres parcourus). Voyager 1 commence ses observations de Jupiter avant le survol, le , et prend ses premières photographies en lorsque la distance permet d'obtenir des images des bandes de nuages qui encerclent la planète géante avec une résolution meilleure que celle fournie par les télescopes sur Terre. La sonde spatiale commence à bénéficier d'une couverture permanente du réseau d'antennes de télécommunications de la NASA avant son survol de Jupiter. passe au plus près de la planète géante le , à une distance de de son centre (ou de sa surface).
vignette|Animation de la trajectoire de de au .