est une sonde spatiale américaine lancée le , ayant pour mission de faire une première reconnaissance de planètes du Système solaire externe. Suivie par sa jumelle , elle est ainsi le premier véhicule spatial à traverser la ceinture d'astéroïdes (1972), à effectuer un survol de la planète Jupiter (1973), puis à atteindre la vitesse de libération nécessaire pour quitter le Système solaire. Les données et photos collectées par les onze instruments embarqués permettent de lever certaines des inquiétudes des concepteurs des sondes du programme , beaucoup mieux équipées et lancées cinq années plus tard pour réaliser une étude détaillée de Jupiter, Saturne et leurs satellites.

La sonde de est développée par la NASA dans le cadre du programme et lancée le par une fusée Atlas-. En 1983, elle franchit l'orbite de la planète Neptune, la dernière planète du Système solaire, et s'éloigne depuis en direction de l'étoile Aldébaran qu'elle croisera dans deux millions d'années. est la première sonde spatiale équipée d'un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG), qui lui permet de s'affranchir de l'énergie solaire pour sa production d'énergie. Le dernier contact avec ce précurseur est établi le .

Contexte Projets américains d'exploration des planètes supérieures dans les années 1960 Au début de l'ère spatiale, dans la première moitié de la décennie 1960, les missions d'exploration du Système solaire menées par la NASA, l'agence spatiale américaine, se concentrent sur la Lune et les deux planètes les plus proches de la Terre : Mars et Vénus. À la suite de leurs premiers succès, les trois centres spatiaux de la NASA impliqués dans les missions interplanétaires étudient des missions visant des objectifs plus éloignés. Le centre de recherche Ames lance dans les années 1960 plusieurs petites sondes spatiales ( à 9) qui étudient le milieu interplanétaire à proximité de la Terre. Fort du succès rencontré, le centre Ames débute la conception de deux nouvelles sondes spatiales, et , avec un programme similaire (étude du vent solaire, du rayonnement cosmique et autres caractéristiques du milieu interplanétaire), mais qui doivent s'éloigner jusqu'à une distance de quatre unités astronomiques du Soleil, soit quatre fois la distance Terre-Soleil. À la même époque, le centre Goddard étudie la mission , dont les objectifs comprennent l'étude de la ceinture d'astéroïdes et de l'environnement autour de la planète Jupiter. La sonde spatiale chargée de cette mission a recours pour la première fois dans une mission interplanétaire à un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG), qui utilise la chaleur dégagée par la désintégration du plutonium pour produire l'énergie qui lui est nécessaire. En effet, à grande distance du Soleil, les panneaux solaires, compte tenu du rendement obtenu à l'époque, ne sont plus une solution viable. Le centre Goddard propose de construire quatre sondes spatiales lancées par paires, pour un budget total de de dollars américains. Le JPL, qui a rencontré un énorme succès avec ses sondes spatiales , propose de son côté la mission , un projet de sonde spatiale particulièrement ambitieux, avec une masse de et un ensemble très complet d'instruments scientifiques. Ce projet est remplacé par le programme Grand Tour, qui propose d'utiliser une trajectoire mise au point par l'ingénieur Gary Flandro, exploitant une conjonction exceptionnelle des planètes supérieures qui ne se reproduit que tous les . Celle-ci doit permettre à des sondes spatiales de survoler plusieurs de ces planètes pratiquement sans dépenser de carburant, uniquement en utilisant l'assistance gravitationnelle.. Le projet du JPL n'est finalement pas retenu mais pose les fondations du programme , presque aussi ambitieux, dont le développement est lancé en .

Sélection de la mission L'Académie nationale des sciences des États-Unis produit à cette époque un rapport donnant une priorité maximale à l'étude de la planète Jupiter. Aussi, la NASA décide en 1967 de modifier l'objectif des missions et G pour y inclure l'étude de la planète géante et de rattacher celles-ci à sa division interplanétaire. L'agence spatiale annule par contre le projet du centre de vol spatial Goddard, car celui-ci est jugé trop coûteux et parce qu'il risque d'accaparer les ressources d'un établissement complètement mobilisé par le programme Apollo. Pour permettre aux sondes spatiales de disposer de suffisamment d'énergie aux abords de Jupiter, éloignée de du Soleil, elles utilisent les RTG envisagés par le centre Goddard. Un groupe de travail, baptisé et présidé par James Van Allen, définit les objectifs scientifiques qui seront assignés à ces missions, tandis que le centre spatial de la NASA définit les caractéristiques techniques des sondes spatiales. Le projet est lancé officiellement par la NASA en . La société TRW, qui a construit les autres sondes du programme Pioneer, est sélectionnée pour fabriquer les sondes et ..

Construction L'objectif de la mission des sondes spatiales et est d'étudier le milieu interplanétaire au-delà de l'orbite de la planète Mars, d'évaluer le risque de collision dans la ceinture d'astéroïdes et enfin d'étudier la planète Jupiter et son environnement. Les expériences scientifiques embarquées sont sélectionnées parmi effectuées à fin des années 1960 et au début des années 1970. Les deux sondes spatiales suivent des trajectoires différentes : la première sonde spatiale doit jouer un rôle d'éclaireur en effectuant la première traversée de la ceinture d'astéroïdes qui s'étend au-delà de Mars, puis doit survoler Jupiter et ses lunes. De son côté, , lancée un an plus tard, suit initialement la même trajectoire mais utilise ensuite l'assistance gravitationnelle de Jupiter pour se diriger vers Saturne et survoler cette planète. Pour placer en orbite la sonde spatiale, le lanceur est retenu. Celui-ci permet de placer un engin d'environ une tonne sur une orbite interplanétaire. La trajectoire retenue pour atteindre Jupiter est directe (pas de recours à l'assistance gravitationnelle des planètes inférieures). Pour atteindre Jupiter, le lanceur est surmonté par un troisième étage à propergol solide de , qui fournit une poussée de Il s'agit d'un étage supérieur des lanceurs Delta 1914, dérivé du système propulsif chargé de freiner les sondes lunaires du programme avant leur atterrissage.. Les sondes et sont lancées respectivement en 1972 et 1973 et baptisées après leur lancement et . En 2001, le coût total du programme est évalué à de dollars dont pour le développement et pour le lancement, la gestion opérationnelle et l'exploitation des résultats...

Déroulement de la mission

Lancement vignette|La sonde installée au sommet de son lanceur Atlas-Centaur (), peu avant son lancement. vignette|La sonde au niveau de l'orbite de Neptune, avec au loin le Soleil (vue d'artiste).

La fenêtre de lancement permettant le lancement de vers la planète Jupiter a une durée un peu supérieure à un mois et revient tous les treize mois. En 1972, elle s'ouvre le et se referme le . La sonde spatiale est convoyée par avion depuis la Californie jusqu'à la base de lancement de Cap Canaveral en Floride en et est préparée pour le lancement. Après deux tentatives avortées à cause de la vitesse du vent dans les couches supérieures de l'atmosphère, le lanceur Atlas-Centaur () décolle le . depuis l'aire de lancement . L'injection de la sonde spatiale sur sa trajectoire vers Jupiter est directe. Après avoir été largué par le lanceur, l'ensemble formé par l'étage supérieur et la sonde spatiale est mis en rotation rapide (« spinné »), à par minute, et le troisième étage est mis à feu durant avant d'être largué. Trente minutes après son lancement, les mâts servant de support au capteur du magnétomètre et aux générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) sont déployés, faisant chuter la vitesse de rotation à par minute. , qui atteint une vitesse de () par rapport à la Terre, établit un nouveau record de vitesse et dépasse l'orbite de la Lune seulement onze heures après son lancement. La sonde spatiale est placée sur une orbite héliocentrique, dont l'apogée se situe à du Soleil et l'inclinaison orbitale par rapport au plan de l'écliptique est de ..

Franchissement de la ceinture d'astéroïdes Durant les deux premières semaines du vol, le fonctionnement des instruments est vérifié. Deux corrections de la trajectoire sont effectuées le () et le (). Durant le transit vers la planète Jupiter, qui va durer vingt mois, la sonde spatiale doit étudier le milieu interplanétaire, dont les caractéristiques n'ont jamais été mesurées au-delà de l'orbite de Mars. Celle-ci est dépassée au bout de trois mois (contre sept à dix mois pour les sondes vers Mars). Une des inconnues de ce vol concerne la traversée de la ceinture d'astéroïdes qui rassemble des millions d'astéroïdes entre les orbites de Mars et de Jupiter. Celle-ci est atteinte en . Les responsables du projet estiment la probabilité que la sonde spatiale soit détruite par un morceau d'astéroïde à 10 %, ce qui a contribué à justifier le lancement de deux sondes spatiales. En , traverse cette région de l'espace sans que les détecteurs de météorites ne signalent un quelconque impact significatif. La sonde spatiale passe à plusieurs millions de kilomètres de deux astéroïdes sans que ses instruments ne puissent recueillir d'informations...

Survol de Jupiter