Pioneer 11, la première sonde à frôler Saturne

Mis à jour le 19 octobre 2026 · 5 min de lecture

Pioneer 11 est la première sonde à avoir survolé Saturne. Lancée par la NASA en avril 1973, elle frôle Jupiter en décembre 1974 puis atteint Saturne le 1er septembre 1979, à environ 21 000 km au-dessus des nuages. Elle découvre le fin anneau F, mesure pour la première fois le champ magnétique saturnien et démontre qu'un engin peut traverser le plan des anneaux juste au-delà des anneaux principaux, ce qui décidera de la route de Voyager 2.

Une sonde jovienne devenue pionnière de Saturne

Pioneer 10 et Pioneer 11 sont conçues comme des éclaireuses jumelles du Système solaire externe. Leur premier défi : prouver qu'on peut franchir la ceinture d'astéroïdes et survivre aux redoutables ceintures de radiations de Jupiter. Pioneer 10 y parvient en 1973. Ce succès permet aux ingénieurs du centre Ames de la NASA de lancer sa jumelle sur une trajectoire bien plus audacieuse.

Pioneer 11 survole Jupiter le 3 décembre 1974, beaucoup plus près que Pioneer 10, en passant au-dessus de l'hémisphère sud de la planète. La rencontre est calculée pour que la gravité jovienne renvoie la sonde à travers le Système solaire vers Saturne, au terme de cinq années de voyage supplémentaires. Après Jupiter, on la surnomme d'ailleurs Pioneer Saturn.

L'engin est rudimentaire au regard des standards actuels. Stabilisé par rotation, il n'emporte pas de véritable caméra : ses images sont construites ligne après ligne par un photopolarimètre imageur qui balaie la scène au rythme de la rotation de la sonde. L'énergie provient de quatre générateurs à radio-isotope, car la lumière du Soleil est environ 90 fois plus faible à Saturne que sur Terre.

La rencontre du 1er septembre 1979

Pioneer 11 arrive par le nord du plan des anneaux, le traverse à environ 38 000 km au-delà du bord externe de l'anneau A, passe sous les anneaux et atteint son point le plus proche à quelque 21 000 km au-dessus des nuages. Elle recoupe ensuite le plan des anneaux en s'éloignant. Chaque traversée comporte un vrai risque : personne ne sait combien de petites particules se cachent au-delà des anneaux visibles, et un impact à cette vitesse pourrait détruire la sonde.

Transmises à très faible débit sur 1,5 milliard de km, les images paraissent grossières à côté de celles que Voyager enverra un an plus tard. Elles offrent pourtant les premières vues rapprochées des anneaux, y compris de leur face non éclairée, et de Titan sous la forme d'un petit disque orangé.

Ce que Pioneer 11 a découvert

• L'anneau F. Un anneau mince et isolé, à environ 3 400 km au-delà du bord de l'anneau A. Voyager révélera plus tard sa structure nouée et tressée.
• Une petite lune frôlée. Pioneer 11 passe à quelques milliers de kilomètres d'un petit satellite identifié ensuite, selon toute vraisemblance, à Épiméthée, l'une des deux lunes co-orbitales Janus et Épiméthée.
• Le champ magnétique de Saturne. La sonde détecte pour la première fois un champ magnétique et une magnétosphère. Surprise : l'axe du champ est aligné sur l'axe de rotation à environ un degré près, une énigme que Cassini rendra encore plus aiguë.
• Une chaleur interne. Les mesures infrarouges confirment que Saturne rayonne plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil, un indice sur les processus de son intérieur.
• Un Titan glacial. Les mesures indiquent un satellite très froid, premier repère avant le passage rapproché de Voyager 1 en 1980.

Les détecteurs de particules montrent aussi que les anneaux « balaient » les ceintures de radiations : le flux chute brutalement là où se trouve la matière annulaire. Certaines anomalies de ces profils trahissent des lunes et des anneaux invisibles sur les images.

Une éclaireuse pour Voyager 2

Le résultat le plus lourd de conséquences n'est pas une découverte sur Saturne, mais un test de navigation. Pour poursuivre vers Uranus et Neptune, Voyager 2 doit traverser le plan des anneaux près de la planète, à peu près là où Pioneer 11 est passée. Pioneer 11 sort indemne de ses traversées, ce qui convainc la NASA de maintenir Voyager 2 sur la trajectoire qui mènera aux seules visites jamais réalisées d'Uranus (1986) et de Neptune (1989). Les deux rencontres sont racontées sur la page Voyager 1 et 2.

Après Saturne

Pioneer 11 quitte Saturne sur une trajectoire d'évasion et continue d'étudier le vent solaire et le rayonnement cosmique. Sa puissance décline avec la désintégration de son plutonium, et la NASA met fin aux opérations régulières en septembre 1995 ; les derniers signaux sont captés quelques semaines plus tard. La sonde file vers la constellation de l'Aigle et passera, dans environ quatre millions d'années, à proximité de l'une de ses étoiles.

Comme Pioneer 10, elle emporte une plaque en aluminium anodisé conçue par Carl Sagan et Frank Drake, dessinée par Linda Salzman Sagan : un homme, une femme et la position du Soleil repérée par rapport à 14 pulsars. C'est le plus ancien message de ce type à quitter le Système solaire, quatre ans avant les disques d'or des Voyager.

La suite de l'histoire passe par Cassini-Huygens et se lit d'un coup d'œil dans la chronologie de Saturne.

Sources

• NASA Science : Pioneer 11
• NASA Ames Research Center
• Fimmel, R. O., Van Allen, J. A., Burgess, E., Pioneer: First to Jupiter, Saturn, and Beyond, NASA SP-446, 1980