Jupiter a été la planète géante la plus étudiée par les sondes spatiales. Dans les années 1970, deux sondes Pioneer (Pioneer 10 et 11), puis deux sondes Voyager (Voyager 1 et 2) ont été lancées dans sa direction, avant de poursuivre leur route vers d'autres planètes du Système solaire externe. 

En 1989, un programme lui a été spécialement dédiée, la mission Galileo. Deux autres sondes, enfin, l'une destinée à l'étude du Soleil et de l'héliosphère (Ulysse) et l'autre à celle du système de Saturne (Cassini-Huygens) sont passées à proximité et ont pu recueillir de nouvelles données. 

Dates clés :

1973 - Pioneer 10, première sonde spatiale à atteindre Jupiter.

1979 - Voyager 1 et 2 étudient à leur tour la planète géante (découverte des anneaux, découverte du volcanisme d'Io).

1995 - Mise en orbite de la sonde Galileo autour de Jupiter.

Même si, comparé à celui des programmes qui leur ont succédé, leur bilan peut aujourd'hui sembler modeste, les sondes jumelles Pioneer 10 et 11 correspondent aux toutes premières entreprises pour explorer le système solaire externe, c'est-à-dire au-delà de la grande ceinture d'astéroïdes; elles ont également été les premiers véhicules spatiaux destinés à quitter le Système solaire. 

Pioneer 10 a été lancée le 2 mars 1972 s'est approchée à environ 200 000 kilomètres de Jupiter le 3 décembre 1973. La sonde qui a transmis les premières images en gros plan de Jupiter a également révélé l'existence d'une magnétosphère extrêmement complexe. La phase opérationnelle de la sonde s'est terminée le 31 mars 1997, et le contact avec l'engin a été perdu le 28 avril 2001. Pioneer 10 devrait atteindre la région d'Aldébaran (Taureau), d'ici deux millions d'années.

Pioneer 11a été lancée le 5 avril 1973. Elle a abordé Jupiter le 2 décembre 1974, s'en rapprochant à 35 000 km, avant de poursuivre sa route en direction de Saturne (attente le 1^er septembre 1979). Comme l'avaient fait ceux de Pioneer 10, ses instruments ont étudié le champ magnétique de la planète géante et ont transmis de nombreuses photographies de la planète et de certains de ces satellites. Le programme d'étude a pris fin le 9 septembre 1995.

Le programme Voyager a été, après le programme Apollo, le plus important programme d'exploration du Système solaire. Il comportait deux sondes jumelles Voyager 1 et 2. La première consacrée à l'étude de Jupiter et de Saturne, la seconde y ajoutant Uranus et Neptune. Elles ont ainsi permis d'obtenir des informations détaillées sur les atmosphères, les magnétosphères et les systèmes satellitaires des quatre planètes géantes. Cette révélation de dizaines de "nouveaux mondes" a complètement renouvelé la connaissance du Système solaire. Aujourd'hui, les deux engins, comme leurs aînés les Pioneer 10 et 11, poursuivent leur route au-delà du Système solaire, en direction des étoiles. 

Voyager 1 - La sonde Voyager 1 a été lancée le 5 septembre 1977 à destination de Jupiter et Saturne. Elle a atteint les parages de Jupiter 5 mars 1979. L'engin, qui s'est approché à 350 000 kilomètres de la planète a transmis près de 20 000 images de la planète et de ses satellites. Cela a permis notamment de mettre en évidence, le 6 mars, les anneaux de Jupiter et, le 8, les volcans de Io. De façon générale, les surfaces des diverses lunes révèlent une diversité inattendue. Enfin, trois nouveaux petits satellites ont également été découverts à l'occasion de ce passage.

Une sonde Voyager. (Source : Nasa / JPL).

Voyager 2 - La sonde Voyager 2 a été lancée 16 jours avant Voyager 1, le 20 août 1977, à destination des quatre planètes géantes. Placée sur une trajectoire moins rapide, elle est parvenue à proximité de Jupiter quatre mois après sa jumelle, le 9 juillet 1979.

Concession à l'imaginaire d'une époque :
le message aux extraterrestres, emporté par les Voyager...
(Source : Nasa / JPL).

La sonde Galileo a été lancée à destination de Jupiter le 18 octobre 1989 et, après avoir approché Vénus, et de nouveau la Terre, a atteint son objectif le 7 décembre 1995, date du largage dans l'atmosphère jovienne d'une sonde. Le lendemain, le module principal a été placé en orbite autour de la planète géante. Au cours de sa descente, la sonde, arrimée à un parachute a transmis pendent une heure des données sur la température, la pression ainsi que sur la vitesse des vents. Le module orbital a quant à lui fonctionné pendant pendant plusieurs années (bien au-delà du programme qui lui avait été initialement assigné). Il a été consacré à l'étude du système jovien dans son ensemble, c'est-à-dire de la planète elle-même, mais aussi de ces anneaux et de ses satellites ainsi que de sa magnétosphère. Il a été mis fin à la mission le 21 septembre 2003 : la sonde, qui a transmis des informations exploitables scientifiquement jusqu'à la dernière seconde de son existence, a été précipitée dans l'atmosphère de la planète où elle a été détruite par les hautes pressions qui y règnent.

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Déploiement de la sonde Galileo
à partir de la navette spatiale Atlantis.
(Source : Nasa / JPL).

Gros plan sur la surface d'Europe réalisé par Galileo.
(Source : Nasa Planetary Photojournal).

Ulysse et Cassini-Huygens

Les sondes Ulysse et Cassini-Huygens n'ont effectué qu'un rapide de Jupiter qui n'était pas leur objectif principal. Elles n'en ont pas moins collecté quantité d'informations qui se sont avérées précieuses pour compléter les données recueillies par Galileo. 

Ulysse.
La sonde Ulysse, lancée le 6 octobre 1990 a été placée sur une orbite héliocentrique très inclinée afin de la destiner à l'étude des pôles du Soleil et du milieu héliosphérique à haute latitude. Pour atteindre la trajectoire voulue, il a été nécessaire de recourir à la technique de l'assistance gravitationnelle, cet effet de fronde qui utilise le passage à proximité d'une planète afin d'acquérir l'énergie et l'accélération nécessaires au changement de route souhaité. En l'occurrence, cela a été réalisé grâce à un passage à proximité de Jupiter, le 8 février 1992. A cette occasion, les instruments embarqués par la sonde ont étudié le champ magnétique de la planète et sa ceinture de radiations. Il a été montré en particulier comment les poussières électriquement chargées qui peuplent ce secteur (principalement soufflées dans l'espace par les volcans de Io, mais peut-être aussi lors des impacts de météoroïdes sur les surfaces des autres satellites) sont ensuite injectés dans le milieu interplanétaire par le champ magnétique jovien, dans des directions qui dépendent de leur masse (selon un principe analogue à celui du spectromètre de masse).

 

Les ceintures internes de radiations autour de Jupiter
cartographiées par la sonde Cassini-Huygens.
(Source : Nasa / JPL)

Image transmise par la sonde Cassini-Huygens
de Io surplombant les nuages de Jupiter.
(Source : Nasa / JPL).

New Horizons, Juno, etc.

Ces survols, bien qu'importants, ne sont que des interludes dans la quête d'une connaissance plus approfondie. La prochaine grande étape de l'exploration jovienne depuis 2000 est la mission Juno de la NASA.

Juno.
Lancée en août 2011, Juno arrive en orbite autour de Jupiter le 4 juillet 2016. Contrairement à Galileo qui s'intéressait au système dans son ensemble, Juno est une sonde spécifiquement conçue pour étudier Jupiter elle-même, avec un objectif principal : comprendre ses origines et son évolution.

Juno s'insère sur une orbite polaire très elliptique. Cette trajectoire lui permet de passer très près des pôles (à seulement quelques milliers de kilomètres des sommets des nuages) tout en s'éloignant considérablement à chaque orbite, minimisant ainsi son exposition aux ceintures de rayonnement dévastatrices de Jupiter. Équipée d'instruments pour mesurer le champ gravitationnel, le champ magnétique, les ondes radio et plasma, et pour observer les profondeurs de l'atmosphère (composition, température, mouvements), Juno révolutionne notre compréhension de la structure interne et de la dynamique de la planète. Elle découvre que le champ magnétique de Jupiter est bien plus complexe et plus fort que prévu. Ses instruments de micro-ondes sondent l'atmosphère jusqu'à des centaines de kilomètres de profondeur, révélant que les bandes et les zones que nous voyons à la surface s'étendent très profondément, et que la Grande Tache Rouge s'enfonce également bien plus bas que ne le pensaient les modèles précédents. Juno observe également des phénomènes auroraux spectaculaires aux pôles, fournissant de nouvelles données sur l'interaction entre Jupiter et son environnement spatial. Bien que sa mission principale ne cible pas les lunes de glace, Juno capture parfois des images lors de ses passages éloignés et fournit des données contextuelles précieuses pour l'ensemble du système.

Etc.
Et l'histoire ne s'arrête pas avec Juno. Depuis 2000, les agences spatiales préparent activement les prochaines étapes, cette fois-ci avec une attention renouvelée pour les lunes glacées. L'ESA développe la mission JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), lancée le 14 avril 2023, dont l'objectif est d'étudier Ganymède, Callisto et Europe, avec un accent particulier sur Ganymède, qu'elle finira par orbiter. 

La NASA prépare la mission Europa Clipper, dont le lancement a eu lieu le 14 octobre 2024, dédiée spécifiquement à l'étude approfondie d'Europe, avec de nombreux survols rapprochés pour caractériser son océan subsurfacé, sa croûte de glace et son potentiel d'habitabilité.