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La sonde Juice visitera Jupiter et ses lunes à la recherche de la vie

Plus de dix ans après la fin de la mission Galileo (en novembre 2003), l'exploration robotique de Jupiter et ses mondes est relancée. Une meilleure connaissance du système jovien et la certitude que certaines de ses lunes les plus grandes abritent de grands réservoirs d'eau liquide ont convaincu les agences spatiales d'y envoyer des sondes. Après Juno, lancée en 2011 par la Nasa, les années 2020 verront le lancement de trois autres sondes dont l'européenne Juice, qui sera construite par Airbus Defence and Space.


Jupiter est à lui seul un véritable système planétaire puisqu'il comporte plus de 60 satellites connus, tous plus étonnants les uns que les autres. Dans cet épisode de Space, l’Esa et Euronews nous en disent plus sur la future mission du satellite Juice qui devrait bientôt étudier le système jovien.

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L'Agence spatiale européenne (Esa) et Airbus Defence and Space ont signé un contrat de 350 millions d’euros portant sur le développement et la construction du satellite Juice (JUpiter ICy moons Explorer). Cette première grande mission du programme « Vision Cosmique » de l’Esa « sera lancée en 2022 par un lanceur Ariane 5 et atteindra Jupiter en 2030 », nous explique Vincent Poinsignon, directeur du programme Juice chez Airbus Defence and Space.

Première mission de l’Esa à destination de Jupiter, Juice sera également la mission interplanétaire de l’Agence qui ira le plus loin dans le Système solaire. Elle repose sur le thème central de l’émergence de mondes habitables autour des géantes gazeuses. La mission sera principalement consacrée à l’étude du système de Jupiter en tant qu'archétype des géantes gazeuses. Elle examinera le système jovien dans son ensemble en se concentrant particulièrement sur trois des quatre lunes glacées galiléennes qui abritent, potentiellement, des océans (Europe, Ganymède et Callisto).

Pour cela, elle embarquera un panel de dix instruments fournis par des équipes scientifiques de 15 pays européens, du Japon et des États-Unis (en raison de la participation de la Nasa au projet). Parmi les instruments prévus sur la sonde : des caméras, des spectromètres, un altimètre laser, un magnétomètre et un radar capable de sonder la surface des lunes jusqu’à une profondeur de plusieurs kilomètres, ce qui fournira un éclairage nouveau sur les structures géologiques de ces mondes à la tectonique complexe.

Pour amener autour de Jupiter tous ces instruments, « on a besoin d’un satellite qui soit capable d’évoluer dans un environnement très sévère, beaucoup plus contraignant qu’autour de Vénus, de Mars et de la Terre par exemple », détaille Vincent Poinsignon. Cet environnement se caractérise par des températures très basses, en raison de l’éloignement de la planète au Soleil et par un niveau de radiations très élevé. Dans cet environnement difficile, le satellite requiert de plus de très bonnes performances « notamment en matière de stabilité, de propreté magnétique ou de production d’énergie ».

L'étude du système jovien pourrait apporter une meilleure connaissance de cette partie du Système solaire. Europa Clipper, Juno et Juice sont autant de sondes qui pourraient démontrer que, quelque part autour de Jupiter, dans une de ses lunes, la vie est possible. © Esa, AOES
L'étude du système jovien pourrait apporter une meilleure connaissance de cette partie du Système solaire. Europa Clipper, Juno et Juice sont autant de sondes qui pourraient démontrer que, quelque part autour de Jupiter, dans une de ses lunes, la vie est possible. © Esa, AOES

Un satellite spécifiquement conçu pour la mission

C’est pourquoi Airbus Defence and Space va devoir concevoir une « plateforme spécifique à cette mission et non pas réutiliser ou adapter une plateforme existante » qui, de façon à éviter toute perturbation des instruments scientifiques, « présentera un niveau de propreté magnétique sans précédent ». À cette nouvelle plateforme s’ajoutera de nouvelles technologies comme, par exemple, les cellules photovoltaïques. Elles font l’objet d’une caractérisation très poussée pour tenir compte de l’environnement de Jupiter, où la « puissance solaire est de l’ordre de 50 watts par m2 contre 1.400 autour de la Terre ». Si, à l’époque de Rosetta, l’industrie utilisait des cellules au silicium, aujourd’hui « on utilise des cellules à l'arséniure de galium (AsGa) beaucoup plus efficaces avec un rendement de 30 % ».

Juice, en effet, bien qu'éloignée du Soleil, n'utilisera pas de générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG), comme les sondes américaines Cassini et New Horizons ou le rover Curiosity. « Bien que maîtrisée, cette technologie n’a pas été développée en Europe pour des applications spatiales », rappelle Vincent Poinsignon. Par ailleurs, Juice étant un programme européen financé par les États membres de l’Esa, qui a pour principe de développer l’industrie spatiale européenne, il aurait été malvenu pour l'agence de financer des équipements non européens. La mission peut être réalisée avec un générateur solaire, à condition qu’il soit grand, très grand, même. « Mais Rosetta a montré que cela était possible et absolument pas handicapant pour la mission. » En mars 2004, date du lancement de Rosetta, son générateur était l'un des plus grands jamais construits (67 m2), celui de Juice, avec ses 97 m2, sera « le plus grand jamais réalisé pour une mission interplanétaire européenne ».

Une fois dans le système jovien, la sonde va réaliser plus « d’une trentaine de survols de ces trois lunes [Europe, Ganymède et Callisto, NDLR], ce qui implique un système de navigation autonome à bord du satellite pour assurer une bonne trajectoire lors de ces survols ». Comme sur Rosetta, ce sera également une des clés du succès de la mission.« L’intérêt de cette mission, c’est sa complexité qui nous amène aux limites de ce qui est faisable. La particularité principale de Juice est sa propreté électromagnétique indispensable pour réaliser les mesures ultraprécises dans l’environnent de la magnétosphère de Jupiter avec, à la clé, la détection d’océans liquides sous la surface des trois lunes. » Cela justifie des exigences pointues et sévères, au-delà de ce qui est mesurable sur Terre. « On atteint une telle limite que l’on ne sait plus mesurer au sol les performances du satellite, de sorte qu’on les mesure et on les calibre en orbite, en dehors de toutes perturbations générées par l’environnement terrestre. »

Autre particularité de la mission, les 5,5 tonnes de la masse du satellite au lancement, contre une masse sèche de seulement 2 tonnes. « La différence s’explique par la grande quantité d’ergols embarqués à bord du satellite. » Une quantité importante justifiée par le profil de la mission qui prévoit « deux importantes manœuvres d’insertions orbitales » :

  • La première aura lieu à la sortie de la phase de croisière (7,5 ans), pour l'arrivée dans le système jovien, afin de rentrer dans le champ gravitationnel de la planète géante. D’une durée d’environ trois heures, cette manœuvre va « consommer énormément d’ergols ».
  • Quant à la deuxième manœuvre d’insertion, elle sera réalisée après 2,5 années de survol des différentes lunes pour la « mise en orbite de la sonde autour de Ganymède, à 500 kilomètres d’altitude ».

Juice, une mission européenne

Juice est une mission aux objectifs ambitieux et enthousiasmants. C’est la première fois qu'un satellite sera mis en orbite autour d'une lune autre que celle de la Terre. Un voyage entre les deux planètes de 7,5 années, au cours duquel le satellite va bénéficier d’assistances gravitationnelles, pour accélérer sa vitesse, en passant autour des planètes intérieures du Système solaire (Mars, Terre et Venus) parce que « malgré la puissance d’Ariane 5, le lanceur européen n’a pas la puissance nécessaire pour mettre la sonde sur une trajectoire directe vers Jupiter ».

Le satellite Juice sera conçu sous la responsabilité du site de Toulouse d’Airbus Defence and Space qui réalisera également le logiciel de vol (le cerveau du satellite en quelque sorte), notamment les algorithmes de navigation, de contrôle d’altitude et d’orbite. En raison de la dimension européenne du programme et du retour géographique imposé sur tous les programmes scientifiques de l’Esa, les équipements seront développés et fabriqués un peu partout en Europe dans les usines d’Airbus Defence and Space et dans les quelque 60 sociétés du consortium industriel. Le satellite sera assemblé sur le site allemand d’Airbus Defence and Space puis testé dans les différents centres d’essais européens – dont l’Estec (le centre technique de l’Esa), celui de IABG, en Allemagne, pour les essais magnétiques, et enfin Instepace, en France, pour les essais du système de propulsion. Le satellite sera finalement de retour sur le site de Toulouse pour les essais fonctionnels finaux avant départ pour la campagne de lancement à Kourou, en Guyane.

Prévue au lancement en 2022, Juice sera la première sonde de l'Agence spatiale européenne à s'aventurer dans le système jovien pour étudier Jupiter et trois de ses lunes. © Esa, ATG Medialab Prévue au lancement en 2022, Juice sera la première sonde de l'Agence spatiale européenne à s'aventurer dans le système jovien pour étudier Jupiter et trois de ses lunes. © Esa, ATG Medialab

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