Après un voyage de 2,7 milliards de kilomètres, la sonde Juno de la Nasa s'est mise en orbite autour de Jupiter pour une mission qui se terminera en février 2018. © Nasa, JPL

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Autour de Jupiter, la sonde Juno, de la Nasa, n'allumera pas son moteur

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Face au risque de panne détecté sur un moteur de la sonde Juno, qui tourne autour de Jupiter depuis juillet 2016, la Nasa a choisi l'option de la sécurité et ne l'allumera pas. Juno ne s'approchera pas davantage de la planète et restera sur son orbite actuelle de 53 jours. La mission n'en est pas modifiée. Mieux : la durée de vie est augmentée...

La Nasa a tranché. La sonde Juno restera sur une orbite de 53 jours autour de Jupiter. L'incertitude sur le bon fonctionnement de son moteur a en effet été jugée trop grande (voir nos précédents articles ci-dessous). Or, il devait être allumé pour entamer la manœuvre qui devait réduire l'orbite à 14 jours .

Ce nouveau scénario ne remet pas en cause les objectifs initiaux de la mission qui seront bien atteints. En effet, tout l'intérêt de la mission est de faire de la science au périjove, c'est-à-dire quand Juno se trouve au plus près de Jupiter. Or, qu'elle soit sur une orbite de 53 jours ou de 14 jours, l'altitude du périjove reste la même, à quelques milliers de kilomètres au-dessus des pôles.

La Petite tache rouge observée par Juno. © Nasa, JPL-Caltech, SwRI, MSSS, Gerald Eichstaedt, John Rogers

Juno restera plus longtemps en orbite

Principales conséquences, la mission va durer plus longtemps et se dérouler à un rythme moins effréné. Surtout, cette orbite offre de nouvelles opportunités scientifiques : elle va permettre d'explorer les confins de la magnétosphère jovienne, incluant sa « queue », sa partie sud et sa région frontalière, la magnétopause.

Un autre avantage de cette orbite plus longue est que Juno va rester à bonne distance de la ceinture de radiations de Jupiter et, du coup, sa durée de vie en sera augmentée. Les radiations, en effet, constituent le principal facteur qui limite le temps de bon fonctionnement de cette sonde. Telle qu'elle est financée aujourd'hui, Juno va continuer à fonctionner jusqu'en juin 2018 pour un total de 12 orbites. Il ne fait guère de doute que si la sonde et ses instruments fonctionnent normalement à cette date, la Nasa trouvera le budget nécessaire pour prolonger la durée de vie de la sonde quelques orbites supplémentaires.

Nous vous donnons rendez-vous d'ici quelques semaines avec Philippe Zarka, chercheur CNRS au Lesia (Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique) et co-investigateur de la mission, pour une présentation des premiers résultats scientifiques.

Pour en savoir plus

La Nasa tente de sauver la sonde Juno

Article de Rémy Decourt publié le 21/12/2016

Juno n'a toujours pas rejoint son orbite définitive, non pas à cause d'une panne mais en raison d'un problème moteur diagnostiqué sur une autre sonde. La Nasa doit échafauder plusieurs scénarios pour remplir malgré tout les objectifs de la mission. Plusieurs sont actuellement en lice. Un juste milieu difficile à trouver entre la sécurité de la sonde et les besoins des scientifiques, comme nous l'explique, Philippe Zarka, du CNRS, qui participe à cette mission.

Arrivée autour de Jupiter le 4 juillet, la sonde Juno stationne toujours sur une orbite de 53 jours. Initialement, les plans de la Nasa « prévoyait qu'après deux orbites de 53 jours, la sonde en réaliserait 32 autres sur une orbite de 14 jours ». C'est ce que nous explique Philippe Zarka, chercheur CNRS au Lesia (Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique) et co-investigateur de la mission.

Ces plans ont été contrariés par deux événements. Pour passer de l'orbite de 53 jours à celle de 14 jours, Juno devait allumer son moteur. Or, il se trouve que ce même moteur équipe d'autres sondes de la Nasa et « qu'un problème dans des clapets de son système de pressurisation a été identifié sur une de ces sondes ». La Nasa n'a pas voulu prendre le risque de compromettre cette mission à un milliard de dollars quelques mois seulement après son arrivée autour de Jupiter. Elle donc a pris la décision de « reporter le changement d'orbite de Juno à une date ultérieure ».

Les premiers résultats scientifiques sont actuellement sous embargo et seront bientôt publiés dans les revues Science et Geophysical Research Letters. « La qualité des observations de Juno étant conforme à celle attendue et comme Juno observe des régions de Jupiter jamais vues d’aussi près, ses résultats seront forcément très intéressants. » Compte tenu du rythme d’acquisition très rapide des données, « plusieurs mois sont nécessaires pour en tirer des premiers résultats et il faudra plusieurs années pour des résultats plus approfondis ». © Nasa, Juno Science team

Des orbites pour tourner au plus près des pôles de la planète

Ce nombre d'orbites n'a bien sûr pas été choisi au hasard. En réalisant 32 orbites de 14 jours autour de Jupiter (en 18 mois), Juno aura couvert toutes les longitudes de la planète et survolé de très près les pôles. « Son orbite est très elliptique avec un périjove à quelques milliers de kilomètres au-dessus des pôles, un apojove de l'ordre de sept millions de kilomètres et des passages à environ 5.000 km au-dessus de l'équateur de Jupiter ». Cette trajectoire amène Juno à passer 95 % de son temps relativement loin de la planète. Cet éloignement ne chagrine pas les scientifiques car « tout l'intérêt de la mission est de faire de la science au périjove ». Ce sera la première fois que les régions polaires de la planète seront étudiées d'aussi près. « Jusqu'à Juno, et excepté l'unique survol par Ulysse, les trajectoires des sondes étaient quasi-équatoriales ». Pour cette mission, la Nasa a mis en place une stratégie d'observation inédite, « avec une trajectoire inclinée à 90° par rapport au plan équatorial qui amène la sonde à plonger au-dessus des pôles et raser l'équateur de la planète ».

Mais cette stratégie est aujourd'hui compromise. Ingénieurs et scientifiques se sont donc réunis pour discuter de l'avenir de la mission et « passer en revue les options qui s'offrent à eux ». Une première possibilité serait tout simplement de rester sur l'orbite actuelle de 53 jours dont le périjove est aussi bas que celui de l'orbite de 14 jours. Mais dans cette configuration, bien que « le survol de toutes les longitudes de la planète soit assuré », le prix à payer est une durée de mission plus longue, « de l'ordre de 5 ans, contre 18 mois initialement prévus ». Cela pose un problème budgétaire et augmente le risque de panne. Néanmoins, il y a tout de même un intérêt scientifique à rester sur cette orbite de 53 jours. En effet, à l'apojove de l'orbite de 14 jours, à quelque deux millions de kilomètres de la planète, la sonde Juno se trouve dans la magnétosphère de Jupiter. Alors qu'à l'apojove de l'orbite de 53 jours, « elle se situe à six ou sept millions de kilomètres de Jupiter, donc à la frontière de la magnétosphère, voire légèrement au-delà. C'est évidemment scientifiquement très intéressant ».

Ce choix, de plus, imposerait une modification de trajectoire afin d'éviter des éclipses. Sur cette orbite de 53 jours, la sonde, en février 2019, après 22 orbites, aurait été « éclipsée par l'ombre de Jupiter durant six heures ». La Nasa a bien prévu des éclipses mais n'imaginait pas que la sonde en traverse une pendant si longtemps. La difficulté vient de la source d'énergie. En effet, à la différence des précédentes sondes à s'être aventurées au moins aussi loin que Jupiter (Voyager, Galileo, Cassini ou New Horizons) et qui disposaient toutes d'un générateur thermoélectrique à radio-isotope (RTG), Juno, (comme Rosetta d'ailleurs) utilise un générateur solaire. « La sonde a été dimensionnée pour traverser des éclipses de seulement deux heures. » À bord, il y a donc peu de capacité de stockage d'énergie, nécessaire notamment pour maintenir la charge utile et les servitudes à des températures suffisantes (mais tout de même négatives) pour que l'électronique de bord résiste au froid ambiant.

La Nasa travaille sur un autre scénario. L'idée est de rester sur cette orbite de 53 jours jusqu'à accumuler les données nécessaires pour avoir un retour scientifique satisfaisant, « c'est-à-dire réaliser la science que l'on doit absolument faire pour justifier l'investissement de plus d'un milliard de dollars ». Une fois ce résultat atteint, « on prendra le risque de descendre la sonde plus bas et de l'installer sur une orbite de 14 jours ».

Juno en place jusqu'à l'été 2017

À ce jour, la décision n'a pas encore été prise. « Le scénario probable qui se dessine est de maintenir Juno sur l'orbite de 53 jours jusqu'à l'été 2017 (soit 8 orbites), puis de tenter de descendre sur une orbite de 14 jours. » Un plan qui peut être modifié en fonction du résultat des études menées sur le comportement attendu de la sonde pendant l'éclipse de six heures. À l'étude également, « faire fonctionner le moteur dans un mode plus brutal qui permet de ne pas utiliser la valve douteuse ». La contrepartie de ce mode de fonctionnement est que la sonde est moins bien contrôlée. Elle pourrait alors se retrouver sur une orbite différente de celle visée.

Quant au deuxième événement qui a contraint la Nasa à reporter sa manœuvre, il est survenu de façon tout à fait inattendue lors du périjove de la deuxième orbite de 53 jours. « Lors de ce passage au plus près de Jupiter, l'ordinateur de la sonde s'est brutalement arrêté et une grande partie des mesures n'a pas pu être réalisée. » En cause un défaut de dialogue entre l'ordinateur et le spectro-imageur infrarouge lorsqu'il a commencé à envoyer ses données en haut débit. Le fonctionnement a heureusement été rétabli. Reste à trouver la meilleure équation pour que la mission se poursuive au mieux...


La sonde Juno est à la peine autour de Jupiter

Article de Rémy Decourt publié le 31/10/2016

À quelques jours d'une importante manœuvre orbitale de Juno, deux imprévus (un dysfonctionnement du moteur principal et un mode sans échec) ont perturbé le bon fonctionnement de la sonde, en orbite autour de Jupiter depuis le 4 juillet.

Arrivée autour de la planète Jupiter le 4 juillet 2016, la sonde Juno est la première à survoler les régions polaires de la géante gazeuse. Elle a notamment pour objectif d'améliorer nos connaissances de l'histoire de la formation de Jupiter et, partant de là, de fournir aux astronomes de nouveaux indices sur la nébuleuse primitive, là où se sont formées les planètes du Système solaire.

Avant de débuter son programme scientifique, Juno doit raccourcir son orbite. Depuis son arrivée autour de Jupiter, elle est de 53 jours. « Des corrections de trajectoires doivent la placer sur son orbite définitive, qui est de 14 jours », nous expliquait Philippe Zarka, chercheur CNRS au Lesia (Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique) et co-investigateur de la mission, dans une interview portant sur les attentes des scientifiques.

Le pôle nord de Jupiter survolé pour la première fois par la sonde Juno de la Nasa. Cette image a été acquise le 27 août 2016 depuis une distance de 78.000 kilomètres. © Nasa, JPL

Une panne de moteur et un mode sans échec

Il était prévu que, le 19 octobre, la sonde allume son moteur principal pour réduire sa période orbitale actuelle à 14 jours. Cependant, la Nasa a été contrainte de reporter cette manœuvre au 11 décembre. En effet, lors d'essais préparatoires, elle a constaté le dysfonctionnement de deux clapets situés dans le système de pressurisation du moteur. Elle a donc décidé, en concertation avec Lockheed Martin, le constructeur de la sonde, de se donner du temps pour déterminer les causes du problème et y remédier. Ce report fait que Juno effectuera seulement 20 survols au plus près de Jupiter et non 33, comme initialement prévu.

En plus de cet incident technique, le 18 octobre, la sonde n'a rien trouvé de mieux que de se mettre en mode sans échec en raison du redémarrage de son ordinateur principal ! Un mode dans lequel Juno est sortie le 24 octobre. Les instruments scientifiques seront remis en route début novembre, une fois que la Nasa se sera assurée du bon fonctionnement des servitudes et de la charge utile et que la sonde aura bien répondu aux commandes.

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