Bonne nouvelle. Rime, principal instrument de la mission Juicemission Juice, dont l'antenne de 16 mètres de long ne parvenait pas à se déplier en totalité, empêchant sa mise service, est aujourd'hui opérationnel. Trois semaines d'effort auront tout de même été nécessaires pour déloger l'antenne de son emplacement, bloquée par une épingle.

Déplacer une épingle pour permettre le déploiement de l'antenne

Pour déplacer cette épingle qui empêchait le déploiement de l'antenne, les équipes du Centre de contrôle de la mission de l'ESA à Darmstadt ont « secoué » la sonde à l'aide de ses propulseurs, puis l'ont réchauffée à la lumière du Soleil. Comme l'explique l'ESA dans son communiqué, « chaque jour, l'antenne a montré des signes de mouvement, mais insuffisant pour la libérer complètement ». Finalement, le 12 mai, Rime a été secoué à l'aide d'un dispositif mécanique appelé « actionneur non explosif », situé dans le support bloqué. Le choc qui s'est ensuivi a permis de déplacer l'épingle de quelques millimètres et à l'antenne de se déployer partiellement. L'utilisation d'un deuxième actionneur a permis de la déployer complètement.

Pour rappel, ce radar pénétrant la glace est conçu pour étudier la structure de surface et de sous-sol des lunes glacées de JupiterJupiter (GanymèdeGanymède, Europe et CallistoCallisto) jusqu'à une profondeur d'environ neuf kilomètres. Il doit servir à explorer la présence d'eau et caractériser les éléments structurels, tectoniques et cryogéniques, dans les premières dizaines de kilomètres des croûtescroûtes glacées des trois satellites joviensjoviens. Des données cruciales pour comprendre leur évolution et leurs propriétés thermiques comme certains des environnements les plus potentiellement habitables de notre Système solaire. L'exploration radar de ces lunes glacées est donc fondamentale d'autant plus que les missions à destination de Jupiter ne sont pas nombreuses.

Un instrument déterminant de la sonde Juice n'arrive toujours pas à se déployer

Article de Rémy DecourtRémy Decourt publié le 05/05/2023

Rime, le radar pour l'exploration des lunes glacées et principal instrument de la sonde Juice, ne s'est pas déployé correctement. Son antenne de 16 mètres de long ne s'est toujours dépliée comme prévu. Pour l'heure, les responsables de la mission sont plutôt confiants mais, si finalement l'instrument ne pouvait pas être mis en service, ce serait un coup dur pour la mission. Des dix instruments à bord de la sonde, Rime est considéré comme l'élément majeur essentiel pour le succès de la mission.

Le 14 avril, l'avant-dernière Ariane 5Ariane 5 lançait la sonde Juice à destination de Jupiter et ses mondes. Une mission ambitieuse mais qui ne démarre pas de la meilleure façon. En effet, quelques jours après le lancement de la sonde, l'instrument Rime, qui devait être progressivement déployé, ne l'est toujours pas. Son antenne de 16 mètres ne s'est pas complètement dépliée, environ un tiers l'est apparemment comme le montre une caméra embarquée à bord de la sonde.

L'ESA, qui communique très peu sur l'incident, a tout de même publié une webstory qui se veut rassurante. Pour expliquer ce dysfonctionnement, plusieurs hypothèses sont à l'étude. Celle qui ressort est qu'une petite épingle coincée empêcherait de libérer l'antenne de son logement. Si cette hypothèse devait se confirmer, l'ESA pense qu'une simple question de millimètre pourrait faire la différence pour libérer le reste du radar.

Parmi les options envisagées pour contraindre le déploiement du radar, il est envisagé un allumage moteur pour secouer « un peu » le satellite, suivi d'une série de rotations de façon à réchauffer le support et le radar qui sont actuellement sur le côté froid du satellite, à l'ombre du Soleil. Cette idée de secouer Juice pour faire sortir de son emplacement l'épingle qui semble gêner le déploiement de l'antenne, apparait comme la dernière solution.

Instrument majeur pour le succès de la mission

Si Rime ne devait pas être mis en service ou ne l'être que partiellement, les principaux objectifs de la mission ne seront pas atteints. Bien que la sonde emporte neuf autres dispositifs, Rime est l'instrument majeur pour le succès de la mission. Principalement en raison de sa capacité à identifier et dresser directement la carte de la structure interne des couches de glace.

En effet, ce radar pénétrant la glace est conçu pour étudier la structure de surface et de sous-sol des lunes glacées de Jupiter (Ganymède, Europa et Callisto) jusqu'à une profondeur d'environ 9 kilomètres. Il doit servir à explorer la présence d'eau et caractériser les éléments structurels, tectoniques et cryogéniques, dans les premiers dizaines de kilomètres des croûtes glacées des trois satellites joviens. Des données cruciales pour comprendre leur évolution et leurs propriétés thermiques comme certains des environnements les plus potentiellement habitables de notre Système solaireSystème solaire. L'exploration radar de ces lunes glacées est donc fondamentale d'autant plus que les missions à destination de Jupiter ne sont pas nombreuses. 

La sonde Juice révélera l’intérieur des lunes de Jupiter jusqu’à 9 km de profondeur !

Article de Rémy Decourt publié le 13/04/2023

Entretien inédit avec Didier Radola, chef du projet pour Airbus, sur l'un des instruments phare de la sonde Juice qui part ce 14 avril vers Jupiter. Un des objectifs de la mission sera d'étudier l'habitabilité des lunes de la planète géanteplanète géante en scrutant leurs océans et cavité sous leurs surfaces glacées. L'antenne radar Rime sera le premier instrument à observer la surface et le sous-sol d'Europe, Ganymède et Callisto.

Aujourd'hui, les communautés de scientifiques concernées par la recherche de la vie extraterrestre dans le Système solaire ne se focalisent plus sur la seule planète Mars. Les lunes glacées de SaturneSaturne (Titan et Encelade) et trois des quatre satellites galiléens de Jupiter sont aussi des endroits susceptibles d'abriter une forme de vie microbienne, d'où l'intérêt d'étudier l'habitabilité des lunes de glace. Après Cassini qui a étudié le système saturnien, la sonde Juice, dont le lancement est prévu le 14 avril 2023, s'intéressera de près à Jupiter et à trois de ses lunes (Europe, Ganymède et Callisto) dont on suppose qu'elles abritent un océan souterrain.

Suivez en direct avec Futura le lancement de la mission Juice : le défi spatial de l'Europe ! Juice est un projet ambitieux qui vise à étudier les mystères de Jupiter, cette planète géante, et de ses lunes glacées, en explorant leur composition, leur structure et leur potentiel de vie. © Futura

Rime, un radar pour voir sous les surfaces glacées

Comme nous l'explique Didier Radola, chef du projet Juice pour Airbus, qui réalise la sonde, un des objets de la mission est de « déterminer s'il existe sous ces croûtes de glace des océans liquidesliquides susceptibles d'abriter des composants organiques, voire de la vie ». Pour cela, Juice embarquera 10 instruments, dont Rime (Radar for Icy Moons Exploration), un radar inédit. « Il s'agit du premier instrument capable d'effectuer des mesures directes du sous-sol à être déployé autour de Jupiter ».

Cet instrument réalisé par Thales Alenia Space est le plus important des 10 instruments à bord de la sonde. Il est essentiel au succès de la mission car il permet de détecter directement la structure interne des couches glacées. Pour cela, Rime fonctionne à une fréquencefréquence de 9 MHz, « c'est-à-dire à une longueur d'ondelongueur d'onde d'environ 30 mètres », et utilise une antenne dipolaire de 16 mètres. Ce radar sondeur est capable de pénétrer jusqu'à 9 kilomètres sous la surface de la glace avec une résolutionrésolution verticale de 30 mètres. Il pourra donc explorer la structure interne de Ganymède, Callisto et Europa et « fournira des images d'une résolution d'environ 1 kilomètre sur 10, et de 50 mètres en profondeur ». Une performance très différente des dizaines de centimètres de résolution d'une caméra optique.

En effet, il faut savoir que le « besoin scientifique n'est pas de discerner des choses précises en surface ou en X/Y », mais bien d'avoir une résolution verticale, car « on cherche à repérer les ségrégationsségrégations des couches géologiques, transitions entre eau-glace-roche, etc. ». De ce point de vue, la « résolution verticale d'environ 50 mètres est excellente pour la mission ».

Essai du radar Rime installé sur la maquette de la sonde Juice. L'ensemble était suspendu à une corde en polyéthylène d’environ 120 mètres en dessous d’un hélicoptère évoluant à 320 mètres au-dessus du sol. © Airbus

Des tests en plein air avec un hélicoptère

Il y a quelques jours, le radar Rime a été testé dans plusieurs configurations au cours d'une campagne d'essais de deux jours réalisée sur un terrain d'aviation situé à 30 kilomètres au nord-ouest du site d'Airbus de Friedrichshafen, en Allemagne. Ces essais, qui se sont bien déroulés, « nous ont permis de vérifier les résultats des simulations informatiquessimulations informatiques et de mesurer la performance radio de l'antenne, dans les mêmes conditions que si celle-ci était installée sur la sonde ». Il faut savoir que ces performances radio sont fortement affectées électromagnétiquement par le couplage avec la surface de la sonde et doivent être mesurées afin de calibrer l'antenne.

Ces tests ont été réalisés en plein airair, « en raison de la plage de fréquence requise ». La sonde ne pouvant évidemment pas être transportée à l'extérieur, « l'antenne a été fixée sur une maquette de 3 m x 2 m x 2 m, spécialement construite à cet effet ». Didier Radola nous en dit plus sur ce radar.

Long de 16,6 mètres, le radar Rime est ici vu avec ses perches, réalisées en matériau composite (PRFC). Avec un diamètre de 4 centimètres pour une masse d’environ 1 300 grammes, celles-ci sont très fragiles sur Terre. Conçues pour la microgravité spatiale, elles ont été « durcies » avec des tubes en fibres de verre pour leur permettre de résister aux tests et les protéger contre la force du vent. © Airbus

Futura : Quelles ont été les principales difficultés techniques dans la mise au point de cette antenne ?

Didier Radola : J'en retiens quatre :

• l'antenne finale de vol, qui sera embarquée sur la sonde Juice, est une très grande antenne de 16 mètres de long qu'il est difficile d'implanterimplanter sur la sonde, que ce soit en configuration stockée ou déployée. Elle doit être à la fois légère et robuste ;
• le couplage électrique à la sonde doit rester minimum, et une modélisation numériquenumérique est développée pour spécifier l'électronique d'adaptation à développer ;
• le test réalisé permet, entre autres, de vérifier la bonne corrélation du modèle numériquemodèle numérique ;
• l'antenne de vol mettra en œuvre un déploiement passif (pas de mécanisme spécifique) qui sera difficile à tester au sol en raison de sa taille. La longueur d'onde à laquelle celle-ci opère l'antenne (9 MHz = 30 m) rend également difficiles les tests au sol.

Des ruptures technologiques ou des innovations ont-elles été nécessaires à sa réalisation ?

Didier Radola : La principale rupture technologique est liée au système de déploiement passif.

Quelles sont les contraintes souhaitées par l'équipe scientifique de Juice ?

Didier Radola : Un couplage électrique minimal et prédictible au satellite pour améliorer les performances du système antenne-satellite.

Les performances annoncées sont-elles susceptibles d'être bien meilleures dès que Juice sera autour des lunes ?

Didier Radola : Non. Les performances annoncées sont les performances qui ont permis de dimensionner l'antenne.  

L'Europe ira visiter les mondes de Jupiter avec la mission Juice

Article de Rémy Decourt publié le 05/05/2012

Après avoir confié le développement de la mission Solar OrbiterSolar Orbiter à Astrium, l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne a dévoilé le nom de la première grande mission de son programme scientifique. Ce sera Juice, une sonde qui partira visiter Jupiter et ses satellites galiléens, une sorte de Système solaire en miniature.

L'Agence spatiale européenne a sélectionné la mission d'exploration de Jupiter et de ses mondes galiléens qui sera la première grande mission du programme Vision cosmique s'étendant sur la période 2015-2025. Juice, pour JUpiter ICy moons Explorer, sera lancée en 2022 par un lanceurlanceur Ariane 5 et atteindra Jupiter en 2030.

Juice est ce qui reste de la mission EJSM (Europa Jupiter System Mission) qui devait se faire en partenariat avec la NasaNasa, avant que les Américains ne sortent du projet pour raisons financières. Elle prévoyait deux sondes, l'une à destination du satellite Europe et réalisée par la Nasa (JEO, Jupiter Europa Orbiter), et l'autre, Jupiter Ganymede Orbiter (JGO, anciennement Laplace), conçue par l'ESA et dédiée à l'étude de Ganymède.

Juice visitera Callisto, l'objet du Système solaire comportant le plus grand nombre de cratères, et effectuera deux survolssurvols d'Europe. Elle mesurera pour la première fois l'épaisseur de la croûte glacée d'Europe et recensera des sites adaptés à une future exploration in situ. Le satellite se mettra ensuite en orbiteorbite autour de Ganymède en 2032, d'où il étudiera la surface glacée et la structure interne de cette lune, ainsi que son océan de subsurface.

Cette vue de Ganymède a été acquise par la sonde News Horizon, alors en route à destination de Pluton (février 2007). © Nasa, JHUAPL, Southwest Research Institute

Les mondes de Jupiter et la recherche de la vie

La recherche de la vie et la question de l'habitabilité de ces mondes seront le fil conducteur de cette mission. Les chercheurs supposent que ces trois satellites abritent, sous une épaisse couche de glace, des réservoirs d'eau à l'état liquide, comme des océans salés, des lacs qui pourraient abriter une forme de vie bactérienne ou autre. D'où l'idée de rechercher sur Europe des sites propices à une exploration des profondeurs ouvrant la voie à une mission qui pourrait être lancée à cette seule fin à l'horizon 2040.

Contrairement à la Nasa et ses moyens financiers importants, aptes à lui offrir une multitude de missions scientifiques, l'ESA se doit quant à elle d'être bien plus pragmatique et cohérente dans ses choix de missions. Elle ne doit pas léser une communauté scientifique au profit d'une autre et doit être en ligne avec les objectifs scientifiques de son programme Cosmique Vision, résumés en quatre questions :

• Quelles sont les conditions qui ont amené la formation des planètes et l'apparition de la vie ?
• Comment le Système solaire fonctionne-t-il ?
• Quelles sont les lois fondamentales de la physiquephysique de l'universunivers ?
• Comment l'univers a-t-il commencé et de quoi est-il fait ?

Cette mission a été préférée à deux autres candidates : l'observatoire spatial des ondes gravitationnellesondes gravitationnelles (NGO, ex-programme LisaLisa) et le télescope spatialtélescope spatial Athéna pour l'astrophysiqueastrophysique à haute énergieénergie. En raison de la grande valeur scientifique de ces deux missions et du travail déjà accompli, le comité du programme scientifique de l'ESA souhaite que ces deux missions soient candidates à de futures opportunités de lancement.