Des scientifiques européens en sont aux dernières étapes de la préparation de l’un des projets spatiaux les plus ambitieux jamais entrepris, lançant une mission de 12 ans dans le système solaire externe pour déterminer si trois des lunes de Jupiter pourraient abriter la vie.
Le vaisseau spatial Juice de 1,6 milliard d’euros de l’Agence spatiale européenne sera lancé en avril avec 10 instruments scientifiques qui utiliseront différentes techniques pour observer les lunes Ganymède, Callisto et Europe et l’espace autour de Jupiter, la plus grande planète du système solaire.
La mission examinera l’environnement physique et chimique complexe de Jupiter. La planète est une “géante gazeuse” composée principalement d’hydrogène et d’hélium qui offrira aux scientifiques des indices sur les milliards de planètes et de lunes similaires qui existeraient dans la galaxie de la Voie lactée. Juice, abréviation de Jupiter Icy Moons Explorer, aidera également les scientifiques à évaluer si les créatures vivantes pourraient prospérer dans les océans profonds qui devraient se trouver sous les croûtes de glace des lunes.
“Nous allons tester l’habitabilité”, a déclaré Günther Hasinger, directeur scientifique de l’ESA, “mais Juice n’inclut pas d’instrument capable de détecter directement les molécules biologiques.” Pas plus que la mission complémentaire Clipper que la Nasa doit lancer sur Europe l’année prochaine, a-t-il ajouté. Inclure un tel instrument – un spectromètre de masse – n’aurait pas été pratique ou abordable.
Un problème clé pour l’habitabilité est la structure des océans des lunes. “Si l’eau est coincée entre la glace au-dessus et la glace en dessous, les conditions de vie seraient difficiles car les nutriments manquent”, a déclaré Hasinger. “Vous avez besoin d’un fond océanique avec des minéraux silicatés qui peuvent fournir des nutriments.”
Les contrôleurs de mission espèrent lancer le vaisseau Juice de 6 tonnes sur une fusée Ariane-5 depuis le port spatial européen en Guyane française le 14 avril, lorsque l’alignement des planètes minimisera l’énergie nécessaire pour atteindre sa destination. La fenêtre de lancement s’étend jusqu’à fin avril.
“Ariane-5 est une fusée très puissante, mais elle ne peut nous fournir qu’environ la moitié de l’énergie dont nous avons besoin pour atteindre Jupiter”, a déclaré Justin Byrne, responsable scientifique d’Airbus, le principal contractant de la mission. “Nous obtenons le reste en faisant des survols planétaires, chacun nous donnant une assistance gravitationnelle grâce à une manœuvre de fronde.”
Les «survols» impliquent que Juice survole la Terre trois fois et Vénus une fois, sur un voyage de 6,6 milliards de km d’une durée de plus de huit ans, avant de se mettre en orbite autour de Jupiter en juillet 2031. Il passera ensuite trois ans à explorer Ganymède, Callisto et Europa dans une série de survols avant la phase finale de la mission – en orbite autour de Ganymède pendant quelques mois supplémentaires à des altitudes comprises entre 200 et 500 km de la surface de la lune, en fonction de la quantité de carburant restante, puis s’écraser sur Ganymède à la fin 2035.
En route, Juice et ses instruments devront survivre à des variations de température plus extrêmes que n’importe quel vaisseau spatial précédent – de 250 ° C pendant le survol de Vénus à -230 ° C du côté de Jupiter le plus éloigné du soleil
Un autre danger est le rayonnement intense dans le champ magnétique de Jupiter, qui est 20 000 plus fort que celui de la Terre, a déclaré Byrne. “Nous avons dû placer tous les composants électroniques sensibles à l’intérieur d’une voûte doublée de plomb dans le vaisseau spatial. Sinon, le rayonnement tuerait l’électronique.
Lorsque Juice atteindra Jupiter, une série d’observations soigneusement chorégraphiées commencera. “Chaque survol nécessite une planification extrêmement complexe pour savoir quel instrument est allumé et quand”, a déclaré Hasinger. “Ils doivent travailler ensemble pour partager le volume de données limité.”
“Certains sont très sensibles aux perturbations électromagnétiques internes, alors pendant qu’ils travaillent, il faut parfois éteindre les autres instruments”, a-t-il ajouté. “Ils jouent comme un orchestre, ne jouant pas toujours en même temps mais faisant une symphonie ensemble.”
Michele Dougherty, responsable de la physique à l’Imperial College de Londres, est responsable d’un instrument particulièrement sensible, le magnétomètre, qui est placé sur une perche de 10,6 mètres de long pour l’isoler des interférences électromagnétiques.
“L’ESA et Airbus ont construit le vaisseau spatial le plus propre que j’ai connu”, a-t-elle déclaré, “donc je ne suis pas préoccupée par les interférences magnétiques du vaisseau spatial pendant que nous prenons nos mesures.”
En plus de mesurer l’environnement autour de Ganymède – la seule lune connue pour générer son propre champ magnétique à partir d’un mécanisme de dynamo interne – Dougherty espère que le magnétomètre fournira des informations vitales sur la façon dont l’eau circule autour de l’océan caché de Ganymède.
“C’est une tâche vraiment difficile car nous devrons détecter des signaux magnétiques très faibles provenant de courants circulant dans l’océan”, a-t-elle déclaré. “Ils surviennent parce que l’eau contient des sels qui la rendent électriquement conductrice.”
Dougherty a été impliquée dans Juice dès les premières étapes lorsqu’elle faisait partie de l’équipe qui a défini la mission en 2008. Ses premières observations rapprochées des lunes de Jupiter devraient être transmises aux scientifiques 24 ans plus tard, au début de 2032.
“Cela a été une très longue route”, a-t-elle déclaré. “Vous avez besoin de beaucoup de patience pour participer à des missions sur les planètes extérieures.”