La sonde européenne Juice va faire un survol inédit de la Terre et de la Lune
La sonde JUICE de l’Agence Spatiale Européenne a été lancée le 14 avril 2023 pour une mission d’exploration de Jupiter et de ses lunes glacées. Mais comme il aurait fallu embarquer une trop grande quantité de carburant pour atteindre le système jovien d’un « seul coup » et échapper à l’attraction du Soleil, l’ESA va utiliser les 19 et 20 août une manœuvre d’assistance gravitationnelle inédite pour changer la vitesse et la trajectoire de la sonde pour l’amener sur la bonne route : un survol de la Lune puis de la Terre.
La toute première manœuvre d’assistance à double gravité
Jupiter se trouve en moyenne à environ 800 millions de km de la Terre. Sans une énorme fusée, envoyer Juice directement sur la planète géante nécessiterait 60 tonnes de carburant embarqué pour aller à destination, auquel s’ajoute la quantité de carburant nécessaire au freinage pour se mettre en orbite autour de Jupiter. Comme c’est impossible, les contrôleurs de la mission de l’ESA vont utiliser un principe utilisé couramment sur d’autres sondes d’exploration : l’assistance gravitationnelle. On utilise l’effet du champ gravitationnel d’un corps céleste (souvent une planète) sur le vecteur vitesse d’un engin spatial afin de dévier l’orbite et d’accélérer ou de freiner la sonde.
Dans un premier temps, la sonde s’approche de l’objet céleste et finit par rentrer dans sa zone d’influence, la sphère de Hill. Le champ gravitationnel attire de plus en plus l’engin spatial qui voit sa vitesse augmenter : il » tombe » vers la planète et donc accélère. La trajectoire de l’engin a été établie de manière à éviter une collision avec la planète choisie. Il sort progressivement du champ gravitationnel de celle-ci, en perdant petit à petit de la vitesse. Du point de vue de la planète, l’engin suit une trajectoire hyperbolique, tracée de son point d’entrée dans la sphère de Hill de la planète jusqu’à sa sortie. À ce point, la vitesse de l’engin est la même, mais son orientation est différente. Du point de vue du Soleil, l’orientation et la magnitude de la vitesse de l’engin ont changé. Ceci permet soit d’envoyer la sonde plus loin du Soleil (il emprunte alors de l’énergie et du moment angulaire à la planète), ou au contraire de diminuer son orbite (l’engin donne énergie et moment angulaire à la planète).
Pour Juice, l’ESA a envisagé une manœuvre d’assistance à double gravité en utilisant la Lune puis la Terre.
Le 17 novembre 2023, le moteur principal de la sonde a été allumé pendant 43 minutes. Il a brûlé ainsi 363 kg de carburant, soit près de 10% de la quantité de carburant disponible à bord pour un delta-V de 200 m/s. Cette première manœuvre avait pour objectif de mettre la sonde sur la bonne orbite, en changeant son angle pour arriver au système Terre-Lune précisément au bon moment, à la bonne vitesse et en voyageant dans la bonne direction cet été, et pour mieux se phaser pour le survol suivant sur Vénus le 31 août 2025.
Les activités des contrôleurs de la mission à l’ESA (Flight Controlers) ont débuté dès le 24 juin avec des simulations et des répétitions des activités.
Du 17 au 22 août, Juice sera continuellement en contact avec les stations terrestres autour du globe afin que les opérateurs puissent avoir les données de Juice et ajuster si besoin la trajectoire. La moindre erreur pourrait faire dévier Juice de sa trajectoire et signifier la fin de la mission.
Les 10 instruments scientifiques à bord de la sonde seront allumés pendant les survols, ce qui permettra de les tester une nouvelle fois et de collecter des données sur des objets célestes connus. Pour certains instruments, c’est la seule occasion d’effectuer certaines mesures pendant tout le voyage de huit ans de Juice vers Jupiter.
L’instrument RIME (Radar for Icy Moon Exploration) est actuellement perturbé par un bruit électronique au sein de la sonde et ainsi le survol de la Lune permettra de tester pendant 8 minutes l’instrument seul (les autres instruments seront éteints) et aux équipes de l’instrument de trouver un correctif à ce bruit problématique.
Les 2 caméras embarquées de Juice prendront également des photos.
Le 19 août, Juice s’approchera de la Lune et fera son survol au plus près à 23h16 heure de Paris (CEST) à environ 700 km de distance. Les images des caméras devraient arriver à 23h25 CEST au Centre des Opérations de l’ESA (ESOC) à Darmstadt en Allemagne.
Le 20 août, le survol au plus près de la Terre aura lieu à 23h57 CEST à une distance de 6 807 km, soit bien en dessous de l’orbite moyenne (MEO) ou géostationnaire (GEO).
Pendant le survol, la Terre modifiera légèrement la trajectoire de Juice dans l’espace, la dirigeant vers un survol de Vénus en août 2025 pour gagner en vitesse par rapport au Soleil, avant d’autres survols et l’arrivée sur Jupiter en juillet 2031.
Source principale : site ESA
