Juice, la sonde spatiale européenne sophistiquée et blindée de plomb avec un protagoniste espagnol

L'explorateur technologique appelé JUICE que l'Agence spatiale européenne (ESA) vient de mettre en orbite pour découvrir les secrets de la grande planète gazeuse Jupiter et de ses lunes est rempli de noms espagnols qui ont promis leur talent pour en faire une réalité.

Le premier de ces ingénieurs, techniciens et scientifiques est l'astrophysicien Álvaro Giménez, qui a signé le 8 décembre 2015, en sa qualité de directeur scientifique de l'ESA, le contrat qui a ouvert la porte au développement et à la construction de JUICE, acronyme de JUpiter ICy Moons Explorer. Le résultat final est une sonde pesant un peu moins de 6 tonnes au décollage, dont 3,5 tonnes de carburant pour assurer ses déplacements dans l'espace jusqu'à la fin de sa mission dans les années 2030.

Álvaro Giménez était déjà conscient de l'énorme défi que représentait la préparation et l'envoi d'un vaisseau spatial vers Jupiter pour percer les secrets de son atmosphère turbulente, de son énorme magnétosphère et de ses anneaux sombres, un environnement glacé avec un niveau de rayonnement très intense et trois lunes glacées : Ganymède, Europe et Callisto.

Le fait est qu'il n'est pas possible de parcourir directement les 700 millions de kilomètres en moyenne qui séparent la planète de la Terre, ce qui a nécessité l'assistance gravitationnelle de la Terre, de la Lune et de Vénus. Il a donc fallu définir une trajectoire de plus de 6 milliards de kilomètres pour atteindre Jupiter dans huit ans. Une fois sur place, JUICE étudiera la planète de près pendant trois ans et demi et survolera Callisto 21 fois, Ganymède 12 fois et Europe seulement deux fois. L'ESA confirme que l'investissement total s'élève à 1,6 milliard d'euros.

Rosario Lorente est un autre des nombreux noms figurant sur la liste des protagonistes nationaux. Elle fait partie de l'équipe scientifique de la mission du Centre d'astronomie spatiale de l'ESA (ESAC), situé à Villanueva de la Cañada, près de Madrid. De son point de vue, le système jovien, avec Jupiter à sa tête, est "l'archétype des planètes géantes gazeuses, un grand puzzle dont il reste encore beaucoup de pièces à façonner". Sa compréhension est "d'un grand intérêt, à la fois pour comprendre notre système solaire et une grande partie des systèmes planétaires découverts dans notre galaxie".

L'industrie espagnole a dû mettre à contribution ses vastes capacités d'innovation pour relever les grands défis technologiques que représente JUICE. La contribution de sept entreprises et de plus d'une douzaine de chercheurs de l'Instituto de Astrofísica de Andalucía et de l'Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) a été coordonnée depuis le Centro para el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (CDTI), d'abord par Pilar Román, puis par Cecilia Hernández.

Il faut savoir que depuis la mise en orbite de JUICE le 14 avril à 14h14, heure de la péninsule espagnole, par l'avant-dernier lanceur européen Ariane 5, jusqu'à la fin de sa mission, la sonde sera soumise à un "bombardement incessant de particules de très haute énergie et de très grande vitesse", explique Rosario Lorente. Elles percuteront et pénétreront à l'intérieur de la sonde, endommageant progressivement ses systèmes électroniques internes et ses équipements, avec une intensité qui augmentera au fur et à mesure qu'elle s'approchera de Jupiter.

De plus, la sonde européenne doit survivre à une large gamme de températures. Elle doit résister à des températures de l'ordre de 250°C lors de son survol de Vénus et à un froid intense, jusqu'à -230°C, lorsqu'elle s'approche du voisinage de Jupiter. Les conditions de travail des ingénieurs ont donc été très exigeantes.

Airbus Space Systems España a dû relever l'un des principaux défis techniques de la mission, à savoir la réalisation du blindage structurel qui doit protéger l'électronique critique du vaisseau spatial. Ses ingénieurs et techniciens ont dû mettre au point un système comparable aux coffres-forts en plomb.

Des feuilles de plomb successives pesant au total plus de 150 kilos enveloppent l'électronique essentielle et ses équipements les plus sensibles et les protègent des rayonnements de particules. L'objectif est de ralentir le processus de dégradation de JUICE, afin qu'il puisse remplir sa mission avant que les dégâts ne soient trop importants et ne le rendent inutilisable. Dans son travail, Airbus s'est appuyé sur Inventia Kinetics, qui a fourni les différents équipements mécaniques de soutien au sol pour l'intégration et les essais.

Sener Aerospace a concrétisé le mât déployable de 10,6 mètres de long à partir duquel plusieurs instruments scientifiques doivent mesurer les champs magnétiques avec une extrême sensibilité. Composé de trois sections qui s'étendent simultanément grâce à trois mécanismes de déploiement indépendants, il a constitué, selon les termes de Diego Rodríguez, directeur de Space et vétéran du secteur, un "énorme défi technologique", à tel point que son développement "en termes familiers, nous a presque rendus fous".

Notamment parce qu'il est "environ deux fois plus grand que n'importe quel autre mât similaire que nous ayons jamais construit". Il est ancré à un point du satellite et, lorsqu'il est déployé, "il doit rester totalement rigide". Diego Rodríguez souligne que la vérification de son fonctionnement a été "très difficile à tester" et que "nous avons dû utiliser des ballons pour simuler son déploiement en orbite".

Sener a également été le responsable de la conception du consortium international d'entreprises qui a développé le sous-système d'antenne à gain moyen, un élément clé des expériences de radioscience visant à étudier les propriétés de Jupiter et de ses trois lunes. L'entreprise a également apporté sa technologie à la caméra à moyenne et haute résolution Janus pour l'observation de l'atmosphère de Jupiter et à l'altimètre laser Gala pour comprendre la tectonique des glaces qui enveloppent les trois lunes.

Elecnor Deimos Space, la société dirigée par Ismael Lopez, a pris en charge l'analyse de la protection planétaire de la mission, notamment pour éviter que JUICE n'entre en collision avec Mars ou avec la lune Europe. Elle a également participé au développement d'outils informatiques pour la navigation autonome de la sonde lors de son survol d'Europe et de Ganymède.

Alter Technology a réalisé l'approvisionnement et les tests de validation de 5 000 lots de composants fournis par 80 fabricants européens pour les dix instruments embarqués. GMV était responsable du système de contrôle de la mission, qui détermine et contrôle la trajectoire du vaisseau spatial du début à la fin de son voyage dans le cosmos.

Airbus Crisa a mis au point le sous-système d'électronique de puissance, dont le bon fonctionnement conditionne le succès de la mission. En tant que première mission européenne à parcourir la distance la plus éloignée du Soleil, l'optimisation de l'efficacité électrique générée par ses énormes panneaux solaires de 85 mètres carrés est cruciale. Il est à noter que les agences spatiales américaine (NASA), japonaise (JAXA) et israélienne (ISA) fournissent des équipements et des instruments à JUICE.