Après son décollage prévu ce jeudi 13 avril, la mission Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) entreprendra un voyage de huit ans vers Jupiter avec une arrivée prévue pour l’été 2031. De son côté, la mission américaine Europa Clipper, qui ne décollera que l’année prochaine, arrivera un an avant elle. Comment expliquer ces différents temps de parcours ?
JUICE, acronyme de JUpiter ICy moons Explorer, est une mission de l’Agence spatiale européenne (ESA) visant à étudier le système jovien. La sonde se focalisera principalement sur trois lunes : Europe, Ganymède et Callisto, pour déterminer leur potentiel d’habitabilité. Ces dernières sont en effet susceptibles d’abriter un océan souterrain sous leur épaisse couche de glace.
Ganymède, qui est la plus grande lune du système solaire, sera la cible principale de la mission. La sonde se placera autour dès 2032 pour effectuer des analyses approfondies. Pour opérer, JUICE utilisera plusieurs instruments scientifiques, dont des caméras, des spectromètres, des magnétomètres, des détecteurs de particules et un radar pénétrant le sol.
Un voyage de huit ans
Le décollage de la mission est prévu pour ce jeudi 13 avril depuis la Guyane. Lancée par une fusée Ariane 5, elle arrivera sur place qu’en 2031, soit environ huit ans plus tard. Un voyage aussi long n’est pas vraiment surprenant en soi. Après tout, Jupiter orbite en moyenne à plus de 715 millions de kilomètres de la Terre. Cependant, d’autres missions ont fait le voyage beaucoup plus rapidement.
À titre d’exemple, Pioneer 10, le premier vaisseau spatial à voyager de la Terre vers Jupiter, avait atteint la géante en seulement 640 jours au début des années 70. Pioneer 11 fut encore plus rapide en atteignant Jupiter en seulement 606 jours. Cependant, ces deux sondes n’étaient que de passage. Les vaisseaux concentrés sur Jupiter doivent en revanche ralentir suffisamment au cours de leur voyage pour être capturés par la gravité de la planète. La sonde Galileo de la NASA avait par exemple mis environ six ans pour se rendre place au milieu des années 90, tandis que le vaisseau Juno avait atteint sa destination en cinq ans.
Le « coup de pouce » des assistances gravitationnelles
Le fait de devoir ralentir suffisamment pour être capturé n’est évidemment pas le seul facteur déterminant le temps de parcours. La distance entre la Terre et Jupiter varie notamment considérablement dans le temps. Cependant, rappelons surtout que les missions orbitales n’empruntent pas de chemin direct vers la planète géante. Elles parcourent une route panoramique autour du système solaire intérieur, survolant d’autres planètes pour obtenir des assistances gravitationnelles.
Concrètement, un vaisseau spatial qui se rapproche d’une planète tombe dans le puits de gravité de cette dernière et gagne de l’énergie cinétique, accélérant tout en perdant de l’énergie potentielle gravitationnelle. L’engin quitte alors les lieux sur une nouvelle trajectoire qui peut être ajustée en modifiant la distance à laquelle il passe devant la planète. Les survols planétaires peuvent donc avoir un « effet de fronde » sur un vaisseau, l’aidant à tirer le meilleur parti de ses réserves de carburant limitées.
JUICE utilisera plusieurs de ces assistances. La première interviendra en août 2024. Il s’agira d’une principalement d’une assistance du système Terre-Lune. Autrement dit, les gravités de la Terre et de la Lune seront combinées pour donner de l’élan à la sonde. C’est la première fois qu’une telle opération est effectuée. La sonde effectuera ensuite un survol de Vénus en août 2025, puis enchaînera avec deux autres assistances gravitationnelles terrestres en septembre 2026 et en janvier 2029. Après quoi, la sonde filera vers Jupiter qu’elle atteindra en juillet 2031.
La mission américaine Europa Clipper, qui visitera également le système de Jupiter, ne décollera quant à elle que l’année prochaine, mais arrivera sur place un an avant JUICE. Cette différence de temps de parcours s’explique surtout par le fait que la sonde n’utilisera que deux assistances gravitationnelles (une de la Terre et une de Mars) avant de viser Jupiter.
