Exploration

JUICE a survolé la Lune puis la Terre

Publié le 21 août 2024

Lancée en 2023, JUICE a survolé avec succès la Lune le 19 août puis la Terre le lendemain afin de modifier sa trajectoire. La sonde européenne doit atteindre Jupiter en 2031.

Il n’y pas que sur Terre que les économies de carburant comptent… Dans l’espace, un voyage interplanétaire peut parfois demander tellement de carburant et comburant que l’engin devient trop massif pour son lanceur !
Mais les équipes qui planifient les missions ont fort heureusement une botte secrète : l’assistance gravitationnelle qui permet de modifier une trajectoire et la vitesse sans rien consommer ou presque. Explications avec JUICE.

Succès du survol !

JUICE est passé à 700 km de la Lune puis 6807 km de notre planète.

Cette double manœuvre d’assistance gravitationnelle (une première signée par l’ESA) a modifié la trajectoire de la sonde européenne qui doit atteindre Jupiter en 2031.
Ci-dessous, les premières photos réalisées à cette occasion.

Plus bas, retrouvez notre article qui expliquait le principe de ce double survol.

Le 19 août à 23h15, heure de la France métropolitaine, JUICE photographie la Lune à peine 1 minute avant de passer au plus près à 700 km.
Sur la droite, une partie de la sonde.
©ESA/JUICE/JMC

Nous sommes toujours le 19 août, mais il est 23h25, soit 9 minutes après le passage au plus près.
Ici aussi, notamment à gauche, on aperçoit une partie de la sonde.
©ESA/JUICE/JMC

Le lendemain de son survol de la Lune, donc le 20 août, JUICE passe cette fois-ci à proximité de la Terre. Cette photo a été réalisée à 23h48, quelques minutes avant la distance la plus faible (6807 km).
©ESA/JUICE/JMC

Il est 00h09, les premières minutes du 21 août s’égrènent et JUICE s’éloigne de notre planète.
©ESA/JUICE/JMC

02h53 le 21 août. Le survol au plus près de la Terre a eu lieu il y a un peu moins de 3 heures. Notre planète est déjà bien plus petite dans le champ de la caméra.
©ESA/JUICE/JMC

60 tonnes de carburant pour Jupiter ?

Vous n’y pensez pas !

JUICE (JUpiter ICy moons Explorer, explorateur des lunes glacées de Jupiter) est une sonde de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) qui a entamé son voyage vers la plus grande planète du Système solaire le 14 avril 2023 au sommet d’Ariane 5.
L’ESA explique que pour faire ce voyage directement au plus vite, quasiment en «ligne droite», il aurait fallu doter JUICE de 60 tonnes de carburant ! Une telle masse au décollage aurait largement dépassé les performances d’Ariane 5 (ou d’Ariane 6).
Pour rendre possible les missions d’exploration du Système solaire, les équipes optimisent les trajectoires des sondes afin de minimiser le recours à la propulsion, en clair parvenir à une masse de carburant (en fait carburant et comburant, ou ergols) raisonnable. Bien évidemment, cela demande plus de temps et en l’occurrence, JUICE partie en 2023 n’atteindra Jupiter qu’en 2031.
Mais parfois, un chemin plus économique et donc plus long ne suffit pas : il faut utiliser l’assistance gravitationnelle comme le fera JUICE les 19 et 20 août prochains.

La sonde JUICE chez Airbus Defence and Space à Toulouse en 2022 pour d’ultimes tests au sol avant son lancement en 2023.
La masse totale au départ était de 6 tonnes dont un peu plus de 3 tonnes d’ergols (carburant et comburant). On est loin des 60 tonnes théoriquement nécessaires (a minima) pour un trajet « direct ».
© Cité de l’espace/O. Sanguy

Schéma du double survol des 19 et 20 août 2024 réalisé à partir d’illustrations ESA.
© Cité de l’espace d’après ESA

Rendez-vous avec la Lune puis la Terre

Une première spatiale

Le principe est simple : lorsqu’une sonde s’approche d’une planète, le champ gravitationnel de cette dernière va modifier la trajectoire et même potentiellement permettre de gagner de la vitesse (ou en perdre selon les besoins de la mission). Un principe simple, utilisé maintenant depuis des décennies, mais qui exige des calculs complexes et une navigation très précise.

Or, pour JUICE dans les jours à venir, l’ESA vise carrément une double assistance gravitationnelle avec la Lune puis la Terre, une première. Ainsi, le 19 août, la sonde passera à seulement 700 km de la surface de la Lune (au plus près à 23h16 heure française) , puis le lendemain 20 août à 6807 km de notre planète (23h57). Ce double survol va fortement modifier le trajet de JUICE (presque un angle à 90°, voir la vidéo ci-dessous) et, de façon contre-intuitive, lui faire perdre de la vitesse !

Freinage et billard à 5 bandes !

Ce «freinage» est le seul moyen pour JUICE de se diriger vers Vénus afin de survoler cette planète en août 2025. Là, elle prendra en revanche de la vitesse, puis accélérera à nouveau à deux reprises en survolant la Terre en septembre 2026, puis janvier 2029. Ce «billard à 5 bandes» (Lune, Terre, Vénus, Terre et Terre) modifie donc la trajectoire et la vitesse de la façon voulue sans brûler de carburant. Ou plus exactement très peu puisque des manoeuvres d’ajustements restent nécessaires avant les survols. Bien sûr, la dépense en ergols s’avère ridicule au regard de ce qu’il aurait fallu consommer sans les assistances gravitationnelles.

Bonus : les équipes au sol activeront des instruments afin de tester leur fonctionnement. L’ESA a aussi annoncé qu’elle mettra en ligne les images récoltées à l’occasion de ce double rendez-vous inédit.