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Le modèle de vol du magnétomètre à induction « search coil » de la mission JUICE a été livré à l’ESA
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La mission JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) est la première mission de classe L du programme Cosmic Vision 2015-2025 de l’ESA. Le lancement est prévu pour juin 2022, avec une croisière d’environ 7 ans dans l’espace interplanétaire et plusieurs passages proches des planètes internes ou telluriques (Terre, Venus, Mars) avant une période d’observation du système jovien de 3 ans (phase nominale). L’objectif principal de la mission est l’étude de Jupiter en tant que prototype des planètes géantes gazeuses ainsi que de trois de ses lunes galiléennes découvertes par Galilée (Europa, Callisto et Ganymède). L’étude des phénomènes plasma dans la magnétosphère jovienne et des interactions plasma entre Jupiter et ses lunes est une partie très importante des objectifs scientifiques de la mission. La lune Ganymède est particulièrement importante, car elle est munie de son propre champ magnétique et donc d’une magnétosphère plongée dans la magnétosphère géante de Jupiter. JUICE sera le premier satellite dans l’histoire des missions spatiales à orbiter autour de Ganymède (pour environ 9 mois).
L’expérience RPWI (« Radio and Plasma Wave Instrument »), cordonnée par l’Institut de Physique Spatiale Suédois (« Principal Investigator » : Jan-Erik Wahlund,) est un des 11 groupements (« consortia ») d’instruments embarqués sur JUICE. RPWI fournira des mesures des champs électrique et magnétique à l’aide de différents instruments tels que des sondes de Langmuir, des antennes électriques et un magnétomètre à induction (« search coil »).
Le Laboratoire de Physique de Plasmas (LPP) participe au consortium RPWI en tant que « Lead Co-Investigator » en fournissant le magnétomètre à induction SCM (« Search Coil Magnetometer »). Ce magnétomètre permettra pour la première fois la mesure tridimensionnelle des fluctuations magnétiques (0.1 Hz - 20kHz) dans la magnétosphère de Jupiter. L’utilisation d’une électronique de détection fortement intégrée ASIC (Application-specific integrated circuit) combinée à un senseur tri-axes, le tout installé à environ 10 m de la plateforme satellite JUICE, permettra des mesures de haute sensibilité.
Ces mesures réalisées par SCM, conjointement avec les mesures des autres instruments de RPWI, permettront d’étudier en détail de nombreux types de fluctuations électromagnétiques dans les plasmas joviens, tels que les ondes d’Alfven cinétiques, les ondes cyclotronique ioniques, les ondes hybride-basses et ainsi que les ondes de sifflement (« whistler ») et les ondes cyclotronique électroniques. Toutes ces fluctuations sont à la base de l’électrodynamique plasma du système jovien et sont fondamentales pour comprendre plusieurs processus de transfert d’énergie qui conduisent à l’accélération et au chauffage des ions et des électrons (reconnexion magnétique, interaction ondes-particules, turbulence et chocs). L’étude de ces processus sont au cœur de l’activité scientifique du LPP.
Après une campagne de qualification du modèle de vol débutée en octobre 2019, nécessaire pour valider le fonctionnement de l’instrument SCM dans l’environnement très hostile de Jupiter (hautes radiations, basse températures -160° C), SCM a été calibré à l’Observatoire National magnétique de Chambon-la-Forêt. Il a ensuite passé les tests de compatibilité électromagnétique (EMC) à l’ESTEC (ESA), pour être finalement livré à l’ESA chez le constructeur du satellite JUICE (« Airbus Defence System ») fin Août 2020. L’instrument SCM est en cours d’installation sur le bras du satellite et il sera soumis aux tests de vide thermique du satellite en Février 2021, avec tous les autres instruments de la charge utile JUICE. L’équipe SCM du LPP a débuté la réalisation du modèle de rechange de SCM qui devra être livré fin 2020.
L’équipe SCM inclut six scientifiques et cinq ingénieurs du LPP (responsable scientifique : A. Retino, chef de projet : M. Mansour) et SCM a été réalisé en collaboration avec le L2E (Sorbonne Université), la DT-INSU (CNRS, Meudon), Nexeya et plus d’une quinzaine de sous-traitant avec le support important du CNES, du CNRS et de l’Ecole Polytechnique.
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