Préparation de la mission JUICE (étude du système jovien) - Avril 2023

L'ESA a confirmé le choix de cette mission Jupiter's Icy Moons Explorer

http://www.esa.int/esaSC/SEM9I4QWJ1H_index_0.html

L'Europe prend ses responsabilités et tient sa place dans le peloton de tête pour les missions robotiques ambitieuses .  

Présent :D
Très belle mission je pense, l'enjeu clé je pense sera d'avoir un retour scientifique significatif des 2 survols d'Europe (ce qui est très peu)... Mais pour l'ESA c'est une marque d'indépendance et d'excellence à l'heure où la nasa casse tout ces programmes de planéto externe, très bonne nouvelle pour l'europe.

D'ailleurs pourquoi la mission ne se focalise pas plus sur Europe, à priori plus surprenante que Callisto ou Ganymède ?

Space Opera a écrit:D'ailleurs pourquoi la mission ne se focalise pas plus sur Europe, à priori plus surprenante que Callisto ou Ganymède ?

Alors plusieurs choses
Déjà:
Europe n'est pas plus intéressante que Ganymède , plus " à la mode" peut être mais Ganymède reste le plus gros satellite du système solaire, avec un ocean sous terrain , le seul a avoir un champ magnétique interne... bref il y a énormément de science à faire là bas.
Ensuite la mission s'est faite comme ça:
1° Laplace: l'ESA va à Europe, étude préliminaire
2° La NASA se joint à la mission, les études montres des énormes contraintes radiatives sur la mission à europe => la NASA se focalise sur Europe l'ESA reste sur Ganymède c'est EJSM
3° La NASA explose le budget +4Md$.... abandon de la NASA, l'ESA se retrouve avec la mission sur les bras ...elle doit redéfinir avec même pas 1ans de délais. Elle aménage la mission de Ganymède avec deux survol d'Europe pour garder un budget limité (~1Md€) et une faisabilité réaliste. C'est JUICE.
Pour l'instant l'ESA avec un budget de 1Md€ est incapable d'aller à Europe, les contraintes radiatives et de stérilisation sont beaucoup trop énorme. C'est une mission ambitieuse, certes moins ambitieuse que les flagship de la nasa mais elle a l'avantage elle d'être financé réaliste et acceptée. Au contraire peut être de la NASA qui a l'habitude de faire des missions hallucinantes qui ne partent jamais car in fine trop ambitieuses et donc trop cher.

Oui, mission intéressante à suivre avec attention, mais ce qui m'étonne
c'est que l'on ait fait le choix : panneaux solaires contre générateur
nucléaire. San doute sommes nous à l'ultime limite de distance pour ce
choix, ou alors le lancement à une bonne date nous placera Jupiter au
plus proche de la Terre (?).

Astro-notes a écrit:Oui, mission intéressante à suivre avec attention, mais ce qui m'étonne
c'est que l'on ait fait le choix : panneaux solaires contre générateur
nucléaire. San doute sommes nous à l'ultime limite de distance pour ce
choix, ou alors le lancement à une bonne date nous placera Jupiter au
plus proche de la Terre (?).

C'était pas un choix
1) on a pas la techno RTG, ni les installation pour l'intégrer à une sonde
2) Les US ne voudront pas nous la fournir (c'est très sensible comme techno)
3) Surtout, politiquement ll'ESA n'est pas prête à envoyer du plutonium dans l'espace. Écologiquement ça passerait pas, surtout avec les Allemand farouchement anti-nculéaires.
C'est dommage car oui cela fait qu'on est retreint au planète interne+Jupiter, mais Saturne par exemple c'est inenvisageable sans RTG.

1. l'Europe n'a pas la maîtrise technologique des RTG
2. la NASA n'a pas assez d'oxide de plutonium pour un seul RTG donc elle ne peut pas en donner à l'ESA (comme elle avait fait pour la mission Ulysses)
3. les RTG ne sont pas "politiquement corrects" ou acceptables
4. finalement, on n'utilise les RTG que s'il y a vraiment besoin, et comme demontré par Rosetta et Juno desormais on peut faire des sondes qui arrivent jusqu'à Jupiter et qui utilisent des panneaux solaires. la seule limitation c'est que du point de vue operationnel on ne peut pas aller trop près de la planète à cause des radiations et des particules à haute energie, auxquelles les panneaux solaires sont particulièrement sensibles (ils deviennent opaques dans ces conditions). donc pas de flyby d'Io (le satellite le plus près de Jupiter) et juste deux pour Europa.

Kas a écrit:
3) Surtout, politiquement ll'ESA n'est pas prête à envoyer du plutonium dans l'espace. Écologiquement ça passerait pas, surtout avec les Allemand farouchement anti-nculéaires.
C'est dommage car oui cela fait qu'on est retreint au planète interne+Jupiter, mais Saturne par exemple c'est inenvisageable sans RTG.

Paolo a écrit:1. l'Europe n'a pas la maîtrise technologique des RTG
2. la NASA n'a pas assez d'oxide de plutonium pour un seul RTG donc elle ne peut pas en donner à l'ESA (comme elle avait fait pour la mission Ulysses)
3. les RTG ne sont pas "politiquement corrects" ou acceptables
.

Il faut préciser que les RTG fonctionnent au plutonium 238 , isotope obtenu par irradiation neutronique du neptunium 237

Spoiler:

... sinon on ne manque pas de plutonium 239 ;)

Effectivement tout çà est plutôt dommage , mais bon il faut être philosophe... et mieux vaut cette mission quand même d'un haut niveau scientifique que rien :)

Giwa a écrit:
Effectivement tout çà est plutôt dommage , mais bon il faut être philosophe... et mieux vaut cette mission quand même d'un haut niveau scientifique que rien :)

en quoi ça serait dommage? si l'on arrive à mener une mission de ce niveau sans utiliser des RTG c'est très bien, selon moi!

Paolo a écrit:

Giwa a écrit:
Effectivement tout çà est plutôt dommage , mais bon il faut être philosophe... et mieux vaut cette mission quand même d'un haut niveau scientifique que rien :)

en quoi ça serait dommage? si l'on arrive à mener une mission de ce niveau sans utiliser des RTG c'est très bien, selon moi!

Certes mais tu restes limité en puissance (et donc en science), à l'étude de zone ou les radiations sont "acceptable" et surtout sans RTG impossible d'aller au delà de Jupiter.

Kas a écrit:
Certes mais tu restes limité en puissance (et donc en science), à l'étude de zone ou les radiations sont "acceptable" et surtout sans RTG impossible d'aller au delà de Jupiter.

en realité il n'y a aucune limitation en puissance. pour comparaison, les RTGs de Galileo donnaient une puissance de 570 W au lancement, et de 485 à la fin de la mission (les RTG ont une efficience très faible, de quelque pourcent maxi), par contre pour JUICE on parle d'une puissance de 636 W à la fin de la mission

Kas a écrit:

Space Opera a écrit:D'ailleurs pourquoi la mission ne se focalise pas plus sur Europe, à priori plus surprenante que Callisto ou Ganymède ?

Alors plusieurs choses
Déjà:
Europe n'est pas plus intéressante que Ganymède , plus " à la mode" peut être mais Ganymède reste le plus gros satellite du système solaire, avec un ocean sous terrain , le seul a avoir un champ magnétique interne... bref il y a énormément de science à faire là bas.
Ensuite la mission s'est faite comme ça:
1° Laplace: l'ESA va à Europe, étude préliminaire
2° La NASA se joint à la mission, les études montres des énormes contraintes radiatives sur la mission à europe => la NASA se focalise sur Europe l'ESA reste sur Ganymède c'est EJSM
3° La NASA explose le budget +4Md$.... abandon de la NASA, l'ESA se retrouve avec la mission sur les bras ...elle doit redéfinir avec même pas 1ans de délais. Elle aménage la mission de Ganymède avec deux survol d'Europe pour garder un budget limité (~1Md€) et une faisabilité réaliste. C'est JUICE.
Pour l'instant l'ESA avec un budget de 1Md€ est incapable d'aller à Europe, les contraintes radiatives et de stérilisation sont beaucoup trop énorme. C'est une mission ambitieuse, certes moins ambitieuse que les flagship de la nasa mais elle a l'avantage elle d'être financé réaliste et acceptée. Au contraire peut être de la NASA qui a l'habitude de faire des missions hallucinantes qui ne partent jamais car in fine trop ambitieuses et donc trop cher.

Je reprends ce post de Kas qui me semble exposer sans partie pris l'histoire mouvementée de la genèse de cette mission .

Il est dommage de ne pouvoir s'occuper aussi de manière plus approfondi d'Europa - même si Ganymède sera certainement aussi fort intéressant - car vu le temps de la préparation et de la durée du voyage cela nous amène déjà à l'horizon 2030 ... et une mission ultérieure vers Europa nous amènera- si elle voit le jour- à l'horizon 2050 ou plus; et les radiations au voisinage d'Europa n'auront pas disparu... donc la question: " ²³⁹ Pu or not " sera toujours shakespearienne ;)

Mais tout est très bien et n'en parlons plus ...et attachons nous à cette mission qui sera tout de même une très belle mission ! :)

Kas a écrit: ... Europe n'est pas plus intéressante que Ganymède , plus " à la mode" peut être mais Ganymède reste le plus gros satellite du système solaire, avec un ocean sous terrain , le seul a avoir un champ magnétique interne... bref il y a énormément de science à faire là bas.
...
Pour l'instant l'ESA avec un budget de 1Md€ est incapable d'aller à Europe, les contraintes radiatives et de stérilisation sont beaucoup trop énorme. C'est une mission ambitieuse, certes moins ambitieuse que les flagship de la nasa mais elle a l'avantage elle d'être financé réaliste et acceptée. Au contraire peut être de la NASA qui a l'habitude de faire des missions hallucinantes qui ne partent jamais car in fine trop ambitieuses et donc trop cher.

Sauf que, même à l'ESA, Europe reste "à la mode" et se vend mieux que Ganymède puisque (et c'est symptomatique), le satellite glacé-océan de Jupiter figure seul sur le poster de la mission !!!


Obsolète sans doute ! Une révision s'impose ...

Quant à la NASA, je pense que sa fierté patriotique va finir par s'imposer (comme pour SLS ) et qu'ils vont nous ressortir une belle mission vers Europa ? Ils ne voudront pas perdre leur leadership dans les confins du Système Solaire !
D'ailleurs le vent commence à tourner du côté du Congrès et du Sénat où les coupes planétaires de l'administion Obama sont fortement remises en cause et l'espace privé revu à la baisse.
...

Il y a le temps de voir venir puisque le décollage est prévu pour juin 2022.

Cependant d'ici là ... on devrait avoir du neuf au niveau des lanceurs utilisés par l'Europe. Ariane 5 ME et peut-être Ariane 6 seront en service.

Quelques prévisions (et données sur la sonde) pour le profil de la mission notamment le trajet vers le système de Jupiter.



On remarque que les "gravity assist sequence" sont notés EVEE .... ce que je traduis par une succession de fly-by : Earth- Venus - Earth - Earth ?

montmein69 a écrit:On remarque que les "gravity assist sequence" sont notés EVEE .... ce que je traduis par une succession de fly-by : Earth- Venus - Earth - Earth ?

Tout-à-fait.

J'avais demandé lors d'une fameuse conférence/présentation si un passage près de la chaleur environnant Vénus n'étant pas un handicap pour une sonde conçue pour travailler dans le froid jovien. En 2003, il y avait eu un scénario où Rosetta passait près de Vénus (scénario non retenu finalement) et je me souviens que cela inspirait quelques craintes, d'où ma question. Finalement, des dispositions semblaient prévues et le principe ne les inquiétait pas outre mesure.

MarsSurfaceWanderer a écrit:J'avais demandé lors d'une fameuse conférence/présentation si un passage près de la chaleur environnant Vénus n'étant pas un handicap pour une sonde conçue pour travailler dans le froid jovien.

Les éléments les plus sensibles aux tempétatures élevées sont les cellules des panneaux solaires. Pour éviter qu'ils ne surchauffent quand on est trop près du soleil, il suffit de les incliner par rapport à leur position habituelle, qui est perpendiculaire à la direction du soleil pour maximiser l'énergie reçue.

Pour en revenir à la succession de fly-by nécessaires pour atteindre la destination finale, pour l'instant on n'a pas de données précises sur le timing, donc combien de temps après le décollage il faudrait avoir des impulsions.
Je me demandais si le moteur ré-allumable (à priori le VINCI sur une Ariane 5 ME ou même une Ariane 6 si elle était opérationnelle en 2022) pourrait servir à cela, ou s'il faudrait un moteur spécifique pour ces manoeuvres sur la sonde ?

La sonde embarquera de toutes façons un propulseur, qui sera utilisé tout au long de sa vie pour des manoeuvres de changement d'orbite. La plus longue impulsion sera celle d'insertion en orbite jovienne.

Proteus a écrit:La sonde embarquera de toutes façons un propulseur, qui sera utilisé tout au long de sa vie pour des manoeuvres de changement d'orbite. La plus longue impulsion sera celle d'insertion en orbite jovienne.

Pour cela on privilégie - je suppose - les ergols stockables, sauf si on peut envisager une propulsion ionique ?

Un étage FREGAT pourrait-il faire l'affaire ? Il a été utilisé à plusieurs reprises lors des lancements assurés pour des missions européennes par Starsem (Venus Express, Mars Express, Giove B, ...)
Il doit convenir pour le nombre de ré-allumages possibles (20) ... mais cela reste à voir sur la durée (je crois qu'il est donné pour 3 ans en vol)

Quel lanceur peut effectuer ce lancement? Ariane 6? Me semble pas assez puissante. Ariane 5ME trop puissante... mais pourrait avec son étage rallumable Vinci peut être éviter les nombreux fly-by et raccourcir du coût le voyage mais alors avec une fenêtre de tir différente. Peut être qu'un des membres a la réponse à cette question...

montmein69 a écrit:

Proteus a écrit:La sonde embarquera de toutes façons un propulseur, qui sera utilisé tout au long de sa vie pour des manoeuvres de changement d'orbite. La plus longue impulsion sera celle d'insertion en orbite jovienne.

Pour cela on privilégie - je suppose - les ergols stockables, sauf si on peut envisager une propulsion ionique ?

Un étage FREGAT pourrait-il faire l'affaire ? Il a été utilisé à plusieurs reprises lors des lancements assurés pour des missions européennes par Starsem (Venus Express, Mars Express, Giove B, ...)
Il doit convenir pour le nombre de ré-allumages possibles (20) ... mais cela reste à voir sur la durée (je crois qu'il est donné pour 3 ans en vol)

L'étage Fregat, comme tout étage supérieur de lanceur qui se respecte, possède la case à équipement du lanceur et ses batteries, mais... comment espères-tu qu'il y ait encore la moindre énergie électrique à bord après plusieurs années de croisière ? :suspect:

Quant à la propulsion ionique, elle ne sera AMHA pas utilisée car :
- le concept de la sonde doit déjà être probablement plus ou moins figé
- l'énergie demandée par le moteur plasmique est forte (rappel : utilisation de l'effet Hall demandant un champ électrique et une forte tension => puissance pas négligeable !) alors que les panneaux solaires seront dans un état critique en terme de "capacité"

Le moteur propre de la sonde est prévu pour la mission, alors pourquoi changer ? :scratch:

montmein69 a écrit:

Proteus a écrit:La sonde embarquera de toutes façons un propulseur, qui sera utilisé tout au long de sa vie pour des manoeuvres de changement d'orbite. La plus longue impulsion sera celle d'insertion en orbite jovienne.

Pour cela on privilégie - je suppose - les ergols stockables, sauf si on peut envisager une propulsion ionique ?

Un étage FREGAT pourrait-il faire l'affaire ? Il a été utilisé à plusieurs reprises lors des lancements assurés pour des missions européennes par Starsem (Venus Express, Mars Express, Giove B, ...)
Il doit convenir pour le nombre de ré-allumages possibles (20) ... mais cela reste à voir sur la durée (je crois qu'il est donné pour 3 ans en vol)

Ce sera une propu chimique, parce que les moteurs ioniques ont besoin d'énergie, et que la sonde sera très "short" de ce côté-là : au niveau de Jupiter, pas beaucoup de flux solaire à convertir en puissance électrique !

L'étage Fregat serait surdimensionné par rapport au besoin, il fait 20 kN alors que le moteur prévu pour JUICE est de 400 N, et il a une ISP à peine supérieure (330 au lieu de 320). Bref on ajouterait beaucoup de masse pour rien.

chrisjx2011 a écrit:Quel lanceur peut effectuer ce lancement? Ariane 6? Me semble pas assez puissante. Ariane 5ME trop puissante... mais pourrait avec son étage rallumable Vinci peut être éviter les nombreux fly-by et raccourcir du coût le voyage mais alors avec une fenêtre de tir différente. Peut être qu'un des membres a la réponse à cette question...

Il me semble que c'est bien Ariane 5ME qui est prévue comme lanceur.

Proteus a écrit:

chrisjx2011 a écrit:Quel lanceur peut effectuer ce lancement? Ariane 6? Me semble pas assez puissante. Ariane 5ME trop puissante... mais pourrait avec son étage rallumable Vinci peut être éviter les nombreux fly-by et raccourcir du coût le voyage mais alors avec une fenêtre de tir différente. Peut être qu'un des membres a la réponse à cette question...

Il me semble que c'est bien Ariane 5ME qui est prévue comme lanceur.

Non, Ariane 5ECA.

Cependant, en fonction des décisions concernant ExoMars 2018 (économies), il se pourrait que ce soit (encore !) Proton qui lance la sonde de l'ESA.

chrisjx2011 a écrit: Ariane 5ME trop puissante... mais pourrait avec son étage rallumable Vinci peut être éviter les nombreux fly-by et raccourcir du coût le voyage mais alors avec une fenêtre de tir différente.

Pourquoi "trop puissante" ? Le surplus de puissance n'est-il pas convertible en vitesse et donc en gain de temps de transit ?