17 Août À travers l’univers : La technologie israélienne au service de l’espace pour la première fois

L’oscillateur ultra stable, conçu pour une expérience menée par des scientifiques de l’Institut Weizmann, est au premier plan de la mission JUICE de l’ESA vers Jupiter.

Le voyage vers Jupiter a commencé. Le vaisseau spatial non habité JUICE (abréviation de JUpiter ICy moons Explorer) de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) a été lancé depuis le port spatial de l’Europe en Guyane française. Le voyage de JUICE, la mission la plus ambitieuse de l’ESA à ce jour, sera particulièrement long : après avoir atteint l’orbite de Jupiter en 2031, il entamera une mission de quatre ans pour étudier trois des lunes de Jupiter – Callisto, Europe et Ganymède – ainsi que la composition de l’atmosphère de Jupiter.

Participants de l’Institut Weizmann à la mission JUICE vers Jupiter (de gauche à droite) : Maria Smirnova, Prof. Yohai Kaspi et Dr. Eli Galanti

Une exploration approfondie de l’atmosphère de la planète sera possible grâce à la contribution du professeur Yohai Kaspi et du docteur Eli Galanti, tous deux du Département des Sciences de la Terre et des Planètes de l’Institut Weizmann des Sciences et membres de l’équipe scientifique de JUICE. Ils sont chargés de l’une des expériences clés de la mission et utiliseront leur propre oscillateur ultra stable, un dispositif qui leur permettra de sonder l’atmosphère de Jupiter. Non seulement l’appareil – l’instrument le plus précis de ce type au monde – a été conçu par des scientifiques israéliens, mais il a été fabriqué par la société israélienne AccuBeat ; en outre, l’entreprise a été financée par l’Agence Spatiale Israélienne. Il s’agit donc d’une réalisation historique : c’est la première fois qu’une invention entièrement israélienne quitte le voisinage de la Terre.

« Ce n’est pas la première fois que nous participons à des missions spatiales internationales, mais le fait qu’il s’agisse d’une création entièrement israélienne la rend très spéciale pour nous », explique le Prof. Kaspi. L’équipe de Weizmann a commencé à travailler sur le projet en 2013, lorsque l’ESA a annoncé la mission. « Lorsque j’ai approché l’Agence Spatiale Israélienne pour la première fois avec l’idée de construire l’oscillateur, cela semblait être une tâche impossible, mais l’engagement de l’agence et la synergie entre l’industrie et le monde universitaire ont permis de réaliser ce projet », ajoute-t-il.

Uri Oron, directeur de l’Agence Spatiale Israélienne au ministère de l’innovation, de la science et de la technologie, a déclaré : « L’Agence Spatiale Israélienne est fière de participer à la mission phare de l’Agence Spatiale Européenne tant sur le plan de l’ingénierie et de la technologie que sur celui de la recherche. Il ne fait aucun doute que les recherches qui seront menées à l’Institut Weizmann constitueront un élément clé du programme de recherche de la mission et continueront à faire progresser la recherche spatiale en Israël et à la positionner parmi les leaders mondiaux dans ce domaine ».

La route est longue jusqu’à Jupiter

Voyager jusqu’à Jupiter – qui se trouve à environ 800 millions de kilomètres – n’est pas une mince affaire, loin s’en faut. En route vers la planète gazeuse géante, JUICE effectuera un survol de Vénus et trois survols de la Terre avant de prendre suffisamment d’élan – par ce que l’on appelle l’effet de fronde – pour se rendre jusqu’à Jupiter. L’heure d’arrivée de la sonde, estimée à juillet 2031, marquera le début d’une expédition de quatre ans. « Mes cheveux seront complètement gris lorsque JUICE atteindra Jupiter », déclare le prof. Kaspi. En raison du long voyage qui l’attend, le bien-nommé Oscillateur Ultra Stable devra être extraordinairement stable, et pour cela conçu pour survivre à la traversée des vastes distances du cosmos. « Il s’agit d’une réalisation unique », déclare le Dr. Galanti. « L’oscillateur a été construit pour être extrêmement durable, tout en étant incroyablement léger – il ne pèse que deux kilogrammes. C’était un défi technologique et AccuBeat l’a vraiment relevé ».

Benny Levy, le PDG d’AccuBeat déclare: « La vaste expérience et les connaissances d’AccuBeat ont contribué au développement d’une technologie aux capacités sans précédent. Nous sommes fiers et enthousiastes de participer à un projet de recherche historique, dont les résultats peuvent très bien conduire à des découvertes sensationnelles dans le monde de la science, de l’espace et de l’humanité dans son ensemble. »

Illustration montrant le vaisseau spatial non habité JUICE à proximité de Jupiter (au centre). À droite : les lunes Callisto et Europa ; à gauche : Ganymède et Io (jaune), la lune volcanique de Jupiter qui n’est pas incluse dans le programme de base de la mission (avec l’aimable autorisation de l’ESA).

Pendant son séjour sur l’orbite de Jupiter, JUICE fera près de 100 fois le tour de la planète gazeuse, au cours desquelles la sonde transmettra un puissant signal à la Terre. L’équipe de Weizmann a l’intention de profiter de ces occasions pour recueillir des données sur la composition de l’atmosphère de Jupiter et les conditions qui y règnent, et d’en apprendre le plus possible en analysant la disparité du signal causée par l’occultation de JUICE par Jupiter. Chaque orbite présentera une petite fenêtre d’opportunité de quelques minutes, pendant laquelle le signal traversera l’atmosphère sur le chemin du retour vers la Terre. Comme chaque orbite sera abordée sous un angle différent, l’équipe prévoit d’utiliser les données combinées pour modéliser une carte dynamique de l’ensemble de l’atmosphère de Jupiter, élargissant ainsi notre compréhension de la plus grande planète du système solaire. « Pour réaliser cette expérience complexe, nous avons besoin que l’oscillateur ultra stable soit extrêmement précis », explique Maria Smirnova, étudiante diplômée du laboratoire du Prof.  Kaspi participant au projet. « Même s’il fonctionnait pendant 100 000 ans, ses oscillations seraient régulières à la seconde près.

En outre, les scientifiques de Weizmann participeront, dans le cadre de leur rôle au sein de l’équipe scientifique de JUICE, à la partie du programme de JUICE consacrée aux lunes glacées, où ils apporteront leur expertise en matière de turbulences océaniques et atmosphériques afin, espérons-le, de mieux comprendre les océans de Callisto, d’Europe et de Ganymède. Ces trois lunes, entièrement recouvertes de glace, pourraient représenter le plus grand réservoir de H2O du système solaire. Bien que leur surface soit entièrement gelée, des mesures antérieures du champ magnétique ont montré que de vastes océans liquides se trouvaient en dessous. L’équipe espère découvrir la profondeur de ces océans et si la présence d’eau sur les lunes de Jupiter indique l’existence de conditions propices à la vie telle que nous la concevons.

Le professeur Yohai Kaspi présente l’oscillateur ultra stable construit par AccuBeat, l’instrument de ce type le plus précis au monde (Photo : AccuBeat).

Bien que l’odyssée du JUICE commence aujourd’hui, il faudra attendre un certain temps avant de connaître les réponses à ces questions qui relèvent presque de la science-fiction. L’équipe du Prof. Kaspi mettra ce temps à profit pour améliorer ses capacités de modélisation dynamique, même si elle ne peut s’empêcher de se laisser gagner par l’excitation du lancement. « Ce n’est pas tous les jours que des centaines de milliers d’heures de travail se résument à un seul événement », déclare le Prof. Kaspi, « au cours duquel votre création est accrochée à 700 tonnes de kérosène ». Bon voyage !

Les recherches du professeur Yohai Kaspi sont soutenues par le Helen Kimmel Center for Planetary Science et par Susanne et René Braginsky