La sonde spatiale de l'Agence Spatiale Européenne (ESA), connue sous le nom de Jupiter Icy Moons Explorer (Juice), est entièrement prête pour sa manœuvre à venir et cruciale – un survol de Vénus avec assistance gravitationnelle, prévu pour le 31 août. Cette phase importante de la mission se poursuit comme prévu après que les experts ont réussi à résoudre une grave anomalie de communication qui a temporairement interrompu tout lien de la sonde avec la Terre, laissant le centre de contrôle dans l'obscurité totale.

Le problème, apparu de manière inattendue lors d'une fenêtre de communication de routine avec une station au sol le 16 juillet, a empêché Juice d'envoyer des données de télémétrie, c'est-à-dire des informations cruciales sur son état et le bon fonctionnement de ses systèmes. Grâce à l'action exceptionnellement rapide et parfaitement coordonnée des équipes du Centre Européen d'Opérations Spatiales (ESOC) de l'ESA à Darmstadt, en Allemagne, et en collaboration avec le constructeur de la sonde, la société Airbus, la communication a été rétablie. La rapidité de la réaction a été déterminante pour tout préparer en vue de la prochaine rencontre avec la planète Vénus, une manœuvre d'une importance vitale pour la poursuite du voyage vers Jupiter.

Drame dans l'espace lointain : Contact perdu avec Juice

L'anomalie a commencé lorsque l'antenne de l'espace lointain de l'ESA, située à Cebreros en Espagne, n'a pas réussi à établir le contact avec la sonde Juice à l'heure prévue, le 16 juillet à 04h50, heure d'été d'Europe centrale. Les vérifications initiales ont immédiatement exclu un problème avec la station au sol, ce qui a alerté l'équipe de contrôle de la mission Juice à l'ESOC. Des tentatives supplémentaires d'établissement de contact via la station de l'ESA à New Norcia en Australie ont également été infructueuses, confirmant les pires craintes des ingénieurs – le problème se situait sur la sonde elle-même, à des centaines de millions de kilomètres de la Terre.

Sans aucun signal et sans télémétrie, les ingénieurs ont été confrontés au scénario le plus sombre. Il y avait une crainte sérieuse que Juice soit automatiquement entré en mode dit de « survie » (survival mode). Il s'agit d'une mesure de dernier recours, un protocole automatique qui s'active suite à de multiples défaillances des systèmes clés. Dans cet état, la sonde commence à tourner lentement, son antenne « balayant » une fois par heure la zone du ciel où la Terre devrait se trouver, dans l'espoir que le signal soit capté. Cependant, aucun signal intermittent de ce type n'a été détecté, ce qui a encore approfondi le mystère et l'inquiétude.

« La perte de contact avec une sonde est l'un des scénarios les plus graves auxquels nous pouvons être confrontés », a déclaré Angela Dietz, directrice des opérations de la sonde Juice. « Sans données de télémétrie, le diagnostic et la résolution de la cause sous-jacente du problème deviennent immensément plus difficiles. »

Toute l'attention de l'équipe s'est portée sur le sous-système de communication. Les ingénieurs soupçonnaient deux possibilités principales : soit une mauvaise orientation de l'antenne à gain moyen (medium-gain antenna), soit une défaillance de l'émetteur ou de l'amplificateur de signal. Il convient de noter que Juice est conçue pour l'environnement extrêmement froid du système jovien. Actuellement, la sonde est beaucoup plus proche du Soleil, elle doit donc constamment maintenir sa grande antenne principale à haut gain (high-gain antenna) pointée vers le Soleil pour l'utiliser comme un bouclier thermique massif. C'est pourquoi une antenne plus petite et mobile à gain moyen est utilisée pour la communication avec la Terre à ce stade du voyage.

Course contre la montre : 20 heures d'incertitude

Deux stratégies de récupération ont été envisagées. La première consistait à attendre la prochaine réinitialisation automatique du système de la sonde, qui a lieu tous les 14 jours. La seconde, beaucoup plus risquée, consistait à envoyer des commandes « à l'aveugle » dans l'espace, en direction de l'endroit où Juice devrait se trouver, dans l'espoir qu'elles soient reçues par l'une des antennes auxiliaires à faible gain.

« Attendre n'était pas une option », a expliqué Angela. « Nous devions agir rapidement. Attendre deux semaines pour une réinitialisation automatique aurait signifié un report des préparatifs cruciaux pour le survol de Vénus, ce qui aurait pu compromettre toute la mission. »

Envoyer des commandes « à l'aveugle » était un défi de taille. Juice se trouvait à ce moment-là à environ 200 millions de kilomètres de la Terre, de l'autre côté du Soleil. Chaque signal envoyé mettait 11 minutes pour atteindre la sonde. Ensuite, l'équipe devait attendre 11 minutes supplémentaires pour voir si une réponse arriverait. Six premières tentatives pour commander à l'antenne à gain moyen de se réorienter vers la Terre ont été infructueuses. Les efforts de récupération se sont poursuivis pendant la nuit et ont duré près de 20 heures épuisantes, en se concentrant sur l'activation manuelle de divers composants du système de communication de la sonde.

Finalement, l'une des commandes a réussi à atteindre Juice et à provoquer une réponse. La commande a activé l'amplificateur de signal qui augmente la puissance du signal que Juice envoie vers la Terre. Le contact a été rétabli et, au grand soulagement de toute l'équipe, les données ont montré que la sonde était en excellent état. Aucun système n'était en panne, et toute la télémétrie était nominale.

La cause découverte : Une erreur logicielle subtile

Une analyse détaillée a révélé que la cause première du problème était une erreur logicielle subtile liée à l'horloge interne du système. La fonction logicielle qui active et désactive l'amplificateur de signal repose sur un compteur interne. Ce compteur augmente continuellement et se remet à zéro une fois tous les 16 mois. Une coïncidence incroyable s'est produite : la fonction a tenté d'accéder au compteur à la milliseconde exacte où il se remettait à zéro. En raison de cette erreur, l'amplificateur est resté éteint et le signal de Juice était trop faible pour être détecté depuis la Terre.

« C'était une erreur très subtile, mais une de celles que nous étions préparés à investiguer et à résoudre », a déclaré Angela Dietz. « Nous avons identifié plusieurs moyens possibles pour garantir que cela ne se reproduise plus jamais et nous décidons maintenant quelle solution serait la meilleure à mettre en œuvre. »

Malgré les enjeux élevés et la complexité technique, la récupération effectuée par l'équipe des opérations de mission de l'ESA a été réalisée avec une perturbation minimale du calendrier global de la mission. Ce fut un exemple de travail d'équipe exceptionnel sous une pression énorme, où une approche calme et méthodique a permis de récupérer la sonde sans aucune conséquence permanente.

Vénus comme une fronde cosmique : Préparatifs pour la manœuvre clé

Une fois l'anomalie résolue, l'équipe de la mission Juice est revenue à sa tâche principale : les préparatifs pour le survol de Vénus. Juice passera au plus près de Vénus le dimanche 31 août, à 07h28, heure d'été d'Europe centrale, achevant ainsi la deuxième des quatre assistances gravitationnelles prévues. Ces assistances, également connues sous le nom de « frondes gravitationnelles », utilisent le champ gravitationnel d'une planète pour que la sonde gagne en vitesse et change de trajectoire sans dépenser de précieux carburant.

Étant conçue pour l'environnement froid et sombre du système solaire externe, Juice doit s'adapter à la chaleur solaire intense près de Vénus. Pour protéger ses composants sensibles, la sonde utilise son antenne principale à haut gain comme bouclier thermique. En raison de ces contraintes thermiques, ses instruments de télédétection ne peuvent pas être actifs pendant le survol, ce qui signifie qu'aucune nouvelle photo de Vénus ne sera prise.

Un chemin complexe vers Jupiter

Pour atteindre Jupiter directement, Juice devrait quitter la Terre à une vitesse de 11 km/s. Cependant, Juice est l'une des sondes interplanétaires les plus lourdes jamais lancées, avec une masse de près de 6000 kg. Avec une charge aussi massive, sa fusée porteuse Ariane 5 ne lui a fourni qu'une vitesse de sortie de « seulement » 2,5 km/s.

Le reste de la vitesse nécessaire est accumulé par la sonde précisément grâce aux manœuvres d'assistance gravitationnelle. Cette semaine, elle utilisera la gravité de Vénus pour courber sa trajectoire autour du Soleil et gagner de la vitesse par rapport à la Terre. Ce survol donnera à Juice une accélération significative. Lors de sa prochaine rencontre avec la Terre en septembre 2026, la sonde aura déjà atteint la vitesse de transfert nécessaire pour Jupiter de 11 km/s. Cependant, Jupiter ne sera pas encore au bon endroit sur son orbite à ce moment-là.

Par conséquent, Juice utilisera le survol de la Terre en 2026 pour affiner davantage sa trajectoire. Après une autre orbite autour du Soleil, la sonde retournera vers la Terre pour un survol final en janvier 2029. Cette dernière manœuvre enverra Juice sur sa trajectoire finale qui interceptera Jupiter en juillet 2031.

À propos de la mission Juice

La mission Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) de l'Agence Spatiale Européenne représente la prochaine étape audacieuse de l'humanité dans l'exploration du système solaire externe. Son objectif est de mener des observations détaillées de la géante gazeuse Jupiter et de ses trois grandes lunes qui, pense-t-on, abritent des océans d'eau liquide sous leur croûte de glace – Ganymède, Callisto et Europe. Cette mission ambitieuse, utilisant une puissante suite d'instruments de télédétection, de mesures géophysiques et in-situ, caractérisera ces mondes intrigants comme des habitats potentiels pour une vie passée ou présente.

Juice suivra en détail l'environnement complexe magnétique, radiatif et plasmatique de Jupiter et son interaction avec les lunes, en étudiant le système jovien comme un archétype pour les systèmes de géantes gazeuses à travers l'univers. Elle a été lancée par une fusée Ariane 5 depuis le port spatial européen de Kourou en avril 2023. Un voyage de huit ans l'attend, qui inclut les survols mentionnés de la Terre et de Vénus. À son arrivée, elle effectuera 35 survols des trois grandes lunes tout en orbitant autour de Jupiter, avant de changer d'orbite pour se mettre en orbite autour de Ganymède, devenant ainsi la première sonde spatiale de l'histoire à orbiter autour de la lune d'une autre planète.