Pendant un certain temps, plus tôt cet été, il semblait que la mission phare de la NASA visant à étudier Europe, la lune glacée de Jupiter, pourrait manquer sa fenêtre de lancement cette année.
En mai, des ingénieurs ont fait part de leurs inquiétudes quant au risque que les transistors installés dans l’ensemble du vaisseau spatial soient endommagés par les radiations, une menace omniprésente pour toute sonde qui se fraie un chemin autour de Jupiter. Les transistors sont intégrés dans les circuits du vaisseau spatial et sont responsables d’environ 200 applications uniques, dont beaucoup sont essentielles au bon fonctionnement de la mission alors qu’elle orbite autour de Jupiter et qu’elle passe à plusieurs reprises près d’Europe, interrogeant la lune gelée avec neuf instruments scientifiques.
Les transistors du vaisseau spatial Europa Clipper sont déjà installés, et leur retrait pour inspection ou remplacement retarderait le lancement de la mission jusqu’à la fin de l’année prochaine. Europa Clipper dispose d’une fenêtre de lancement de 21 jours à compter du 10 octobre pour commencer son voyage dans le système solaire extérieur.
Après quatre mois de tests de transistors similaires au sol, les ingénieurs ont déterminé que les transistors d’Europa Clipper pourraient résister aux radiations extrêmes auxquelles le vaisseau spatial serait confronté autour de Jupiter, sans aucun changement au plan de vol ou à la trajectoire de la mission.
« L’un des grands défis a été d’analyser la manière dont les transistors du vaisseau spatial allaient gérer l’environnement radiatif de Jupiter », a déclaré Jordan Evans, chef de projet d’Europa Clipper au Jet Propulsion Laboratory (JPL). « Après des tests et des analyses approfondis des transistors, le projet Europa Clipper et moi-même sommes convaincus que nous pourrons mener à bien la mission initiale d’exploration d’Europe comme prévu. »
De hauts responsables de la NASA ont décidé lundi qu’ils étaient d’accord avec l’évaluation de l’équipe d’Europa Clipper au JPL.
« C’est formidable d’être ici avec des nouvelles incroyablement bonnes », a déclaré Nicky Fox, administrateur associé de la direction des missions scientifiques de la NASA. « Nous sommes tous extrêmement heureux ici. Tout juste sortis de presse, nous venons de soumettre la mission Europa Clipper à une évaluation clé… la dernière grande évaluation avant que nous ne nous lancions vraiment dans la fièvre du lancement, et nous sommes vraiment heureux de dire qu’ils ont passé cet examen sans équivoque aujourd’hui. »
Avec l’approbation du siège de la NASA, les équipes qui préparent le lancement d’Europa Clipper depuis le centre spatial Kennedy en Floride commenceront à charger environ 3 tonnes de propulseur dans le vaisseau spatial plus tard cette semaine. Cela représente environ la moitié du poids total du vaisseau spatial Europa Clipper, la plus grande sonde jamais construite par la NASA pour l’exploration planétaire. Ensuite, les techniciens de la NASA et de SpaceX enfermeront la sonde dans sa coiffe de lanceur et la connecteront à une fusée Falcon Heavy pour le décollage le mois prochain.
« Je suis ravi de dire que nous sommes convaincus que notre magnifique vaisseau spatial et notre équipe compétente sont prêts pour le lancement, les opérations et notre mission scientifique complète sur Europe », a déclaré Laurie Leshin, directrice du centre au JPL.
C’est une mission géniale
Après son départ de la Space Coast de Floride le mois prochain, Europa Clipper atteindra Mars en février 2025 pour un survol par gravité afin de gagner en vitesse sur son trajet vers Jupiter. Un survol ultérieur de la Terre en décembre 2026 infléchira la trajectoire d’Europa Clipper pour intercepter l’orbite de Jupiter en avril 2030, date à laquelle la sonde allumera son moteur pour ralentir et être capturée par l’immense champ gravitationnel de la planète géante.
Europa Clipper se mettra ensuite en route pour survoler Europe 49 fois en quatre ans environ, en s’approchant à 25 kilomètres de la surface glacée de la lune. Les instruments à bord d’Europa Clipper cartographieront la majeure partie de la croûte glacée de la lune et rechercheront des signes indiquant que l’océan d’eau liquide sous la surface d’Europe pourrait être habitable pour la vie. Si les scientifiques ont de la chance, le vaisseau spatial pourrait également survoler des panaches jaillissant de la surface d’Europe, et ces éruptions pourraient contenir des matériaux intacts provenant de l’océan sous sa coquille glacée. Si cela se produit, les instruments d’Europa Clipper auront un aperçu de la chimie de l’océan d’Europe.
« C’est une mission épique », a déclaré Curt Niebur, responsable scientifique du programme Europa Clipper au siège de la NASA. « C’est l’occasion pour nous d’explorer non pas un monde qui aurait pu être habitable il y a des milliards d’années, mais un monde qui pourrait l’être aujourd’hui, dès maintenant. »
Europe, dont la taille est d’environ 90 % celle de la Lune, tourne autour de Jupiter à la limite extérieure des ceintures de radiations de la planète, où des particules chargées peuvent détruire l’électronique de tout vaisseau spatial qui ose transiter par la région.
Les composants électroniques les plus sensibles d’Europa Clipper sont montés dans une chambre forte aux parois en alliage aluminium-zinc pour protéger les composants des radiations de Jupiter. De nombreux transistors du vaisseau spatial sont situés dans cette chambre forte, mais d’autres sont intégrés dans des instruments scientifiques situés sur les bords extérieurs du vaisseau spatial.
Les transistors ont une propriété d’auto-réparation appelée recuit, qui leur permet de récupérer une grande partie de leur capacité après une exposition à des radiations intenses. Pendant la majeure partie de l’orbite d’Europa Clipper autour de Jupiter, le vaisseau spatial évolue dans un environnement de radiations plus bénin, ce qui laisse le temps aux transistors de se réparer entre les survols rapprochés d’Europe, où les radiations sont les plus fortes. Le seul changement que les responsables de la mission apporteront à Europa Clipper sera d’ajuster les paramètres de chauffage autour de certains des transistors suspects sur deux instruments situés à l’extérieur de la chambre forte. Des températures plus élevées permettent aux composants de s’auto-réparer plus efficacement.
« Ce sont des transistors à effet de champ à oxyde métallique, alors considérez-les comme des interrupteurs électroniques où vous appliquez une tension et vous pouvez fermer un interrupteur électronique », a déclaré Evans.
« « Dans certains cas, l’interrupteur reste allumé en permanence, et si cet interrupteur permettait d’allumer un petit chauffage de décontamination d’un watt, ce n’est pas vraiment un problème majeur pour la mission », a déclaré Evans. « Mais si ce circuit indique au vaisseau spatial qu’il doit passer en mode sans échec, c’est un problème un peu plus important. C’est un problème beaucoup plus important. Nous avons donc analysé chacun de ces circuits et leur robustesse et leur tolérance aux transistors dégradés, et nous avons déterminé que nous avions suffisamment de marge dans chacun de ces circuits pour accomplir cette mission phare en toute confiance. »