JUICE

JUICE/SWI

(JUpiter ICy moons Explorer – Submillimeter Wave Instrument)

Présentation

JUICE est la première mission de classe L du programme « Cosmic Vision 2015-2025 » sélectionnée par l’ESA. Cette ambitieuse mission, dont le lancement est prévu en 2022 et l’arrivée en 2030, va passer au moins 3 ans et demi à étudier le système de Jupiter en réalisant en particulier des observations de l’atmosphère de Jupiter et des atmosphères et surfaces des satellites galiléens : Io, Europe, Ganymède et Callisto. Les instruments qui voleront sur cette mission ont été sélectionnés en février 2013. Parmi ceux-ci se trouve l’instrument SWI (Submillimetre Wave Instrument), de maîtrise d’œuvre allemande (MPS, Göttingen) avec participation française (LERMA, Observatoire de Paris). Cet instrument est particulièrement bien adapté à l’étude de l’atmosphère de Jupiter ainsi que des atmosphères ténues des satellites glacés.

SWI est un télescope submillimétrique de 29 cm équipé de spectromètres/radiomètres opérant dans deux canaux : de 530 à 625 GHz et de 1080 à 1275 GHz. Les spectromètres à très haute résolution permettront d’atteindre un pouvoir de résolution de R = 106 à 107 (grâce respectivement aux CTS et ACS), tandis que deux radiomètres permettront de mesurer le rayonnement continu. L’instrument est également équipé d’un mécanisme de balayage, permettant de pointer à ± 72 degrés du point visé par la sonde dans la direction du déplacement de celle-ci durant la « phase d’observation de Jupiter » (et perpendiculairement à cette direction durant « phase d’observation de Ganymède ») et à ± 4.3 degrés dans la direction orthogonale. Grâce à ce mécanisme de balayage, il sera ainsi possible de réaliser des cartographies de Jupiter et des satellites galiléens depuis n’importe quel point de la trajectoire de la sonde.

Objectifs scientifiques

L’instrument SWI a pour objectifs de :

• Caractériser la composition et la dynamique de la stratosphère de Jupiter et son couplage avec la haute et basse atmosphère. La cartographie du méthane et des autres composés issus de l’impact de SL9 par observation à haute résolution spectrale (R=107) et rapport signal sur bruit très élevé (~100) permettra de déterminer simultanément la température, l’abondance et les caractéristiques des vents dans la stratosphère en fonction de la latitude, la longitude et du temps.
• Caractériser les atmosphères ténues des satellites galiléens afin de déterminer leurs origines, mécanismes de formation et de perte et leurs interactions avec la magnétosphère jovienne. Des observations régulières seront effectuées durant la « phase d’observation de Jupiter » et des cartographies à très haute résolution spatiale durant les survols des satellites et la « phase d’observation de Ganymède », ce qui permettra de contraindre l’eau dans les atmosphères d’Europe, Ganymède et Callisto et le rapport SO/SO2 dans l’atmosphère de Io. D’autres composés seront également être recherchés.
• Déterminer les rapports isotopiques des composés principaux dans les atmosphères de Jupiter et des satellites galiléens afin de contraindre leur origine, formation et évolution (principalement H2O, CO, HCN, CS, NH3, SO, SO2).
• Mesurer les propriétés de la surface et la subsurface des satellites afin de contraindre leur composition. En combinant cela avec les observations de leurs atmosphères, il sera possible de tester la présence d’une activité cryovolcanique sur Europe, qui a été proposée après la détection de panaches d’eau, mais également de possiblement détecter la présence de points chauds et d’activité cryovolcanique sur Ganymède et Callisto, et de caractériser l’activité volcanique de Io.

Identité

• http://astrophy.u-bordeaux.fr/juice/
• https://www.mps.mpg.de/planetary-science/juice-swi
• http://sci.esa.int/juice/
• Coordination : Emmanuel Lellouch, LESIA, Observatoire de Paris, emmanuel.lellouch[at]obspm.fr
• Contact local : Françoise Billebaud, LAB, francoise.billebaud[at]u-bordeaux.fr

La tâche de service JUICE/SWI est labellisée INSU dans la catégorie ANO2. L’OSU principal est l’Observatoire de Paris et l’OASU est OSU associé.

Données

La tâche de service JUICE/SWI n’est pas à proprement parler destinée à produire des données mises à la disposition de la communauté. Cependant, comme toutes les données issues des missions spatiales, à la fin de la phase « propriétaire » des données par les consortiums instrumentaux, les données obtenues par les différents instruments de la mission seront mises à la disposition de la communauté par l’ESA.

Implication OASU

L’OASU, à travers des personnels du LAB est impliqué dans :

• La calibration de l’instrument, au sol et en vol (Fabrice Herpin, Thibault Cavalié)
• La préparation des observations : définition, modélisation, simulations (Françoise Billebaud, Thibault Cavalié)
• La définition des modes d’observation de l’instrument et leur validation (Thibault Cavalié, Fabrice Herpin)
• La planification des observations (développement d’un outil d’aide au planning puis réalisation de la planification lors de la phase opérationnelle) (Thibault Cavalié, Sylvia Lopez)
• La participation à l’animation du Working Group ESA « Jupiter atmosphere » (Thibault Cavalié est co-lead de ce groupe)

Les implications en terme de tâche de service des personnels CNAP du LAB dans ce projet sont actuellement :

Françoise Billebaud : 100% du temps type « tâche de service ».

Fabrice Herpin : 100% tu temps type « tâche de service ».

A cela s’ajoute 30% du temps total d’un chercheur CNRS (Thibault Cavalié).

Sylvia Lopez (Assistant ingénieur en informatique au LAB) a conçu et réalisé la maquette et une première ébauche du logiciel d’aide à la planification des observations.

L’OASU a cofinancé en 2017 l’achat d’un serveur dédié en particulier au développement de l’outil d’aide à la planification.

Collaborations

Observatoire de Paris, LESIA : Emmanuel Lellouch, Raphaël Moreno

MPI, Göttingen, Allemagne : Paul Hartogh, Christopher Jarchow, Ladislav Rezac, équipes techniques du MPS

Université Chalmers, Suède : Eva Wirstrom, Mickaël Olberg