3 Juillet 2019

Instruments

Instruments de la Charge Utile JUICE

La charge utile de JUICE est constituée de dix instruments qui répondent aux objectifs de la mission et qui peuvent être classés en trois ensembles :

Un ensemble dédié à la télédétection qui comprend une caméra optique (JANUS, fournie par l’Italie (Università degli Studi di Napoli « Parthenope ») et de l’imagerie spectrale allant de l’ultraviolet aux longueurs d’onde sub-millimétriques (MAJIS (fourni par la France (Institut d’Astrophysique Spatiale), UVS (fourni par les Etats-Unis (Southwest Research Institute), SWI (fourni par l’Allemagne (Max-Planck-Institut für Sonnen–systemforschung)). 

Un ensemble dédié à la géophysique composé d’un altimètre laser (GALA, fourni par l’Allemagne (Institute of Planetary Research), d’un sondeur radar (RIME, fourni par l’Italie (Università degli Studi di Trento)) pour explorer la surface et la sous-surface des lunes, et d’une expérience ondes radio (3GM, fourni par l’Italie (Sapienza Università di Roma)) pour sonder les atmosphères de Jupiter et de ses satellites et effectuer des mesures de champs de gravité. 

Un ensemble d’observation in situ comprenant une suite d’instruments pour étudier l'environnement des particules (PEP, fournie par la Suède (Swedish Institute of Space Physics)), un magnétomètre (J-MAG, fourni par le Royaume Uni (Imperial College London)) et un instrument d’ondes radio et plasma (RPWI, fourni par la Suède (Swedish Institute of Space Physics)), y compris des capteurs de champs électriques et une sonde de Langmuir. 

De plus, une expérience (PRIDE) utilisant un interféromètre radio à longue base situé sur Terre fournira une détermination précise de la position et de la vitesse du vaisseau spatial et pourra déterminer le champ de gravité des objets survolés.

bpc_juice_instrumentschargeutile.png

Le tableau ci-dessous liste les instruments de la charge utile de JUICE, chaque drapeau indique la nationalité du responsable scientifique de l’instrument (appelé PI comme Principal Investigator) qui mène le consortium chargé de développer l’instrument (une description plus détaillée des instruments avec participation française sera faite après et signalée dans le tableau par (*)) :

Instruments de la Charge Utile JUICE

InstrumentContribution scientifiqueDescription
JANUS - Système de caméra
Caméra optique pour étudier la morphologie et les processus globaux, régionaux et locaux des lunes, et pour réaliser une cartographie des nuages de Jupiter.JANUS aura 13 filtres, un champ de vue de 1,3 degré, et une r&eacutesolution spatiale allant jusqu'à 2,4 m sur Ganymède et environ 10 km au niveau de Jupiter

MAJIS - Spectromètre imageur pour les lunes et Jupiter

(*)

Spectromètre imageur hyper-spectral pour observer les caractéristiques des nuages troposphériques ainsi que les espèces mineures sur Jupiter et pour la caractérisation des glaces et minéraux à la surface des lunes glacées.MAJIS couvrira les longueurs d'ondes visible et infrarouge de 0,4 à 5,7 microns, avec une résolution spectrale de 3-7 nm. La résolution spatiale pourra atteindre 25 m sur Ganymède et environ 100 km sur Jupiter.

UVS - Spetrographe imageur UV

(*)

Spectromètre UV pour caractériser la composition et la dynamique de l'exosphère des lunes glacées, pour étudier les aurores joviennes et pour investiguer la composition et la structure de l'atmosphère supérieure. L'instrument réalisera des observations au nadir ainsi que des sondages par occultation solaire et stellaire.UVS couvrira la gamme de longueurs d'ondes de 55-210 nm avec une résolution spectrale <0,6 nm. La résolution spatiale atteindra 0,5 km au niveau de Ganymède et jusqu'à 250 km au niveau de Jupiter.

SWI - Instrument onde sub-millimétrique

(*)

Instrument ondes sub-millimétriques pour investiguer la structure de la température, la composition et la dynamique de la stratosphère et de la troposphère de Jupiter, ainsi que les exosphères et la surface des lunes glacées.SWI est un spectromètre hétérodyne utilisant une antenne de 30 cm et travaillant dans deux gammes spectrales 1080-1275 GHz et 530-601 GHz avec un pouvoir de résolution spectrale d'environ 107.
GALA - Altimètre Laser de Ganymède
Altimètre laser pour étudier les déformations dues aux marées de Ganymède ainsi que la morphologie et la topographie de la surface des lunes glacées.GALA aura une taille de pixel de 20 m et une résolution verticale de 0,1 m à 200 km.

RIME - Radar pour l'exploration des lunes glacées

(*)

Radar pénétrant la glace pour étudier la structure de la sous-surface des lunes glacées jusqu'à 9 km de profondeur avec une résolution verticale allant jusqu'à 30 m dans la glace.RIME travaillera à la fréquence centrale de 9 MHz (largeur de bande de 1 et 3 MHz) et utilisera une antenne de 16 m.
J-MAG - Magnétomètre pour JUICE
Magnétomètre pour caractériser le champ magnétique jovien, son interaction avec le champ magnétique interne de Ganymède, et pour étudier l'océan de sous-surface des lunes glacées.L'instrument utilisera des magnétomètres à saturation de flux (entrant et sortant) montés sur un mât.

PEP - Ensemble instrumental Particules

 (*)

Ensemble instrumental plasma avec des détecteurs pour caractériser l'environnement plasma dans le système jovien.PEP mesurera la densité et les flux d'ions positifs et négatifs, d'électrons, des gaz neutres exosphériques, du plasma thermique et des atomes neutres énergétiques dans la gamme d'énergie de <0.001 eV à >1 MeV avec une couverture angulaire totale. La composition des exosphères des lunes sera mesurée avec un pouvoir de résolution supérieur à 1000.

RPWI - Instrument ondes radio & plasma

(*)

Instrument ondes radio & plasma pour caractériser les émissions radio et l'environnement plasma de Jupiter et de ses lunes glacées.RPWI sera basé sur quatre expériences, GANDALF, MIME, FRODO, et JENRAGE. Il utilisera un ensemble de capteurs, incluant deux sondes de Langmuir pour mesurer les vecteurs du champ électrique DC jusqu'à la fréquence de 1,6 MHz et pour caractériser le plasma thermique, ainsi que des récepteurs moyenne et haute fréquence, et des antennes pour mesurer les champs électriques et magnétiques dans les émissions radio dans la gamme de fréquences 80 kHz- 45 MHz.
3GM - Gravité & géophysique de Jupiter et des satellites galiléens
Ensemble instrumental radio science comprenant un transpondeur Ka et un oscillateur ultrastable.3GM sera utilisé pour étudier le champ de gravité - jusqu'au degré 10 - au niveau de Ganymède ainsi que l'extension des océans internes des lunes glacées, et pour investiguer la structure des atmosphères et ionosphères neutres de Jupiter (0,1 - 800 mbar) et de ses satellites.
PRIDE - Interféromètre radio planétaire et expérience Doppler
 PRIDE utilisera le système de télécommunication standard du satellite JUICE ainsi que VLBI (Very Long Baseline Interferometry: interférométrie à très longue base) pour réaliser des mesures précises de la position et de la vitesse du satellite afin d'étudier les champs de gravité de Jupiter et des lunes glacées.

Zoom sur les instruments avec contribution française

Nom

Instrument

PI

Units

Labo français

Chef de Projet / Lead Co-I français du labo

MAJIS

Spectromètre imageur hyper-spectral

Y. Langevin / F. Poulet (France)

OH (Optical Head)
ME (Main Electronic unit)

IAS (ME + détecteurs)
LESIA (**)

Cydalise Dumesnil (CdP)

Sophie Jacquinod  (CdP)
Thierry Foucher (Co-I)

SWI

Instrument ondes submillimétriques

P. Hartogh (Allemagne)

TRU (Telescope and Receiver Unit)
EU (Electronic Unit)

LERMA (EU)

Jean-Michel Krieg /
Sabrina Mignoni (CdP)

Alain Maestrini (Co-I)

RPWI

Instrument ondes radio & plasma

J.E. Wahlund (Suède)

SCM (Search Coil  Magnetometer)
4 x LP (Langmuir Probe)
RWI (Radio Wave instrument)
EBOX

LPC2E (MIME) (*)


LPP (SCM)


LESIA (***)


IRAP (***)

Olivier Le Duff (CdP)
Jean-Louis Rauch (Co-I)

Malik Mansour (CdP)
Alessandro Retino (Co-I)

Sylviane Chaintreuil (CdP)
Baptiste Cecconi (Co-I)

Vincent Génot (CdP)

PEP

Ensemble instrumental Particules

S. Barabash (Suède)

PEP-Lo (SHVPS)

PEP-Hi (MCP)

IRAP

Rituparna Baruah (CdP)

Olivier Chassela (CdP)
Nicolas André (Co-I)

RIME

Radar

L. Bruzzone (Italie)

RDS (Receive and Digital Subsystem)
TX (Transmitter)
MN (Matching Network)

IPAG (**)

Alain Herique (CdP)

Wlodek Kofman (Co-I)

UVS

Spectromètre UV

R. Gladstone (États-Unis)

Single unit

LATMOS (Réseau)

Abdel Bouabdellah (CdP)

Eric Quemerais (Co-I)

(*) MIME, participation française, est inclus dans l’EBOX, sur la carte LP

(**) Contribution au segment sol de mission

(***) JENRAGE (Jovian ENvironement Radio Astronomy and Ganymede Exploration, pas de fourniture matérielle)