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 a une taille de pixel de 20 m et une résolution verticale de 0,1 m à 200 km.

Investigateur principal : Allemagne.

Laboratoires français impliqués : IMCCE, IPGP, LPG (co-Investigateurs scientifiques).

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 a 13 filtres, un champ de vue de 1,3 degré, et une résolution spatiale allant jusqu'à 2,4 m sur Ganymède et environ 10 km au niveau de Jupiter.

Investigateur principal : Italie.

Laboratoires français impliqués : IAS, LAM, LIRA, LPG (co-Investigateurs scientifiques).

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 utilise des magnétomètres à saturation de flux (entrant et sortant) montés sur un mât.

Investigateur principal : Royaume-Uni.

Laboratoires français impliqués : LPG (co-Investigateurs scientifiques).

MAJIS - Spectromètre imageur pour les lunes et Jupiter

Spectromètre imageur hyper-spectral pour observer les caractéristiques des nuages troposphériques ainsi que les espèces mineures  (constituants présents en très faibles concentrations), sur Jupiter et pour la caractérisation des glaces et minéraux à la surface des lunes glacées.

MAJIS couvre les longueurs d'ondes visible et infrarouge de 0,5 à 5,55 microns, avec une résolution spectrale de 3-7 nm. La résolution spatiale pourra atteindre 75 m sur Ganymède et environ 125 km sur Jupiter.

L’instrument MAJIS est le spectromètre imageur infrarouge de la mission JUICE et a pour principal objectif scientifique d’étudier :

• La composition et les propriétés physiques des surfaces de Ganymède, Europa et Callisto (glaces, sels, minéraux, composés organiques).
• La composition, la structure, la variabilité spatiale et temporelle des exosphères de Ganymède, Europa et Callisto ; la relation entre l'exosphère, la surface et les sources externes.
• La composition, la structure, la dynamique et l'évolution de l'atmosphère de Jupiter de la troposphère à la stratosphère.
• La composition et les propriétés physiques d’Io, des petites lunes, des anneaux et de la poussière dans le système de Jupiter.

L’instrument est constitué de 3 sous-systèmes distincts :

• L’optical head (OH), qui comprend le télescope, les spectromètres VIS-NIR et IR (0,5 - 5,54 µm), les détecteurs FPA et leur électronique de proximité FPE pour chaque voie (de l’américain Teledyne, approvisionnés par le CNES), les systèmes auxiliaires de scanner, calibration, et shutter ; ce sous-ensemble est fabriqué sous responsabilité de l’ASI.
• La main electronics (ME), qui assure le pilotage des deux détecteurs FPE+FPA VIS-NIR et IR, l’alimentation, le pilotage de l’Instrument (carte fournie par la partie italienne), le traitement des données, et le lien avec le S/C.
• Le harnais, qui assure la connexion entre l’OH intégré sur le banc optique de JUICE et la ME intégrée dans le vault de JUICE, avec distribution des alimentations, recueil des données science, HK et communication par lien SpaceWire.

La contribution française pour l’instrument MAJIS concerne la fourniture de l’instrument complet, développé sous la responsabilité technique du Laboratoire IAS (PI : Mr POULET), avec une contribution du LIRA (données géométriques ajoutées dans le pipeline du segment sol de mission) et la fourniture par l’IAPS (Italie) de l’Optical Head (OH). Les activités concernant les tests aux radiations sont couvertes par la Belgique.

Investigateur principal : France.

Laboratoires français impliqués : IAS (Principal Investigateur, maîtrise d'œuvre de l'instrument), LIRA (contribution à la composante sol scientifique, données géométriques), IPAG, LMD, LPG, LAB (co-Investigateurs scientifiques).

PEP - Ensemble instrumental Particules

Ensemble instrumental plasma avec des détecteurs pour caractériser l'environnement plasma dans le système jovien.

PEP mesure 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.

L’instrument « Particle Environment Package » (PEP) comprend une suite de capteurs de particules qui mesureront l'ensemble des particules de l’environnement jovien que rencontrera JUICE. Il couvrira la mesure des électrons, des ions, des neutres énergétiques et du gaz neutre dans une gamme d'énergie qui s’étend de 0,001 eV à plus de 1 MeV, avec une couverture angulaire complète.

PEP est constitué de 6 capteurs distribués sur le Satellite.

L’IRAP au titre de sa contribution sur les ensembles JENI (Jovian Energetic Neutral & Ions) et JDC (Jovian plasma Dynamics & Composition) réalise les activités suivantes :

• Sur JENI : approvisionnement des MCP (Multi-Channel Plate)
• Sur JDC : livraison au PI des électroniques de puissance SHVPS (Swiped High Voltage Power Supply)

Investigateur principal : Suède.

Laboratoires français impliqués : IRAP (MCP ("MicroChannel Plate" : galette de microcannaux) du senseur JENI, SHVPS: carte fournissant les tensions fortes du senseur JDC), LAM, LATMOS (co-Investigateurs scientifiques).

PRIDE - Interféromètre radio planétaire et expérience Doppler

PRIDE utilise le système de télécommunication standard du satellite JUICE ainsi que le 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.

Investigateur principal : Pays-Bas.

Laboratoires français impliqués : IMCCE (co-Investigateurs scientifiques).

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 travaille à la fréquence centrale de 9 MHz (largeur de bande de 1 et 3 MHz) et utilisera une antenne de 16 m.

L’instrument RIME (Radar for Icy Moons Exploration) de la mission JUICE est un sondeur radar optimisé pour sonder la glace de Ganymède, Europa et Callisto jusqu'à une profondeur de 9 km permettant l'étude de la géologie de sous-surface et de la géophysique des lunes glacées afin de détecter les eaux souterraines qui devraient exister sur les lunes galiléennes glacées.

La contribution française concerne la réalisation par l’IPAG de simulations et d’extraction des échos de surface.

Simulation écho de surface :

• Ambiguïté surface / profondeur
• Photo interprétation
• Exécution en mode routine au JPL

Investigateur principal : Italie.

Laboratoires français impliqués : IPAG (co-Investigateurs scientifiques).

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 est basé sur quatre expériences : GANDALF, MIME, FRODO, et JENRAGE. Il utilise 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.

L’instrument RPWI (Radio & Plasma Waves Investigation) de la mission JUICE se compose d'un ensemble d'instruments hautement intégrés qui fournit un ensemble complet de mesures de plasma et de champs électromagnétiques. RPWI étudiera l'influence électrodynamique de la magnétosphère jovienne sur les exosphères, les surfaces et les océans de Ganymède, Europe et Callisto.

RPWI comporte 3 types de capteurs :

• 4 sondes Langmuir (LP-PWI) pour la détermination du champ électrique DC/AC du moteur Jovien jusqu'à 1,6 MHz, et la densité électronique des plasmas froids.
• Un magnétomètre triaxial à induction (« Search Coil Magnetometer » SCM) pour la détermination du champ magnétique vectoriel jusqu'à 20 kHz.
• Un système d'antennes triaxiales constitué de 3 dipôles électrique (RWI) pour la surveillance des émissions radio sur la plage 80 kHz - 45 MHz et la réception des mesures actives de MIME (80 kHz - 3 MHz).

La contribution française pour l‘instrument RPWI concerne la fourniture par le LPC2E de la carte MIME (Mutual Impedance Measurement, photos de la carte recto-verso ci-dessous) et par le LPP du SCM (Search Coil Magnetometer, image ci-dessous), de la mise en place par l’IRAP de chaines de traitements, la distribution et la livraison des données à l’archive ESA, la mise en place par le LIRA des chaines de traitements liées à l'expérience de radioastronomie JENRAGE.

Investigateur principal : Suède.

Laboratoires français impliqués : LPP (SCM : magnétomètre triaxial double bande BF ; search coil - détecteur SCM), LIRA (JENRAGE : co-Principal Investigateur, coordination scientifique de RPWI), IRAP (JENRAGE : CDPP), LPC2E (MIME : Carte MIME de traitement des impédances mutuelles des sondes LANGMUIR), LATMOS (co-Investigateurs scientifiques).

SWI - Instrument onde submillimétrique

Instrument ondes submillimétriques pour investiguer la structure, 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.

L’instrument SWI est le radiotélescope à détection hétérodyne de la mission Juice. Ces objectifs scientifiques sont l'étude de l'atmosphère de Jupiter et des atmosphères et des exosphères des satellites galiléens. 

SWI est un radiotélescope composé de deux sous-systèmes :

• Une unité dite TRU (Telescope Reception Unit) qui permet de pointer vers les atmosphères.
• Une unité électronique appelée EU (Electronic Unit) qui concentre les unités de montée en fréquence et les radiomètres RF qui recevront et compareront les données radio ramenées par le TRU.

La contribution française concerne la fourniture par le LIRA du module de distribution de fréquence (MDF) et des composants hyperfréquence de la chaîne OL (oscillateur local) et de la chaine submillimétrique 1,2 THz et du doubleur 300 GHz de la chaine 600 GHz.

Investigateur principal : Allemagne.

Laboratoires français impliqués : LIRA, LAB (participation à la chaîne 600 GHz, chaîne 1200 GHz, module de distribution de fréquence), LAM (co-Investigateurs scientifiques).

UVS - Spectromètre 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 couvre 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.

L’instrument (Ultraviolet Spectrograph) UVS a été sélectionné conjointement par la NASA et l'ESA dans le cadre de la charge utile de JUICE. UVS est le cinquième instrument d'une série de spectromètres d'imagerie ultraviolet pour missions scientifiques spatiales.

La contribution française concerne l’approvisionnement par le LATMOS du réseau de diffraction (marqué « grating » dans l’éclaté de l’instrument ci-dessous) et de sa caractérisation.

Investigateur principal : États-Unis.

Laboratoires français impliqués : LATMOS (réseau de diffraction).

3GM - Gravité & géophysique de Jupiter et des satellites galiléens

Ensemble instrumental radio science comprenant un transpondeur Ka et un oscillateur ultrastable.

3GM est 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.

Investigateur principal : Italie.

Laboratoires français impliqués : IMCCE, IPGP, LPG, OCA (co-Investigateurs scientifiques).