La sonde JUICE de l'ESA revient saluer sa planète de départ. Le 28 septembre 2026, elle traverse le voisinage terrestre, à 8 641 km d'altitude, un peu moins que la distance Paris-Los Angeles. Ce survol n'a rien d'un retour au bercail : c'est une manœuvre d'assistance gravitationnelle, un « coup de pouce orbital » que la Terre lui prête pour l'aider à rallier Jupiter. Voici ce qu'il faut savoir sur ce passage, et surtout comment fonctionne cette fronde gravitationnelle, qui a déjà emmené la plupart des grandes sondes du système solaire.

Pourquoi JUICE revient-elle frôler la Terre ? L'explication officielle de l'ESA, à l'occasion du survol lune-Terre de 2024. Vidéo : ESA.

Le plus fort d'abord : une précision chirurgicale, annoncée deux ans à l'avance

28 septembre 2026, 11h45 UTC. Ce rendez-vous est programmé à la seconde près dans le plan de vol officiel du centre de contrôle de mission de l'ESA, et il a déjà été validé avec plusieurs mois d'avance. Il faut imaginer le défi : viser un point de passage à 8 641 km d'altitude, au-dessus d'une planète qui file à 107 000 km/h sur son orbite, depuis une sonde lancée trois ans plus tôt et encore à des dizaines de millions de kilomètres. C'est un peu comme un joueur de fléchettes qui toucherait le cœur de la cible en visant un autre joueur qui court.

Schéma maison : ligne de temps de l'itinéraire de JUICE, du lancement en avril 2023 à l'arrivée à Jupiter en juillet 2031, avec les quatre survols, le survol terrestre de septembre 2026 mis en évidence.
L'itinéraire de JUICE, du lancement à Jupiter : quatre assists gravitationnels, dont le survol terrestre du 28 septembre 2026, mis en évidence. Schéma : Tracker-1, d'après les données ESA.

L'altitude exacte du survol, 8 641 km, figure dans le plan de vol publié par le Juice Science Operations Centre, le centre qui coordonne la science de la mission. Les horaires des deux survols suivants, en 2029 puis l'arrivée en 2031, sont verrouillés sur le même document. Rien n'est improvisé dans ce voyage : chaque manœuvre est calculée des années à l'avance, et les équipes de l'ESA corrigent la trajectoire au fur et à mesure, à coups de petites impulsions de moteur, pour rester dans le couloir.

Mais au fait, pourquoi JUICE part sur Jupiter ?

Repartons du début. JUICE, pour Jupiter Icy Moons Explorer, l'explorateur des lunes glacées de Jupiter, est la plus grande mission planétaire de l'ESA. Lancée le 14 avril 2023 depuis Kourou à bord d'une Ariane 5, elle emporte dix instruments scientifiques et déploie 85 m² de panneaux solaires. Son objectif : étudier Jupiter et trois de ses grandes lunes, Ganymède, Europe et Callisto, que les astronomes appellent les lunes galiléennes, en hommage à Galilée qui les a découvertes en 1610.

La question scientifique centrale tient en une phrase : ces lunes glacées cachent-elles des océans d'eau liquide, et ces océans pourraient-ils abriter la vie ? La sonde cartographiera les surfaces, mesurera l'épaisseur des carapaces de glace, sondera l'intérieur des lunes et étudiera leur environnement magnétique. Ganymède, la plus grosse lune du système solaire, plus grande que la planète Mercure, est la cible vedette : JUICE deviendra en décembre 2034 le premier engin à se mettre en orbite autour d'une lune autre que la nôtre.

Infographie : image de la plasmasphère terrestre, le nuage de particules chargées piégé par le champ magnétique de la Terre, entourée de mesures de particules prises pendant le survol de 2024.
L'image la plus nette jamais prise de la plasmasphère terrestre, le nuage de particules chargées piégé par le champ magnétique de la Terre, réalisée par l'instrument JENI de JUICE pendant le survol de 2024. Crédit : ESA, capteur fourni par la NASA.

Et les survols du voyage servent aussi à la science. Pendant le survol de 2024, JUICE a capturé la plus nette image jamais obtenue du nuage de particules chargées que la Terre piège dans son champ magnétique. Un cliché invisible à l'œil nu, signé par le capteur JENI, qui détecte des atomes énergétiques plutôt que la lumière. Cette année encore, les dix instruments seront sollicités pendant le passage.

L'assistance gravitationnelle : une fronde cosmique, expliquée avec un schéma

Le mot « fronde » est partout dans les articles, mais il masque le vrai mécanisme. Commençons par une image fausse que tout le monde a en tête : une fronde à main, où la force vient du poignet. La vraie image, c'est celle d'une corde de rappel tendue par un train lancé à pleine vitesse. La planète est le train, en mouvement autour du Soleil. La sonde s'accroche à sa gravité, et le train, en avançant, lui transmet une partie de son élan.

Schéma maison en deux panneaux : à gauche, vue depuis la planète, la sonde arrive et repart à la même vitesse, seule la direction change. À droite, vue depuis le Soleil, la planète en mouvement transmet une partie de son élan orbital à la sonde, qui repart plus vite.
Le principe de l'assistance gravitationnelle en deux vues. À droite, la sonde passe derrière la planète par rapport à sa course : elle emprunte un peu de l'élan orbital de la planète, qui le perd en quantité infinitésimale. Schéma : Tracker-1, d'après le primer NASA/JPL.

Le principe tient en deux vues, et il faut les deux pour comprendre :

  1. Vue depuis la planète (panneau de gauche) : la sonde tombe dans le puits gravitationnel, accélère au plus près, puis remonte la pente et ralentit exactement autant. À l'arrivée comme au départ, même vitesse. Seule la direction a tourné. Si la planète était immobile, le bilan serait nul.
  2. Vue depuis le Soleil (panneau de droite) : la planète se déplace. En passant derrière elle par rapport à sa course, la sonde est entraînée dans son sillage gravitationnel le temps du survol. Elle repart avec la vitesse de la planète « offerte », et ne la rend jamais.

La conservation de l'énergie n'est pas violée : la planète est ralentie, mais de si peu qu'aucun instrument ne le mesurerait. La NASA le formule dans son manuel de vol : même si une sonde double sa vitesse grâce à un survol, son équipage ne sentirait aucune accélération, juste une chute libre continue. L'échange se joue entre deux masses, et la planète est si massive que sa part de l'échange est invisible.

Pour JUICE, l'addition est déjà énorme. Ariane 5, la fusée la plus puissante d'Europe, n'a pas pu propulser directement la sonde, une géante de 6 tonnes, vers Jupiter. Or l'ESA chiffre la vitesse de transfert requise vers Jupiter à environ 11 km/s. L'écart, JUICE le comble avec quatre survols, sans brûler un gramme de carburant pour les boosts. L'ESA chiffre même le prix d'un vol direct : environ 60 000 kg de propergols embarqués, plus une réserve de freinage pour se mettre en orbite à l'arrivée. Une telle fusée embarquée n'existe pas.

Mariner 10, Voyager, Cassini : la technique qui a ouvert le système solaire

Cette fronde gravitationnelle est le secret de la plupart des grandes missions planétaires. Petit tour d'horizon, en ordre chronologique :

Ce catalogue raconte une chose : sans cette technique, l'exploration du système solaire se limiterait à ce que les fusées savent atteindre. Chaque grande destination lointaine s'obtient en prêtant de l'élan aux planètes, et le carburant économisé est réinvesti en instruments scientifiques.

Le déroulé du survol du 28 septembre

Le plan de vol de l'ESA détaille les heures autour du rendez-vous. JUICE entamera une attitude spéciale, avec son axe -X pointé vers le Soleil, environ 3 heures avant le survol, une configuration qui protège l'engin et garantit la production d'énergie solaire. Les équipes au sol, au contrôle de mission de l'ESA à Darmstadt, en Allemagne, resteront en contact quasi continu pendant toute la manœuvre. Après le survol, une trajectoire qui ramène JUICE pour un dernier salut terrestre en janvier 2029, puis le grand saut vers Jupiter.

Le freinage de 2024 est le meilleur exemple : parfois, la meilleure façon d'aller vite est de commencer par ralentir. JUICE a pris le raccourci par le système solaire interne, en laissant Vénus la relancer vers l'extérieur. Ce n'est pas un détour gratuit : c'est le chemin de moindre carburant, calculé pendant 20 ans par les équipes de conception de trajectoires, selon l'ESA.

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