21 avril 2023
La sonde spatiale européenne «JUICE» doit explorer Jupiter et ses lunes glacées. A son bord se trouvent également des composants fabriqués à l’Empa, et ce grâce à un procédé de brasage spécialement développé pour l’occasion.
Vibrations, vide, rayonnement et variations extrêmes de température : Les instruments de mesure scientifiques pour les sondes spatiales doivent pouvoir résister à tout cela pendant des années tout en continuant à fonctionner avec une précision et une fiabilité maximales. Il n’est donc pas étonnant que chaque composant doive répondre aux exigences les plus élevées.
Hans Rudolf Elsener, du laboratoire de technologie d’assemblage de l’Empa, fournit depuis environ 25 ans, avec ses collaborateurs, différents composants pour des sondes spatiales en collaboration avec l’Université de Berne. Certaines missions de l’Agence spatiale européenne ont déjà embarqué ses composants. Prochaine destination : Jupiter.
Le 13 avril, la mission de l’ESA «Jupiter Icy Moons Explorer» («JUICE») a été lancée. Elle doit étudier la plus grande planète de notre système solaire, Jupiter, et ses lunes glacées Ganymède, Callisto et Europe. Parmi les 11 instruments scientifiques à bord de la sonde spatiale se trouve un spectromètre de masse développé à l’Université de Berne. Le «Neutral Ion Mass Spectrometer» mesure la composition chimique de la couche la plus externe de l’atmosphère de Jupiter et de ses lunes. Au cœur de cet instrument de seulement 36 cm de long se trouve une pièce de l’Empa.
Pour les chercheurs de l’Université de Berne, l’équipe d’Elsener a fabriqué quelques composants pour l’instrument de mesure de haute précision, dont le «reflektron». On peut se le représenter comme un miroir électrique – les ions qui arrivent sont freinés par l’application d’un champ électrique et accélérés dans la direction opposée. Cela permet de réaliser des mesures beaucoup plus précises.
Le Reflektron se compose de cylindres en céramique empilés, entre lesquels sont insérés des anneaux étroits en titane. Les faces intérieures des cylindres en céramique sont revêtues en spirale d’une pâte d’oxyde métallique à haute résistance contenant du verre. Ce revêtement robuste permet d’appliquer un champ électrique puissant qui n’utilise qu’une petite partie du peu de courant disponible à bord de la sonde spatiale.
Les différents composants du reflet ont été soudés ensemble à l’Empa dans un four spécial sous vide poussé. En effet, si de l’oxygène était présent dans le four, le titane s’oxyderait en une poudre blanche sous l’effet des températures élevées. Avant le brasage, les composants sont donc revêtus afin d’optimiser le processus de brasage.
L’équipe d’Elsener a déjà terminé les composants de «JUICE» en 2019. Mais il faudra encore attendre un certain temps avant que les premiers ions de l’atmosphère de Jupiter ne traversent le reflet : JUICE n’atteindra probablement pas l’orbite de Jupiter avant l’été 2031.