L’instrument SCM est un magnétomètre à induction développé par l’équipe du LPP sous la responsabilité scientifique de A. Retino, Lead Co-I du consortium RPWI, et technique de M. Mansour en collaboration avec le GEEPS à la Sorbonne Université et la DT-INSU. SCM fournira pour la première fois des mesures tridimensionnelles des fluctuations magnétiques dans la magnétosphère de Jupiter permettant des études très novatrices sur des processus fondamentaux tels que la reconnexion magnétique, la turbulence et l'accélération des particules, aujourd'hui largement inexplorés dans les plasmas joviens. L’instrument se compose d’un senseur magnétique tri-axe et d’une électronique développée pour la première fois en technologie ASIC, intégrés à un châssis mécanique très compact et léger (Figure 1), conçus pour fonctionner dans l'environnement extrême de Jupiter. SCM offrira une performance de mesure inédite, notamment grâce sa distance de 8.2 m de la plateforme JUICE le long d’un mât déployable. Les premières mesures SCM réalisées pendant la recette en vol confirment la performance attendue.

Le groupe instrumental du LERMA-Observatoire de Paris a participé à la réalisation de l’instrument SWI (Sub-millimeter Wave Instrument) qui permettra de mieux comprendre la plus grande planète gazeuse du système solaire, Jupiter, et ses lunes glacées Ganymède et Europe, candidats à l’émergences de formes de vies dans les milieux extrêmes. 

La plupart des molécules, présentes dans nôtres systèmes solaires, émettent dans les fréquences proches du Térahertz. Les astronomes cherchent à détecter des signaux extrêmement faibles émis par des molécules et d’en déduire leur dynamique. Cela donnera des informations sur les vents de haute altitude de Jupiter, puis sur la formation des glaces de Ganymède et Europe. Pour cela l’instrument doit réaliser un spectre en fréquence des signatures de molécules, à une résolution spectrale très élevée (10 puissance 7), instantanément, ou pendant un temps très court. L’instrument fonctionne dans le domaine des ondes radio (qui se situent entre l’électronique et l’optique), dans les longueurs d’ondes inférieures au millimètre, à des fréquences très élevées (10 puissance 12 Hertz = Térahertz).

Il n'existe pas à l'heure actuelle de détecteur commerciaux que l’on peut utiliser pour ce type de mesure, c’est pourquoi l’Observatoire de Paris développe en laboratoire des technologies de pointe pour réaliser ces détecteurs à 600 GHz et 1200 GHz.

L’étape initiale est une étape de design, lors de laquelle les ingénieurs utilisent des logiciels qui permettent de simuler le champ électromagnétique de tout petits circuits électroniques, sous l’échelle du micron. Pour la fabrication de ces prototypes les équipes de l’Observatoire de paris travaillent en partenariat avec des grandes centrales de fabrication de nanotechnologie française (le Centre de Nanotechnologies et Nanostructures à Saclay), qui permet de réaliser ces composants par un procédé de déposition de couches minces (de l’ordre de 1000 Angstroms) afin d’obtenir des structures à l'échelle nanométrique.

Pour arriver jusqu'à la mise en place d'un instrument spatial il faut aussi passer par des étapes de prototypage qui sont assez longues et qui sont financées par des fonds de recherche et technologie, et impliquent des ingénieurs de recherche, des enseignants chercheurs, et des étudiants en thèse. 

Dans le projet spatial proprement dit l’équipe a mis en œuvre des méthodologies spécifiques encadrées par les experts des agences spatiales, à savoir le centre d’étude spatial à Toulouse (CNES) mais aussi l’agence spatiale européenne (ESA).  La philosophie de « modèles » consiste à réaliser différentes versions de l’instrument qui valident indépendamment les contraintes (mécanique, thermique, électrique, de qualification). Cela permet de vérifier que l’instrument final résistera à l’environnement radiatif extrême de Jupiter pendant toute la durée de la mission scientifique, depuis le lancement jusqu'à son arrivée vers Jupiter et ses lunes glacées. 

La sonde JUICE est lancée depuis 1 mois, et toute l’équipe d’instrumentation Térahertz est très fière d’avoir pu mener la conception et la fabrication de l’électronique Térahertz de l’instrument SWI !