Assez petit pour être un bagage à main d'avion, le vaisseau spatial Juventas a néanmoins de grands objectifs de mission. Une fois en orbite autour de son corps cible, La Juventas va déployer une antenne plus grande qu'elle, pour réaliser le tout premier levé radar souterrain d'un astéroïde.

La mission Hera proposée par l'ESA pour la défense planétaire explorera les astéroïdes jumeaux Didymos, mais il n'y ira pas seul :il servira également de vaisseau-mère aux deux premiers « CubeSats » européens à voyager dans l'espace lointain.

Les CubeSats sont des missions de classe nanosatellite basées sur des boîtiers standardisés de 10 cm, en utilisant au maximum les systèmes commerciaux sur étagère. Juventas sera un CubeSat « 6 unités », sélectionné pour voler à bord d'Hera avec l'APEX Asteroid Prospection Explorer de taille similaire, construit par un consortium suédo-finlandais-germano-tchèque.

Juventas - le nom romain de la fille d'Héra - est développé pour l'ESA par la société GomSpace et GMV en Roumanie, en collaboration avec des consortiums de partenaires supplémentaires développant les instruments de l'engin spatial.

"Nous emballons beaucoup de complexité dans la mission, " note l'ingénieur système de GomSpace Hannah Goldberg. "L'une des plus grandes idées fausses sur les CubeSats est qu'ils sont simples, mais nous avons tous les mêmes systèmes qu'un vaisseau spatial de taille standard.

"Une autre réputation de CubeSats est qu'ils ne font pas grand-chose, mais nous avons plusieurs objectifs de mission au cours de notre mission d'un mois autour du plus petit astéroïde Didymos. Une de nos unités CubeSat est dédiée à notre instrument radar basse fréquence, ce qui sera une première dans la science des astéroïdes."

La Juventas va déployer une antenne radar d'un mètre et demi de long, qui se déroulera comme un mètre ruban, et a été développé par Astronika en Pologne. Cet instrument est basé sur l'héritage du radar CONSERT qui a volé sur le chasseur de comète Rosetta de l'ESA, supervisé par Alain Herique de l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG).

Les signaux radar doivent atteindre une centaine de mètres plus bas, donnant un aperçu de la structure interne de l'astéroïde. "Est-ce un tas de décombres, ou quelque chose de plus en couches, ou monolithique ?" ajoute Hannah, qui travaillait auparavant pour la société minière d'astéroïdes Planetary Resources avant de passer à GomSpace.

"C'est le genre d'informations qui vont être essentielles pour les futures missions minières, estimer où se trouvent les ressources, à quel point ils sont mélangés, et combien d'efforts seront nécessaires pour les extraire."

Le spécialiste des radars de l'ESA Christopher Buck a travaillé sur la conception de l'instrument avec l'IPAG :« La taille et la puissance de notre instrument radar sont bien inférieures à celles des missions précédentes, donc ce que nous faisons, c'est utiliser une séquence de code pseudo-aléatoire dans les signaux - pensez-y comme une alternative pour les pauvres. Les satellites de navigation utilisent une technique comparable, permettant aux récepteurs de compenser leur très faible puissance.

« Nous envoyons une série de signaux possédant une phase de signal en constante évolution, puis on construit progressivement une image en corrélant les réflexions de ces signaux, en utilisant leurs déphasages comme guide. L'une des raisons pour lesquelles nous pouvons le faire est que nous orbiterons autour de l'astéroïde relativement lentement, de l'ordre de quelques centimètres par seconde, nous donnant des temps d'intégration plus longs par rapport aux orbites autour de la Terre ou d'autres planètes."

La technologie a fait ses preuves avec la Rosetta, où le radar CONSERT a scruté profondément à l'intérieur de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko et a aidé à localiser l'atterrisseur Philae sur la surface de la comète. La Juventas utilise une version «monostatique» plus compacte du design.

Alors que la Juventas orbite, le CubeSat collectera également des données sur le champ de gravité de l'astéroïde en utilisant à la fois un "gravimètre" dédié à 3 axes - développé pour la première fois par l'Observatoire royal de Belgique pour la mission d'exploration des lunes martiennes proposée par le Japon - ainsi que sa liaison radio vers Hera, mesurer tout décalage Doppler des signaux de communication causé par sa proximité avec le corps.

"Mais la mission est conçue pour opérer avec un contact minimal avec son vaisseau-mère et le sol, fonctionnant de manière autonome pendant des jours à la fois, " dit Hannah.

"C'est une grande différence par rapport à l'orbite terrestre, où les communications sont beaucoup plus simples et plus fréquentes. Nous allons donc voler dans ce qu'on appelle une 'orbite de terminaison auto-stabilisée' autour de l'astéroïde, perpendiculaire au Soleil, nécessitant un minimum de manœuvres de maintien en position.

La phase finale de la mission viendra avec une tentative contrôlée avec précision d'atterrir sur l'astéroïde.