Retour vers le futur : observer Uranus à travers une caméra ENA

Le survol d’Uranus par Voyager 2 en 1986 a révélé un système magnétosphérique désormais considéré comme la référence en matière de magnétosphère asymétrique extrême au sein de notre système solaire. L’embarquement d’un imageur ENA classique à bord d’une future sonde orbitale vers Uranus permettra d’obtenir une imagerie globale de cette magnétosphère asymétrique, contribuant ainsi de manière significative et unique à la compréhension de sa structure et de sa dynamique, comme l’ont démontré nos simulations pour les conditions de Voyager 2.

L’interaction entre particules chargées et neutres est un phénomène courant dans les plasmas spatiaux. Lorsqu’un ion mono-chargé subit un échange de charge lors d’une collision avec une particule neutre environnante, un atome neutre énergétique (ENA) est créé. Les ENA sont omniprésents dans les environnements spatiaux, et leur étude a permis d’améliorer qualitativement notre compréhension des processus magnétosphériques et héliosphériques globaux. Cassini a été la première mission spatiale interplanétaire équipée d’un imageur ENA, l’instrument INCA (Imaging Neutral Camera), à explorer la magnétosphère de Saturne. Plus récemment, l’IRAP a contribué à l’imageur ENA embarqué à bord de Juice, l’instrument JENI (Jupiter Energetic Neutral and Ion), afin d’explorer les magnétosphères de Ganymède et de Jupiter.

L’imagerie ENA – technique de télédétection permettant de créer des images globales des populations de plasma chaud dans l’espace à partir de mesures ENA – est envisagée pour les futures explorations de notre système solaire externe. Concernant une future mission vers Uranus, la nouvelle mission phare prioritaire recommandée par l’Étude décennale 2023-2032 en sciences planétaires et astrobiologie, des outils de prédiction avancés sont nécessaires pour déterminer la faisabilité de l’exploration de sa magnétosphère à partir d’images de télédétection en ENA.

Dans une récente étude publiée dans le Journal of Geophysical Research – Space Physics, nous présentons le premier simulateur d’émissions d’ENA à Uranus. La production d’ENA à partir de l’exosphère étendue d’Uranus et de l’environnement neutre induit par ses lunes est évaluée. En supposant la présence d’un détecteur virtuel à bord de Voyager 2 lors du survol d’Uranus en 1986, les résultats de notre simulateur montrent que la production d’ENA par neutralisation de la ceinture de protons est suffisante pour transformer la magnétosphère d’Uranus en un système émetteur d’ENA détectable. La détection des émissions ENA d’Uranus s’avère possible grâce à un détecteur similaire à celui embarqué sur Cassini. Nos résultats plaident fortement en faveur de l’exploration du système magnétosphérique d’Uranus par imagerie ENA.

Ressource complémentaire

• Article scientifique: What observations would an energetic neutral atom imager have made during the Voyager 2 flyby of Uranus? Daniel Santos-Costa and Nicolas André, Journal of Geophysical Research – Space Physics, 2026. https://doi.org/10.1029/2026JA035080

Contact IRAP:

• Nicolas ANDRE (IRAP et ISAE-SUPAERO), nicolas.andre@irap.omp.eu et nicolas.andre@isae-supaero.fr