Galileo, aussi appelée Jupiter Orbiter with Probe ou JOP, est une sonde spatiale américaine développée par la NASA qui a pour mission d'étudier la planète Jupiter et ses lunes. Galileo est lancée le 18 octobre 1989 par la navette spatiale américaine Atlantis. La sonde se place en orbite autour de Jupiter le 7 décembre 1995, après un voyage de six ans, au cours duquel elle a recours à l'assistance gravitationnelle de la Terre à deux reprises ainsi qu'à celle de la planète Vénus. Elle circule sur une orbite de deux mois qu'elle parcourt à 35 reprises au cours de la phase scientifique de la mission qui s'achève après deux prolongations en 2003.
La sonde, d'une masse de 2,2 tonnes, comprend un orbiteur et une sonde atmosphérique chargée d'analyser in situ l'atmosphère de Jupiter. Les deux engins emportent 22 instruments scientifiques.
Galileo collecte de nombreuses informations scientifiques malgré l'indisponibilité de son antenne grand gain qui n'est pas déployée, limitant fortement le volume de données transmis. Galileo précise les éléments recueillis par les sondes qui l'avaient précédée, notamment Voyager 1 et Voyager 2. L'atmosphère de Jupiter, sa magnétosphère et ses principales lunes sont longuement étudiées. La sonde atmosphérique larguée peu avant l'arrivée sur Jupiter détecte beaucoup moins d'eau que prévu, remettant en question les théories sur la formation de Jupiter et celle du Système solaire. Parmi les faits les plus marquants, elle découvre la présence d'un océan d'eau liquide sous la surface gelée de la lune Europe, un des satellites galiléens de Jupiter, la présence du champ magnétique de la lune Ganymède, et effectue le premier survol d'un astéroïde au cours de son transit entre la Terre et Jupiter. Au cours de sa mission, la sonde prend 14 000 images.
Contexte : l'exploration de Jupiter
L'étude de la planète Jupiter débute avec l'invention de la lunette astronomique au début du XVIIe siècle. Galilée découvre en 1610 avec la première de ces lunettes que Jupiter est accompagné par plusieurs lunes ce qui remet en question la conception de l'Univers de l'époque selon laquelle tout ce qui gravitait devait le faire autour de la Terre. Les quatre lunes découvertes, Io, Europe, Ganymède et Callisto prennent le nom de lunes galiléennes. Les télescopes de plus en plus puissants permettent par la suite de découvrir la Grande Tache rouge dans l'atmosphère de Jupiter, une cinquième lune Amalthée (1892) et grâce à la spectroscopie d'identifier les principaux composants présents dans l'atmosphère visible de la planète géante. L'exploration spatiale débute avec le survol de Jupiter par les petites sondes Pioneer 10 (1973) et Pioneer 11 (1974) : celles-ci passent à faible distance de Jupiter et de plusieurs de ses lunes en effectuant les premières photos détaillées. Les sondes spatiales découvrent que la ceinture de radiation autour de la planète géante est dix fois plus intense que prévu. Six ans plus tard, en 1979, le système jovien est survolé par Voyager 1 et Voyager 2. Les nombreux instruments emportés par ces sondes spatiales permettent d'effectuer une étude approfondie des lunes galiléennes. Les observations aboutissent à la découverte des anneaux de Jupiter et confirment que la grande tache rouge correspond à un anticyclone et que ses caractéristiques évoluent dans le temps. Le point d'orgue de ces missions est l'observation de volcans actifs à la surface de Io, les premiers découverts dans le Système solaire. Les sondes spatiales découvrent dans le sillage de Io un tore d'atomes ionisés qui jouent un rôle important dans la magnétosphère de Jupiter. La sonde spatiale Ulysses utilise le champ gravitationnel de Jupiter en 1992 pour quitter le plan de l'écliptique ce qui lui permet de faire des observations inédites de la magnétosphère de la planète dont elle survole le pôle.
Objectifs scientifiques de la mission
Les principaux objectifs de la mission Galileo sont :
étudier la circulation et la dynamique de l'atmosphère de Jupiter ;
étudier la couche supérieure de l'atmosphère de Jupiter et l'ionosphère ;
caractériser la morphologie, la géologie et la structure physique des lunes galiléennes ;
étudier la composition et la distribution des minéraux à la surface des lunes galiléennes ;
analyser le champ de gravité et le champ magnétique des lunes galiléennes ;
étudier l'atmosphère, l'ionosphère et les nuages de gaz des lunes galiléennes ;
étudier l'interaction entre la magnétosphère de Jupiter et les lunes galiléennes ;
mesurer le vecteur du champ magnétique ainsi que le spectre, la composition et la distribution des particules énergétiques jusqu'à une distance de 150 rayons joviens de la planète géante.
Galileo embarque une petite sonde autonome larguée dans l'atmosphère de Jupiter à l'arrivée et dont les objectifs sont :
déterminer la composition chimique de l'atmosphère de Jupiter ;
caractériser la structure de l'atmosphère de Jupiter au moins jusqu'à une profondeur correspondant à une pression de 10 bars ;