Vue d’artiste de l’atterrisseur Chang’e 6 après son atterrissage sur la face cachée de la Lune (source CCTV).
L’intensité du retour sur la Lune s’est accélérée ces dernières années. La différence fondamentale par rapport à la première étape du voyage de l’humanité vers la Lune est qu’il s’agit désormais d’un front très large, dans lequel sont impliqués un certain nombre d’États et d’institutions privées. Nous suivons mensuellement les missions du Japon, de la Chine, de l’Inde, mais aussi de pays plus petits comme Israël. Nous avons récemment croisé les doigts pour l’atterrissage du premier atterrisseur privé sur la surface lunaire ( ici et ici ). La miniaturisation et les satellites CubeSat miniatures qui peuvent être lancés comme attaches à de grosses charges utiles rendent l’espace autour de la Lune accessible à la communauté au sens large. Cela est rendu possible par la rationalisation et la réduction des coûts de transport en orbite et plus loin vers la Lune. Parallèlement, une coopération internationale intensive se met en place, qui devrait aboutir à la construction de deux bases lunaires internationales.
Programme lunaire chinois
L’un des acteurs clés avec un programme lunaire très ambitieux est devenu la Chine. Son effort entre actuellement dans sa quatrième phase. Dans la première phase, deux satellites de la lune Chang’e (Chang’e) 1 et 2 ont été mis en œuvre, qui ont étudié sa composition géologique. La sonde Chang’e 1 a été lancée le 24 octobre 2007 et, du 5 novembre 2007 au 1er mars 2009, elle a exploré la surface et les environs de la Lune. Ce jour-là, son impact contrôlé sur la surface lunaire a été réalisé. La sonde Chang-e 2 a été lancée le 1er octobre 2010. Une connaissance approfondie de la géographie et de la géologie de la Lune a été la clé du succès des phases suivantes. Une carte géologique à l’échelle 1/2,5 millions a été créée à partir des données collectées par ces sondes. Cette carte très détaillée de la Lune obtenue par la première phase du programme Chang-e se situe ici. C’est l’une des cartes les plus détaillées à ce jour.
La deuxième phase était axée sur l’atterrissage en douceur sur la surface lunaire et l’exploration de ses propriétés et de sa composition. La sonde Chang-e 3 s’est posée le 14 décembre 2013 dans la Mer de Pluie (Mare Imbrium). Le site d’atterrissage réel se trouvait à environ 40 km de celui prévu, qui avait été sélectionné lors de missions orbitales précédentes. En plus de l’atterrisseur, le rover Yutu a été perdu sur la surface lunaire au cours de cette mission. Le rover a continué à fonctionner jusqu’en 2015, même si ses capacités de recherche ont progressivement diminué. Le module, qui utilise de petites sources de radionucléides thermiques, fonctionnait de manière limitée même dans les années vingt.
La sonde Chang’e 4 s’est rendue sur la face cachée de la Lune. Pour assurer la connexion, il fallait prévoir un satellite de retransmission en orbite lunaire. Dans ce cas, il s’agissait du satellite Queqiao 1. L’atterrisseur Chang-e 4 a atteint la surface lunaire le 3 janvier 2019, dans le cratère Von Kármán, dans le bassin d’Aitken, près du pôle Sud de la Lune (ici et ici). Avec le module d’atterrissage, le rover Jutu 2 a atteint la surface de la Lune. Il s’agissait du premier atterrissage d’un appareil humain sur la face cachée de la Lune. Dans ce cas également, les instruments du module d’atterrissage et du petit rover Jutu 2 fournissent des données à long terme sur la surface lunaire.
La troisième phase du programme était axée sur le transport automatique d’échantillons de roches lunaires vers des laboratoires terrestres (ici). La première mission de cette phase a été le vol technique Chang-e 5-T1 en octobre 2014, qui a testé avec succès l’ensemble de retour, et principalement le passage du boîtier de retour dans l’atmosphère. Le vol Chang-e 5 a décollé le 23 novembre 2020. Dans ce cas, il s’agissait d’un ensemble de quatre parties. L’un est orbital, qui fonctionne en orbite autour de la Lune. Le deuxième est l’atterrisseur, qui a atterri sur la surface lunaire le 1er décembre 2020. Le troisième a ensuite transporté un échantillon de la surface de la Lune vers l’orbite lunaire, où il a transféré les échantillons vers la dernière partie qui a livré des roches lunaires sur Terre. La Chine n’est ainsi que le deuxième pays, après l’ex-Union soviétique, à transporter des roches lunaires vers les scientifiques sur Terre. L’atterrissage a eu lieu dans les régions septentrionales de l’Océan des Tempêtes (Oceanus Procellarum), près du complexe volcanique des monts Rűmker. 1731 g d’échantillons sont parvenus aux laboratoires.
Ainsi, la Chine entre actuellement dans la quatrième phase de son programme mensuel. Sa première mission fait effectivement suite à la précédente et utilise une copie de sauvegarde de l’assemblage pour la mission Chang-e 5. Cependant, la sonde Chang-e 6 est censée rapporter des échantillons de la face cachée de la Lune. Cela a commencé le 24 mai 2024.
La tâche principale de cette phase est de préparer la construction d’une base lunaire de recherche automatique à proximité du pôle lunaire sud. La deuxième mission de cette phase devrait être Chang-e 7, qui devrait être lancée en 2026 et étudiera les conditions et les ressources aux emplacements prévus de la future base. Il devrait être composé d’une partie orbitale, d’un module d’atterrissage et d’un petit appareil volant. La mission Chang-e 7 testera déjà les méthodes pouvant être utilisées pour la construction de la base. Son lancement devrait avoir lieu en 2028. Il devrait être composé d’un module d’atterrissage, d’un véhicule et d’un appareil volant. Il devrait également inclure une imprimante 3D qui devrait montrer comment réaliser des parties de la structure de base à partir de matériau lunaire. Au cours de celle-ci, seront également réalisées les expériences écologiques nécessaires à la création des cycles écologiques fermés nécessaires dans la future base.
Le bassin Pôle Sud-Aitken est le cratère le plus grand, le plus ancien et le plus profond de la Lune (source NASA).
Lors de la mise en œuvre du programme décrit, il convient de préparer la voie à l’atterrissage et au travail des cosmonautes chinois sur la surface de la Lune. Les deux premiers devraient atterrir sur la Lune d’ici 2030. Dans les années 1930, la Chine envisage de construire une base internationale sur la Lune.
Avancement de la mission Čchang-e 6
Avant même le lancement de Chang-e 6, le satellite de retransmission Zhugeqiao 2 a été mis en orbite autour de la Lune le 24 mars 2024. Le lancement de Chang-e 6 a ensuite eu lieu le 3 mai 2024, et l’assemblage a été mis en orbite autour de la Lune le 8 mai 2024. Aide désormais la section orbitale à étudier plus en détail le futur site d’atterrissage du module d’échantillonnage. Il s’agit d’un effort visant à utiliser des conditions d’éclairage appropriées et à spécifier le meilleur choix de site d’atterrissage possible. Cela devrait être dans la piscine Apollo, qui fait partie de la piscine Pôle Sud-Atkien. Il s’agit du cratère d’impact le plus ancien, le plus grand et le plus profond de la surface de la Lune, avec un diamètre d’environ 2 500 km et une profondeur de 13 km. Il est situé entre le pôle Sud de la Lune et le cratère Atkien, d’où son nom.
Deux raisons principales justifient le choix de cet emplacement. L’un d’eux est que l’endroit le plus favorable pour construire une base sur la Lune est précisément les régions polaires. Parce qu’il y a des endroits aux pôles qui sont constamment cachés du soleil. Il s’agit principalement de l’intérieur des cratères plus profonds. À ces endroits, il pourrait y avoir des couches avec une teneur plus élevée en eau sous forme de glace et d’autres matières premières nécessaires. Au contraire, il pourrait y avoir des emplacements dans des endroits élevés où le soleil se couche à peine et où des panneaux photovoltaïques pourraient fournir de l’électricité sans interruption. La deuxième raison est l’âge élevé du cratère et la question encore ouverte de son origine.
Vue d’artiste de l’assemblage Chang’e 6 en orbite autour de la Lune (source NASA).
Le bassin Pôle Sud-Atkien est l’une des caractéristiques les plus intéressantes de la Lune. Il provient de la plus ancienne période dite Pré-Nectarienne, lorsque la Lune s’est formée et que ses premières formations géologiques se sont formées. Elle s’est produite il y a entre 4,5 et 3,9 milliards d’années. L’origine de ce plus ancien bassin connu reste encore un mystère. Jusqu’à présent, on pensait que l’évolution la plus probable de sa formation était l’impact d’un gros astéroïde se déplaçant rapidement. Un tel impact devrait percer la croûte lunaire et éjecter également de la matière des couches profondes, c’est-à-dire du manteau. Celles-ci tomberaient alors à la surface du bassin créé et de ses abords. Cependant, cette idée a été remise en cause par les recherches sur l’atterrisseur Chang-e 4. Comme mentionné, l’atterrisseur a atterri dans le cratère Von Karman dans ce bassin et n’a enregistré que des roches crustales et non des roches du manteau dans son étude géologique. Cela pourrait indiquer que l’impact n’a pas été aussi radical qu’on le pensait. Il existe cependant des contradictions entre les informations sur la composition des matériaux en un endroit donné obtenues à la surface de la mission Chang-e 4 et depuis l’orbite. Cela pourrait indiquer une hétérogénéité significative dans la composition des matériaux à différents endroits du bassin. La formation d’un immense cratère reste encore une question. Et il est très important d’obtenir et d’examiner d’autres échantillons ailleurs. Chang-e 6 y contribuera également.
Carte du bassin Pôle Sud-Aitken (à gauche) et du cratère Apollo (source Dr Yuqi Qian)
La NASA a également récemment découvert une concentration de matière de plus haute densité sur 300 km de large au plus profond de ce bassin. Il pourrait s’agir des restes d’un objet entré en collision avec la Lune il y a 4 milliards d’années. Il n’a pas plongé à l’intérieur de la lune et est resté enfoui dans le manteau. Une autre explication pourrait être l’évolution spécifique de la solidification des couches superficielles de la Lune.
La mission Chang’e 6 a donc atterri dans la zone du cratère Apollo. L’objectif de l’atterrisseur est de récupérer jusqu’à 2 kg d’échantillons de roche à une profondeur allant jusqu’à 2 m. L’ensemble du bassin devrait durer plus de 50 jours. Le vol vers la lune a duré les cinq premiers jours. En orbite autour de notre compagnon naturel, l’assemblée a ensuite examiné le futur site d’atterrissage pendant une vingtaine de jours. Elle se préparait actuellement à l’atterrissage lui-même, qui a finalement eu lieu 23 minutes après le début du 2 juin (à SELČ). Il utilisait un moteur à poussée variable allant jusqu’à 7 500 N, capable de ralentir sa vitesse lors de la descente de l’orbite. À une altitude de 2,5 km, la position a été affinée et à 100 m au-dessus de la surface, il s’est arrêté et, à l’aide de la caméra et de la mesure de distance par l’ensemble LiDAR, a trouvé un endroit sûr pour atterrir. Après l’atterrissage, le forage et l’échantillonnage doivent être effectués dans les deux jours. Un petit rover atteindra également continuellement la surface de la Lune.
Mise en œuvre, stockage et diffusion de l’hydrogène du vent solaire sur la surface lunaire (IGGCAS/Handout via Xinhua).
Il y a aussi des instruments européens sur le module d’atterrissage, car l’ESA est impliquée dans le projet. Il s’agit d’un instrument suédois pour l’étude des ions négatifs NILS (Negative Ions on Lunar Surface), d’un détecteur de radon français DORN (Detection of Outgassing Radon) et d’un appareil italien permettant de déterminer précisément la distance entre le module d’atterrissage et la partie orbitale. INRRI (INstrument for landing-Roving laser Retroreflector Investigations).
Quelques résultats intéressants de précédentes missions chinoises
Comme mentionné, la mission actuelle fait suite à la précédente qui avait permis d’obtenir des échantillons de la face cachée de la Lune, et des résultats très intéressants sont obtenus avec Chang-e 5. En décembre 2020, il a réussi à livrer sur Terre un total de 1 731 g d’échantillons de roches de l’Océan des Tempêtes.
Site d’atterrissage de Chang-e 5 photographié par LRO (à gauche) et juste avant l’atterrissage par la caméra de l’atterrisseur Chang-e 5 (à droite) (source Wu, YZ, et al. : A&A, 682, A112 (2024))
Le premier lot d’échantillons destinés à la recherche a été distribué aux scientifiques chinois le 12 juillet 2021. 65,1 g ont été distribués en cinq lots, le résultat étant toute une série (des dizaines) de publications dans des revues scientifiques de premier plan, dont la célèbre Nature. La composition chimique et minéralogique des roches a été étudiée. Un tout nouveau minéral a également été découvert dans les échantillons, appelé Changesite-(Y). Il s’agit du sixième nouveau minéral découvert dans des échantillons lunaires. Il a été trouvé dans les roches basaltiques et est un type de cristal transparent incolore.
L’Océan des Tempêtes est l’une des très jeunes formations géologiques de la Lune. Ceci est également confirmé par l’analyse des échantillons de roches obtenus par la mission Chang-e 5. Ils montrent que la dernière activité volcanique a eu lieu sur la Lune il y a deux milliards d’années. La datation par radionucléides à l’aide d’isotopes de plomb et d’uranium a été utilisée pour déterminer l’âge des roches.
Dans dix-sept grains sélectionnés du régolithe lunaire, la teneur en hydrogène et sa composition isotopique, c’est-à-dire le rapport entre la teneur en protons et en deutons, ont été examinées à l’aide d’un spectromètre de masse. Il s’est avéré qu’il contenait jusqu’à 0,7 % en masse d’hydrogène, ce qui est beaucoup pour les minéraux anhydres. Le rapport deutérium/hydrogène léger montre que la source de tout l’hydrogène dans ce cas est le vent solaire. L’étude proposée permet ainsi d’étudier l’apport de l’hydrogène du vent solaire dans les couches superficielles des roches, sa diffusion et la rétention de cet élément dans les roches et sous forme d’eau. Il s’avère que même aux latitudes de mi-lune, il pourrait y avoir plus d’hydrogène et d’eau dans la roche que prévu.
Conclusion
En transportant des échantillons de la Lune vers la Terre, et surtout s’ils proviennent de la face cachée de la Lune, la Chine s’est placée à la pointe de la recherche spatiale. Il contiendra des échantillons provenant de régions extrêmement jeunes et extrêmement anciennes de la Lune et pourra apporter une contribution considérable à la compréhension de l’histoire de sa formation et de son évolution ultérieure. Étant donné que la Chine propose également des échantillons aux meilleurs laboratoires scientifiques étrangers et publie les résultats dans des revues internationales, elle contribue au développement des connaissances sur la Lune pour l’ensemble de notre civilisation.
Aujourd’hui, l’une des étapes clés de cette mission extrêmement exigeante, l’atterrissage de l’atterrisseur sur la surface de la Lune, a été franchie. Cela a considérablement augmenté la probabilité de succès de l’ensemble de la mission. D’autres points critiques sont le transport des échantillons lunaires en orbite, leur transfert vers le pod de retour, et enfin l’atterrissage du pod sur Terre. Croisons les doigts pour que les échantillons parviennent en toute sécurité entre les mains des scientifiques.
Il donne une conférence sur le retour actuel de l’homme sur la Lune
2024-06-02 11:04:33
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