article original publié par Science @ Nasa
auteur : Docteur Tony Phillips
traduction de Didier Jamet
31 JUILLET 2006
En 1959, un vaisseau spatial fit son apparition dans le ciel lunaire et s’abattit sur le sol près de la Mer de la Sérénité. L’engin fut complètement disloqué sous le choc, mais la mission n’en fut pas moins un authentique succès. Luna 2, lancée par l’Union Soviétique, était devenue le premier artefact humain à atteindre la surface lunaire.
On peut dire qu’elle venait de lancer une mode : faire exprès de s’écraser sur la Lune. Des dizaines de sonde ont suivi depuis la voie tracée par Luna 2. Du côté de la Nasa, les premiers kamikazes lunaires furent les Rangers, conçus et lancés dans les années 60. Ces vaisseaux de la taille d’une voiture ont atteint la Lune cinq fois de suite, leurs appareils photos mitraillant frénétiquement la surface lunaire pendant la descente. Ils ont ainsi obtenu les premières images détaillées non seulement des cratères lunaires, mais aussi des roches et du sol. Les données collectées par les Rangers sur la nature de la surface lunaire se révélèrent cruciales pour le succès des missions Apollo.
Même après la maîtrise des atterrissages en douceur, le bombardement continua. À la fin des années 60 et au début des années 70, les contrôleurs de mission avaient pris l’habitude de précipiter les étages supérieurs de la fusée géante Saturn V sur la Lune afin d’y faire trembler les sismomètres déposés par les missions précédentes. En réalité, il était plus simple pour eux de les faire s’écraser que de les gérer en orbite lunaire. Le champ gravitationnel de la Lune est en effet très inégal, ce qui a d’étranges effets sur l’orbite des satellites. Sans de fréquentes corrections de trajectoire, ils ont une fâcheuse tendance à dériver vers le sol. Aussi la Lune devint un cimetière spatial très pratique pour les engins spatiaux hors d’usage : tous les cinq orbiteurs lunaires de la Nasa (de 1966 à 1972), quatre sondes soviétiques Luna (de 1959 à 1965), deux sous-satellites Apollo (1970 et 1971), la sonde japonaise Hiten (1993) et la sonde Lunar Prospector de la Nasa (1999) ont ainsi fini dans le cratère qu’ils ont eux-même creusé en heurtant la surface.
Toute cette expérience accumulée va bientôt resservir. La Nasa a dans ses cartons un plan audacieux pour tenter de trouver de l’eau sur la Lune. Vous avez sans doute déjà deviné le moyen pour y parvenir : atterrissage en catastrophe.
La mission porte le nom de LCROSS, l’abbréviation de Lunar CRater Observation and Sensing Satellite. Le responsable du projet, Tony Colaprete, du centre spatial Ames de la Nasa, nous explique son principe:
“Nous pensons qu’il y a de la glace d’eau cachée dans le fond de quelques-un des cratères lunaires dont les parois intérieures ne voient jamais le Soleil. Aussi nous prévoyons de venir nous écraser à l’intérieur d’un de ces cratères, soulever quelques débris lors de l’impact, et analyser le panache consécutif à la collision à la recherche de molécules d’eau.”
C’est une expérience d’une grande importance. La Nasa va retourner sur la Lune, et lorsque ses hommes y seront, ils auront besoin d’eau. L’eau peut être décomposée en hydrogène pour fournir du carburant aux moteurs-fusées, et en oxygène pour respirer. On peut aussi la mélanger avec de la poussière lunaire pour en faire du béton. L’eau est aussi un excellent rempart contre les rédiations. Et bien sûr, il n’y a rien de meilleur pour se désaltérer. On pourrait aussi amener l’eau depuis la Terre, mais ça coûte très cher. Ce serait tellement mieux s’il était possible d’extraire directement l’eau du sol lunaire.
Mais y-en-a-t’il vraiment ? C’est la mission de LCROSS de le déterminer.
La quête débutera à la fin de 2008, lorsque LCROSS quittera la Terre à bord de la même fusée Delta que Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), une sonde plus volumineuse qui mènera sa propre mission de reconnaissance. Après le lancement, les deux sondes se sépareront et poursuivront leur route vers la Lune, LRO pour s’y placer en orbite, LCROSS pour s’y écraser.
“En fait, on va s’écraser deux fois”
précise Colaprete. LCROSS est en effet constitué de deux parties : une petite sonde intelligente, que l’on peut considérer comme le cerveau de la mission, et un gros moteur fusée, pas très futé. La petite sonde-mère est appelée “vaisseau berger”, car c’est lui qui va piloter la mission à bon port. Imaginez une mini Cooper pare-choc contre pare-choc avec un gros 4X4, et vous aurez une bonne idée des volumes en présence. Le berger et la fusée voyageront ensemble vers la Lune, mais ils ne heurteront pas son sol simultanément. La fusée, qui est en fait un étage supérieur du lanceur qui aura arraché LCROSS à la pesanteur terrestre, tombera le premier. Sous la violence de l’impact, sa masse de deux tonnes libérant une énergie cinétique de 10 milliards de joules se transformera en un éclair aveuglant de lumière et de chaleur. On estime que l’impact produira un cratère d’environ 20 mètres de diamètre, et soulèvera un panache de débris jusqu’à une altitude de 40 km.
Non loin de là, le vaisseau berger photographiera l’impact et passera au beau milieu du nuage de débris. Les spectromètres dont il est équipé analyseront la lumière du Soleil réfléchie par ce nuage à la recherche de molécules d’eau (H2O), ou de simples fragments de celle-ci (OH). Mais on pourra également y déceler l’éventuelle présence de sels, d’argiles, de minéraux hydratés et des molécules organiques qui y sont généralement associées. “S’il y a de l’eau là-bas, ou n’importe quoi d’intéressant, nous le trouverons”
assure Colaprete.
Puis le Berger entamera son propre plongeon vers la mort. Tout comme les antiques Rangers, les derniers instants de son existence seront consacrés à immortaliser la surface lunaire. Sur Terre, les contrôleurs de la mission verront le cratère encore fumant formé par la fusée emplir peu à peu tout le champ visuel.
Les spectromètres seront à la recherche de l’eau quasiment jusqu’au dernier instant. “Nous serons capables de recueillir le flot de données jusqu’à 10 secondes avant l’impact” confirme Colaprete. “Et nous devrions maîtriser suffisamment la situation pour tomber à moins de 100 mètres du premier impact”.
Le Berger sera un tiers plus léger que la fusée, aussi son impact sera proportionnellement moins violent. En frappant le sol à une vitesse de 2,5 km/s (9 000 km/h), le Berger formera ses propres cratère et nuage de débris, venant s’ajouter à ceux de la fusée. Les astronomes espèrent que les panaches combinés des deux impacts seront visibles avec les plus puissants télescopes terrestres. Mais en revanche, les éclairs des impacts ne seront probablement pas visibles. “Les parois des grands cratères nous les masqueront”
pense Colaprete.
Vous vous souvenez peut-être de la chute de Lunar Prospector en 1999. Les contrôleurs de mission avaient fait en sorte que la sonde vienne s’écraser dans le cratère Shoemaker, près du pôle sud de la Lune, déjà dans l’espoir de faire jaillir un peu d’eau. Mais à l’époque, ce fut un échec.
“LCROSS part avec de bien meilleures chances de succès”
se réjouit Colaprete. La principale, c’est l’énergie cinétique de l’impact, 200 fois supérieure à celle délivrée par Lunar Prospector. Elle formera un cratère forcément plus profond, et projetera des débris bien plus haut, où ils seront aisément visibles. Alors que le nuage de débris de Lunar Prospector ne put être observé que par des téléscopes terrestres, à 380 000 km de là, celui de LCROSS sera littéralement traversé par les instruments d’analyse du vaisseau Berger, spécialement développés dans ce but.
Mais une question reste encore ouverte : où frapper ?
“Nous ne l’avons pas encore décidé”
concède Colaprete. Les meilleurs endroits sont probablement les cratères polaires aux fonds perpétuellement plongés dans les ténèbres, où l’eau déposée par les comètes il y a bien longtemps a pu trouver refuge jusqu’à aujourd’hui. Mais certains choix moins orthodoxes amèneraient à s’intéresser aux canyons, rilles et tubes de lave. “Il y a de fait beaucoup de candidats. Nous mettons sur pied un colloque de chercheurs afin de débattre des mérites de tel ou tel site, pour en choisir au final un seul.”
Quant à la question de savoir si cet impact pourra être observé par des astronomes amateurs, tout dépendra de sa localisation. Pendant une fraction de seconde, l’explosion produira un éclair d’une magnitude vraisemblablement comprise entre 7 et 8, ce qui le rendrait aisément visible même dans un modeste télescope de 15 cm de diamètre. Mais il y a un piège : “si nous tombons au fond d’un profond cratère polaire, il se peut que l’éclair de l’impact reste caché par les parois abruptes du cratère” modère Colaprete. “Nous en saurons plus lorsque nous aurons choisi un site définitif”.
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Pour prolonger le sujet
Ils ont touché la Lune : Luna 2, les Rangers et orbiteurs lunaires, Lunar Prospector, Hiten
Elle va bientôt la toucher : Smart 1
