La Chine à la conquête de la face cachée de la Lune
Pékin s’apprête à lancer la plus ambitieuse de ses missions spatiales. La fusée Longue Marche 5, qui embarque la sonde Chang’e 6, a pour objectif de recueillir des échantillons lunaires.
La sonde spatiale chinoise Chang'e 6 s'apprête à marquer l'histoire de l'exploration de la Lune. Clone de Chang'e 5 , à laquelle on doit le premier retour d'échantillons lunaires orchestré par Pékin en 2020, elle a pour objectif d'en rapporter cette fois-ci de sa face cachée, une zone où la Chine est le seul pays à s'être posé jusqu'ici.
Pour y parvenir, les Chinois ont adopté l'option la plus complexe, qui leur a parfaitement réussi en 2020 : un rendez-vous en orbite entre une minifusée et un satellite, vers lequel la précieuse cargaison est transférée dans une capsule. « On peut faire plus simple sur la Lune, mais Pékin voit sans doute plus loin. Car il s'agit d'un passage obligé pour réaliser un retour d'échantillons martiens ou même pour ramener à bon port des humains depuis le satellite naturel de la Terre », note Pierre Bousquet, sous-directeur adjoint des projets d'exploration et vols habités au Cnes, partenaire du projet.
Une zone invisible depuis la Terre
L'engin, d'environ 8 tonnes et constitué de quatre modules – orbiteur, atterrisseur, module de remontée, capsule de rentrée atmosphérique –, devrait être lancé le 3 ou le 4 mai par la fusée chinoise Longue Marche 5 de la base spatiale de Wenchang. Sa croisière durera à peu près quatre jours avant que le vaisseau ne s'insère en orbite, vers le 9 ou 10 mai.
Puis commenceront des manœuvres permettant d'arriver à l'orbite prévue pour la descente du module de surface vers le 27 ou 28 mai. Les opérations au sol devraient se dérouler durant les premiers jours de juin avant que le module de remontée ne reparte, quelque quarante-huit heures plus tard, à la rencontre de l'orbiteur chargé de ramener les échantillons vers la Terre et de les larguer sur le sol chinois.
La principale difficulté de cette mission réside dans le fait qu'elle doit se dérouler dans une zone invisible depuis la Terre. « Alors que toutes les opérations exécutées en surface par Chang'e 5 pouvaient être suivies en temps réel et corrigées si besoin, Chang'e 6, lui, ne communiquera que grâce à un orbiteur relais qui ne sera pas accessible en permanence. Il faudra donc que certaines de ses opérations soient effectuées en aveugle, de façon entièrement autonome », détaille Pierre Bousquet. Baptisé Queqiao-2, le satellite relais que la Chine doit utiliser est d'ailleurs déjà en place depuis mars.
Au-delà de la prouesse technologique, récupérer des roches de la face cachée de l'astre sélène est aussi un objectif majeur pour la communauté scientifique. « Nous avons déjà de nombreux échantillons lunaires, mais tous en provenance de la face visible. Or, pour une raison qu'on ne s'explique pas encore, les deux faces de la Lune sont très différentes », explique Aurore Hutzler, conservatrice des échantillons extraterrestres à l'ESA (Agence spatiale européenne), dont un outil de conception suédoise, Nils, équipe l'atterrisseur chinois.
« Il y a, entre les deux, des différences de composition chimique, d'épaisseur de croûte et peut-être même de sismicité. Ces échantillons pourront permettre de mieux comprendre cette dichotomie », renchérit Pierre-Yves Meslin, enseignant-chercheur à l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie (Irap) et responsable scientifique de l'instrument français Dorn, embarqué dans cette aventure. De plus, la zone d'atterrissage choisie – trois sites possibles au niveau du cratère Apollo sont encore évoqués – se trouve dans une région très particulière : le bassin Pôle Sud-Aitken.
Une pelle et une foreuse
« Avec ses près de 2 500 kilomètres de diamètre, il s'agit du plus gros cratère du système solaire », souligne Aurore Hutzler. « D'ailleurs, le nom de ce bassin d'impact est susceptible d'induire en erreur, puisque Chang'e 6 ne va pas se poser au pôle Sud de la Lune mais dans l'hémisphère Sud », pointe Pierre-Yves Meslin.
Ce bassin serait le fruit d'un impact géant entre un astéroïde et la Lune il y a environ 4,3 milliards d'années. Une zone où on estime que la croûte lunaire, sa première enveloppe de roche, est amincie. On peut ainsi escompter en prélever à la fois des matériaux constitutifs de cette croûte et des éjectas provenant du manteau de la Lune, outre d'éventuels reliquats de l'astéroïde à l'origine de l'impact.
Premier instrument scientifique français à opérer depuis la surface de la Lune, le détecteur de radon Dorn (Detection of Outgassing RadoN), conçu par l’Irap de Toulouse et fourni par le Cnes, va mesurer le flux de gaz qui s’échappe du sol.
Les Chinois espèrent rapporter 2 kilos d'échantillons : certains prélevés en surface avec une pelle et d'autres jusqu'à 2 mètres de profondeur grâce à une foreuse. « De quoi répondre à de nombreuses questions, notamment en nous donnant l'âge de ce cratère et une idée plus précise de celui de la Lune », se réjouit Aurore Hutzler.
Une donnée cruciale quand on sait que toutes les surfaces observées dans le système solaire sont datées, par analogie, à partir des seules analyses des échantillons lunaires étudiés sur Terre. « En outre, deux des trois sites d'atterrissage envisagés semblent aussi abriter des coulées de lave qui pourraient nous renseigner sur le volcanisme lunaire et nous permettre de déterminer si celui de la face cachée est différent de celui de la face visible », ajoute Pierre-Yves Meslin.
Dorn, premier instrument français à opérer sur la Lune
Alors que les instruments chinois – caméras, spectromètre minéralogique, radar – documenteront le contexte des prélèvements, plusieurs charges utiles étrangères étofferont l'apport scientifique. Outre un minisatellite pakistanais et un rétroréflecteur italien qui localisera le site d'atterrissage, Dorn – premier instrument scientifique français à opérer depuis la surface de la Lune – tracera un gaz radioactif, le radon.
« Une première, avec deux grands objectifs : mieux comprendre l'origine et la dynamique de la très fine atmosphère de la Lune mais aussi les propriétés thermiques et physiques de son sol – la régolithe, précise Pierre-Yves Meslin. Étudier le transport de ce gaz est aussi un moyen d'appréhender la présence de glace d'eau au pôle Sud dont on suppose qu'elle résulte d'une migration de molécules d'eau issues des régions plus chaudes et qui s'y retrouvent piégées. »
Quant à l'instrument européen Nils, il traquera les éventuels ions négatifs produits par l'interaction du vent solaire avec la surface lunaire, « ce qui n'a jamais été fait et affinera notre compréhension de l'environnement proche de la surface lunaire afin d'évaluer, à terme, comment celui-ci pourrait impacter nos technologies et les humains », estime Aurore Hutzler. Une donnée précieuse en vue d'un retour durable des hommes sur la Lune.