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Retour sur la Lune

Quatre pays s’apprêtent à envoyer des sondes en orbite lunaire dans les deux ans à venir. Mieux encore : des hommes pourraient se poser sur la Lune dès 2018. Mais qu'est-ce que les États-Unis, la Chine, l'Inde et le Japon vont chercher là-haut ?

Sonde japonaise Selene: En 2007, la mission japonaise Selene devrait libérer deux petits satellites destinés à mesurer les champs magnétique et gravitationnel de la Lune. Vue d'artiste.
© Courtesy of JAXA

C’est la ruée. Comme aux plus belles heures de la conquête spatiale, la Lune s’apprête à recevoir la visite de cinq engins spatiaux en l’espace de deux ans. Soit davantage que le nombre de sondes parties l’étudier au cours des trente dernières années !

Ce sont les États-Unis qui, sans conteste, mènent la danse. Ils enverront deux sondes sur "l’astre de la nuit". Mais surtout, des Américains pourraient fouler son sol poudreux pour la première fois depuis 1972. Dans un discours prononcé le 14 janvier 2004, le président des
États-Unis, George W. Bush, a même donné pour mission à la Nasa (National aeronautics and space administration / Agence spatiale nationale américaine) d’y implanter une base habitée permanente.

L’une des raisons pour lesquelles la Lune connaît un tel retour en grâce, c’est l’échec relatif de la navette spatiale américaine. Le grand oiseau blanc a été conçu au début des années quatre-vingts pour servir de laboratoire spatial au cours de vols d’une dizaine de jours, transporter des astronautes vers une station habitée, lancer des satellites d’une masse impressionnante et permettre même de réparer certains de ces engins dans l’espace, comme le télescope Hubble. Jamais on n’avait fabriqué appareil aussi complet.

Et aussi complexe. Véritable chimère technologique, la navette tient à la fois de la fusée, de la station orbitale et de l’aéroplane. La barre avait été placée trop haut. Ce qui explique* que l’appareil ait causé la mort de quatorze astronautes au cours de deux accidents : Challenger en 1986 et Columbia en 2003. Et puis, la navette spatiale a été conçue pour desservir une station spatiale internationale (ISS) qui, en raison de retards multiples, n’est toujours pas achevée à ce jour. Et elle n’a jamais réussi à captiver le public, ni à produire de résultats scientifiques à la hauteur des coûts engendrés par ce programme : 100 milliards de dollars.

Si les États-Unis investissent la Lune à nouveau, c’est donc en partie pour tourner une page, avec un reste de dépit et de regret. Il en va tout autrement pour la Chine et l’Inde. C’est par volonté de conquête que ces pays comptent y envoyer des sondes prochainement. Et peut-être un jour des hommes. Grâce à leurs futurs succès dans le spatial, Chine et Inde entendent frapper les consciences et entrer dans le club fermé des grandes puissances. Le dernier acteur de cette course à la Lune, le Japon, quant à lui, ambitionne plus simplement de maintenir son rang de puissance spatiale de premier plan en Asie. Et de ne pas laisser la Chine, sa grande rivale, triompher trop vite.

Le résultat de cette compétition sera passionnant. Les pays en lice, auxquels il faut ajouter la Russie, qui voudrait aussi envoyer une sonde en 2012, et peut-être, demain l’Europe, rivalisent d’inventivité et de créativité. Leurs ambitions sont immenses. En prenant la Lune pour objectif, ils démontrent qu’une nouvelle course spatiale, comparable par certains aspects à celle qui avait opposé les États-Unis et la Russie dans les années soixante, est en train de voir le jour.


* Selon le rapport de la Commission d’enquête indépendante sur l’accident de Columbia, au-delà des causes techniques, "les pratiques de gestion régissant le programme de la navette spatiale sont autant responsables que l’isolant qui a frappé l’aile gauche." Les auteurs du rapport rappellent que les responsables de la mission Columbia ont "manqué huit occasions de détecter un problème sur la navette spatiale à la suite de l’incident subi au décollage."

01.USA : pourquoi renvoyer des hommes sur la Lune ?

Premier pas sur la LuneVue rapprochée de l'empreinte de l'astronaute Niel Armstrong sur le sol lunaire. Le 21 juillet 1969, lors de la mission américaine Apollo 11, il devint le premier homme à fouler le sol lunaire.
© NASA
"Le président George W. Bush a lancé le programme de retour sur la Lune sans savoir ce que les astronautes allaient bien pouvoir faire sur place", estime Francis Rocard, responsable des programmes d’exploration du Système solaire au Cnes (Centre national d’études spatiales). De fait, il a fallu attendre février 2007 pour que la Nasa publie 181 bonnes raisons de retourner sur la Lune, identifiées à partir de consultations menées avec des industriels, des universitaires et treize agences spatiales. Un tiers de ces motivations concerne la recherche scientifique, le plus souvent fondamentale. Par exemple, les chercheurs aimeraient être sûrs que la Lune est bien née de la collision d’un corps avec la Terre voici 4,5 milliards d’années comme plusieurs indices les incitent à le penser, malgré la faible probabilité d’un tel événement.

Ils proposent également la construction d’un radiotélescope sur la face cachée de la Lune. Placé là, il ne serait pas perturbé par les émissions radio terrestres et pourrait sonder les objets de l’Univers à loisir. Et puis, la Lune est décrite par certains comme un "monde fossile". Son état intérieur est demeuré inchangé depuis des milliards d’années. "Peut-être ce monde recèle-t-il même des traces de la vie terrestre passée, suggère Bernard Foing, responsable scientifique de la mission Smart-1 de l’ESA (European space agency / Agence spatiale européenne). Il n’est en effet pas impossible que des micro-organismes provenant de notre planète aient rejoint la Lune après avoir été éjectés dans l’espace par la collision d’une météorite avec la Terre."

Les idées de recherches scientifiques à mener ne manquent pas. Les propositions de développements technologiques non plus. La moitié des 181 bonnes raisons concernent les équipements de "support-vie" à mettre en œuvre pour permettre le séjour prolongé - jusqu’à six mois - d’astronautes sur la Lune. Les ingénieurs veulent développer des moyens de production d’électricité performants à partir de l’énergie solaire, des systèmes de communication à haut débit avec la Terre, des dispositifs de protection contre les radiations solaires ou les micrométéorites, etc.

Vue d'artiste - Base lunaireLa NASA prévoit, en 2024, l'établissement d'une base lunaire afin de procéder à l'exploration de cet astre par des scientifiques qui s'y relaieront tous les six mois. Vue d'artiste.
© NASA
Et tout cela en visant l’autarcie la plus complète. "Une serre fonctionnant en circuit fermé, recyclant l’eau utilisée et permettant de produire du compost, pourrait être installée pour faire pousser fruits, légumes et diverses plantes", indique Bernard Foing. De même, l’eau destinée à la boisson ou à certains usages industriels (comme la production d’oxygène et d’hydrogène liquides), pourrait être extraite de glaces d'eau - dont l’existence reste à prouver - contenues dans le sol, au fond de certains cratères. Les astronautes pourraient même obtenir de l’oxygène à partir de roches lunaires dans le cadre des projets "d’utilisation de ressources in situ". La Nasa a même lancé un concours, le MoonRox Challenge, doté de 250 000 dollars, somme qui reviendra à la première équipe capable d’arracher cinq kilos d’oxygène à un succédané de roche lunaire en l’espace de huit heures. Les compétiteurs déclarés tablent sur des techniques diverses pour y parvenir, par exemple sur la pyrolyse de la roche, c’est-à-dire sa décomposition sous l’effet de la chaleur. Parmi les autres "bonnes idées", il faut citer la proposition de déposer sur la Lune des archives concernant l’humanité ou encore celle de développer l’exploitation minière sur notre satellite naturel pour alimenter un nouveau commerce avec la Terre.

Mais ces propositions ne resteront-elles pas lettre morte ? Car la "Vision pour l’exploration spatiale" de George W. Bush est contestée par les Démocrates qui la trouvent coûteuse : il faudra débourser 100 à 200 milliards de dollars pour la mettre en œuvre. Majoritaires au Congrès, ils n’ont pas donné à la Nasa tous les moyens nécessaires à son financement en 2007, octroyant à ses projets de vols habités vers la Lune 576 millions de dollars de moins que ce qu’elle réclamait. On ignore pour l’heure quel sort les candidats à l’élection présidentielle de 2008 comptent réserver à ces projets lunaires. Aucun ne s’est encore exprimé sur le sujet.

02.La compétition asiatique alimente la course à la Lune

Sonde indienne Chandrayann-1La sonde Chandrayann-1 est mise au point par le centre de recherche spatial indien ISRO. Sa mission devrait débuter en 2007-2008 : elle sera placée en orbite lunaire à 100 km d'altitude afin d'observer notre satellite durant deux ans.
© ISRO
C’est à une véritable course que se livrent le Japon, la Chine et l’Inde, trois concurrents économiques et politiques qui cherchent à étendre leur influence en Asie. Le premier d’entre eux qui atteindra la Lune bénéficiera en retour d’un grand prestige dans la région. Et c’est le Japon qui brûlera probablement la politesse à ses deux compétiteurs. Sa sonde, baptisée Selene, devrait décoller cet été, le 16 août 2007. L’engin, le plus imposant jamais envoyé sur la Lune (il pèse trois tonnes), est en fait composé de trois véhicules : un satellite portant pas moins de treize instruments scientifiques, et deux autres petits orbiteurs (vaisseaux satellisés autour d'une planète) de 50 kg chacun, l’un destiné à relayer les communications vers la Terre, l’autre à mesurer la position de la Lune avec précision.

Viendra ensuite Chang’e 1 qui, ayant pris six mois de retard, ne partira qu’en octobre 2007, au grand dam de ses concepteurs chinois. L’appareil se livrera à une mission de cartographie, d’étude des sols et de l’environnement lunaires. Un peu comme la sonde indienne Chandrayaan 1 prévue pour avril 2008, qui vise rien moins que de percer certains mystères concernant l’origine du Système solaire, grâce à l’étude de la Lune.

"La Chine et l’Inde ont de grandes ambitions : elles souhaitent explorer l’espace lointain à l’image des États-Unis, de l’Europe ou de la Russie, remarque Francis Rocard. Et la Lune constitue un excellent terrain d’entraînement pour se faire la main." Si leurs coups d’essais sont des succès, chacune d’elles souhaite aller plus loin avec des rovers et des missions automatiques de retour d’échantillons lunaires. Peut-être, un jour, en y envoyant des hommes. Ces pays voient dans la conquête spatiale le moyen de frapper les esprits au niveau international et de faire reconnaître leur nouveau statut de grande puissance.

Sonde américaine LCROSSL'objectif de la sonde américaine LCROSS sera de détecter la présence éventuelle de glace au pôle Sud de la Lune. Vue d'artiste.
© NASA
Pour les États-Unis, l'objectif est tout autre. Leurs sondes visent à préparer leurs futurs vols habités. LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter / sonde de reconnaissance lunaire) réalisera les cartes les plus complètes à ce jour de manière, notamment, à identifier des sites d’alunissage. Le même jour (ce devrait être en octobre 2008), à bord du même lanceur, partira également LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite / satellite d'observation des cratères lunaires). Cette sonde à la mission étonnante regardera s’écraser sur la Lune l’étage supérieur de la fusée qui l’aura propulsée dans l’espace. Dans la collision, celui-ci éjectera dans l’espace 220 tonnes de matière lunaire… ce qui révélera peut-être la présence de glace d’eau mêlée à la poussière lunaire. Quant à la Russie, qu’il ne faut pas oublier, elle a annoncé son souhait de faire parvenir une sonde baptisée Luna-Glob sur "l’astre de la nuit" en 2012.

Et l’Europe dans tout cela ? "On peut dire qu’elle a montré la voie lorsqu’en 2003 elle a envoyé en orbite autour de la Lune le satellite de démonstration technologique Smart-1, dont les données sont utilisées au niveau international pour la préparation des missions futures" estime Bernard Foing, responsable scientifique de cette mission. Les cartes obtenues grâce aux prises de vue réalisées par cet appareil de l’ESA permettent la sélection de sites d’alunissage pour des missions habitées ou robotisées à venir, européennes ou non. Smart-1 a également identifié plusieurs éléments dans le sol, comme le calcium ou le silicium, et découvert deux pics de lumière éternelle, des monts situés aux pôles sur lesquels le Soleil ne se couche jamais.

Et ce n’est pas tout. L'ESA contribue aux missions Chang'e 1 pour la collecte des données et Chandrayaan 1 avec trois instruments hérités de Smart-1. Pour la suite, l’Europe compte d’abord concentrer ses efforts d'exploration sur la mission automatisée Exomars à destination de Mars en 2013. Elle étudie le design d'une mission robotique sur la surface lunaire, ainsi qu’une contribution au programme lunaire humain américain.

03.États-Unis : la stratégie du retour

Véhicule d'exploration OrionOrion, véhicule d'exploration de la NASA, devrait succéder à la navette spatiale actuelle. À l'horizon 2010, il devrait permettre à des astronautes de rejoindre la station spatiale internationale ISS et, à partir de 2020, de conduire des scientifiques sur la Lune. Vue d'artiste.
© NASA
La décision est prise. Trop chère, trop dangereuse, la navette spatiale américaine cessera de voler en 2010. Pour la remplacer et continuer à desservir la Station spatiale internationale, les États-Unis développent actuellement un nouveau véhicule, Orion, propulsé par le lanceur Ares I, inédit également. On peut dire que les Américains ont appris de leurs erreurs : le véhicule Orion, qui sera prêt en 2014, n’a plus grand-chose de commun avec la navette. Simple, donc en principe fiable, il ne comporte pas d’ailes et devra compter sur ses parachutes pour se freiner avant de se poser, sans possibilité de manœuvrer dans l’air… exactement comme les capsules Apollo des années soixante, auxquelles il ressemble comme deux gouttes d’eau, quoique son diamètre leur soit supérieur (5,5 m contre 3,9).

Par souci d’économie, Orion sera également employé pour rejoindre la Lune. Pour cela, il faudra au préalable que ce vaisseau s’amarre à un autre engin, l’étage de départ terrestre (EDS), lui-même envoyé en orbite terrestre par un nouveau lanceur lourd Ares V. L’EDS contiendra les moteurs et les ergols nécessaires au voyage vers la Lune qui durera trois jours. Une fois en orbite lunaire, les quatre astronautes (contre trois au cours des missions Apollo) se glisseront dans un autre véhicule, le LSAM (Lunar Surface Access Module / module d'accès à la surface lunaire), grâce auquel ils se poseront sur le sol de "l’astre de la nuit". Lorsque leur mission sera accomplie, ils retrouveront Orion en orbite lunaire pour rentrer sur Terre.

C’est en 2018, près de cinquante ans après l’exploit de Neil Armstrong, qu’un Américain pourrait, de nouveau, faire son "petit pas" sur la Lune. Les missions dureront alors quelques jours, le temps de réaliser des expériences et de déposer les éléments d’une future base habitée. Celle-ci se composera de quatre ou cinq modules pressurisés reliés les uns aux autres où, à partir de 2022, les astronautes pourraient vivre pendant des périodes de six mois.

Cratère lunaire ShackletonImage prise par l'AMIE (Advanced Moon Imaging Experiment), à bord du vaisseau spatial européen SMART 1, à une distance de 646 km au-dessus de la surface de la Lune. Elle montre le cratère Shackleton, au pôle Sud lunaire.
© ESA
Le site où elle sera installée ne devra rien au hasard. Selon toute vraisemblance, elle sera assemblée sur l’un des bords du cratère Shackleton, au pôle Sud. Cette zone présente l’immense intérêt d’être illuminée jusqu’à 80 % du temps, ce qui doit lui permettre d’être efficacement approvisionnée en électricité au moyen de centrales solaires. Et de connaître des températures relativement stables de - 30 °C environ. Par comparaison, le reste de la surface lunaire connaît 14 jours d’ensoleillement suivis de 14 jours de nuit complète et des températures qui fluctuent de - 170 °C à 110 °C ! De plus, de la glace d’eau prête à être exploitée pourrait se dissimuler dans l’ombre permanente de certains plis du cratère.

Le voyage n’a pas vocation à s’arrêter là. Toute l’expérience acquise sur la Lune pourrait être employée ensuite pour une odyssée vers la planète Mars (mais pas avant une quinzaine d'années), a prévenu le président Bush. À condition que soient levées d’importantes inconnues. Car les spécialistes avouent ignorer comment cinq hommes et femmes supporteront de rester enfermés ensemble pendant près de deux ans (le temps pour rejoindre Mars et en revenir). Pas plus qu’ils ne savent comment ils vivront le spectacle de la Terre s’éloignant jusqu’à devenir un simple point lumineux parmi les milliards d’étoiles dans le ciel.

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