La sonde Chang'e-4 a réussi son alunissage : pourquoi la Chine explore la face sombre de la Lune

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La Lune avant Mars : la conquête spatiale redécolle

RENDEZ-VOUS EN TERRE INCONNUE – La Chine poursuit ses ambitions spatiales : la sonde spatiale Chang'e-4 s'est posée ce jeudi matin sur la partie cachée de notre satellite naturel, ce que personne n'a jamais fait jusqu'ici. LCI a interrogé l'astrophysicienne Athéna Coustenis pour en savoir plus sur cette mission et son intérêt scientifique.

Un petit saut pour Chang'e-4, un grand bond en avant pour la Chine. Ce jeudi 3 janvier, l'atterrisseur chinois a réussi son alunissage sur la face cachée de notre satellite. Une première historique. A bord de ce module spatial, un petit robot motorisé : le tout premier à arpenter le sol de cette partie inexplorée de notre satellite naturel. En effet, contrairement à la face de la Lune la plus proche de la Terre, aucun engin n’avait jusqu'ici foulé le sol de l’autre côté. "Le seul appareil à l'avoir touché, jusqu'ici, c'était la sonde américaine Ranger 4 qui s'est écrasée par erreur en 1962", soutient l'astrophysicienne Athéna Coustenis, directrice de recherche au CNRS au sein du Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA) à l’Observatoire de Paris et présidente du comité européen des sciences spatiales.

Depuis 20 ans, la Chine reproduit méthodiquement les étapes que les Etats-Unis et l’Union soviétique ont franchies dans l’exploration spatiale au cours des années 60 et 70. "C’est peut-être la première fois que le Chine entreprend quelque chose que personne d’autre n’a encore fait", relève Athéna Coustenis. Les Chinois se préparent depuis des années à cette opération particulièrement difficile du point de vue technologique. "C'est une mission très complexe. L'un des défis majeurs est notamment de parvenir à communiquer avec le robot lunaire depuis la Terre", souligne la chercheuse du CNRS, qui a eu l'honneur d'être invitée par l'administration spatiale nationale chinoise, il y a quelques années, lors de la présentation du programme Chang'e.

La Terre et la Lune ont une rotation synchrone

Le 12 décembre dernier, après un voyage de cent-dix heures et quelque 390.000 kilomètres parcourus, Chang'e-4 (du nom de la déesse de la Lune dans la mythologie chinoise) avait opéré une manœuvre de freinage, à une distance de 129 kilomètres de la Lune, pour entrer sur l’orbite lunaire. Ce jeudi 3 janvier,  à 10h26 heure de Pékin (3h26 à Paris), l'atterrisseur chinois a entamé sa descente vertigineuse vers la surface. Le lieu de l'atterrissage n'a pas été choisi au hasard. Il se trouve dans une région du pôle sud de la Lune, le bassin Aitken, dont le terrain est particulièrement complexe et escarpé. Le cratère Von Kármán est l'un des plus grands et des plus anciens cratères qui existent sur la Lune. Pour corser la difficulté, les températures tombent à -180 °C pendant la nuit lunaire (qui dure quatorze jours terrestres) et peuvent atteindre 130 °C pendant la journée lunaire (aussi équivalente à quatorze jours terrestres).

Depuis la Terre, nous voyons toujours la même face lunaire, car notre satellite naturel tourne sur lui-même dans le même temps qu’il tourne autour de notre planète. "La face cachée étant toujours orientée dans le sens opposé à la Terre, il n’y a pas de chemin direct pour transmettre les signaux, sauf à installer un relais ", explique l’astrophysicienne. La Chine a donc lancé en mai dernier un satellite nommé Queqiao, positionné en orbite lunaire de manière à relayer les ordres et les données échangées entre la Terre et son robot lunaire. L'appareil s'est placé sur une orbite autour du point de Lagrange L2 du système Terre-Lune. "Depuis cette fenêtre, le satellite a en visibilité à la fois la Terre et le site d'atterrissage de Chang'e-4. C'est une idée très astucieuse. Elle démontre que la Chine peut aujourd'hui prétendre, sans avoir à rougir, au statut de grande puissance spatiale", souligne Athéna Coustemis. 

Un robot d'exploration va prendre des photos

Après son alunissage, Chang'e-4 va déployer ses panneaux solaires pour alimenter ses batteries. Il pourra ensuite libérer le robot d'exploration qui se trouve à son bord. Doté de caméras, l'engin de six roues pour un poids de 140 kg aura pour mission d'explorer la zone qui l'entoure et de prendre des photos du paysage. En utilisant son radar LPR (pour "Lunar Penetrating Radar"), il en profitera pour étudier les structures géologiques du sous-sol et cartographier le régolithe lunaire – une couche de poussière créée sous l'effet du bombardement incessant de micrométéorites, des rayons cosmiques et des particules provenant du vent solaire qui, au fil de milliards d'années, n'ont pas cessé de décomposer les roches de surface.

Pendant que son acolyte fera du tourisme, Chang'e-4 déploiera quant à lui ses instruments pour mener ses expériences scientifiques, en commençant par l'analyse de la composition du sol lunaire. Dans cette optique, il utilisera son dosimètre à neutrons, un instrument qui permet de mesurer la radiation. Objectif : voir  "s'il y a des métaux, des organiques ou des minéraux sous la surface de la Lune. Ou encore, quelle quantité d'eau est présente dans le régolithe lunaire, reprend Athéna Coustenis. "La structure géologique du sol lunaire est apparemment très différente de celle qu'on voit sur la face visible depuis la Terre. En l'étudiant, on va pouvoir en savoir davantage sur la formation de notre satellite naturel", ajoute la chercheuse. 

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Un spot idéal pour écouter l'Univers

Chang'e-4 aura également pour tâche de sonder l'univers. Pour ce faire, il utilisera un spectromètre, un instrument qui mesure les ondes radio. "C'est un site idéal pour effectuer des études de radioastronomie à basse fréquence, comme observer des éruptions solaires, par exemple. L'environnement n'est pas perturbé par les signaux radios artificiels terrestres. Cela va nous renseigner sur beaucoup de choses, aussi bien sur l'origine de l'univers que sur les premiers objets qui y sont apparus. Grâce à ces observations, on pourra remonter jusqu'à des époques primitives, lorsqu'il n'y avait pas encore d'étoiles dans le ciel", s'enthousiasme Athéna Coustemis.

Cultiver des plantes sur la Lune

Plus surprenant encore, le module spatial chinois aura l'honneur de devenir le premier robot à jardiner sur la Lune. L'engin embarque en effet trois kilogrammes de graines de pommes de terre et d'arabidopsis thalianas, une plante dont les propriétés biologiques en ont fait un organisme modèle de référence pour la recherche fondamentale. Les graines sont stockées avec des vers à soie, dans un compartiment où la température est maintenue entre 1 et 30°C. 

"Chang'e-4 va essayer de les faire pousser malgré l'environnement extrêmement poussiéreux à la surface de la Lune", reprend la chercheuse. En résumé, l’idée est que les plantes alimenteront en oxygène les vers à soie, ces derniers fourniront aux plantes le dioxyde de carbone et les nutriments nécessaires à leur développement à travers leurs déchets. "Nous voulons étudier la respiration de ces graines. Et savoir si la photosynthèse serait suffisante pour permettre à quoi que ce soit de pousser là-bas", ajoute-t-elle.

Notre expérience pourrait aider à accumuler des connaissances pour la construction d'une base lunaire et d'une résidence à long terme sur la Lune"- Liu Hanlong, vice-président de l'Université de Chongqing.

Pourquoi la pomme de terre et l'arabidopsis ? "Parce que la période de croissance d'arabidopsis est courte et facile à observer. Et la pomme de terre pourrait devenir une source majeure de nourriture pour les futurs voyageurs de l'espace", a répondu Liu Hanlong, directeur principal de l'expérience et vice-président de l'Université de Chongqing, cité par l'agence de presse chinoise Xinhua. "Notre expérience pourrait aider à accumuler des connaissances pour la construction d'une base lunaire et d'une résidence à long terme sur la Lune", a-t-il précisé.

La Chine a de grandes ambitions

Après Chang'e-4, Pékin prévoit déjà de lancer l’an prochain Chang’e-5 pour recueillir des échantillons et les ramener sur Terre. La Chine envisage également d'établir une base sur notre satellite naturel à l'horizon 2030. En parallèle, elle prépare une mission robotisée vers Mars. Depuis plusieurs années, l'Empire du Milieu investit des milliards d’euros dans son programme spatial, piloté par l’armée. "En dix ans, la Chine a fait pratiquement ce que le domaine spatial a mis cinquante ans à réaliser. C'est assez impressionnant", relève Athéna Coustenis. "Non pas sans aide", tient-elle néanmoins à rappeler. "Les Chinois ont copié beaucoup de technologies qui ont été développées dans le passé par les Russes, les Américains ou les Européens". Quoi qu'il en soit, le programme Chang'e est voué à être le premier d'une longue série.

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