La Chine a posé ce 3 janvier un atterrisseur et un rover sur la face cachée de la Lune : une première mondiale dont même les Américains ou les Russes ne peuvent se vanter. Alors que le monde s’apprête à célébrer les 50 ans de la mission Apollo 11, pourquoi l’empire du Milieu s’intéresse-t-il toujours autant à notre satellite ? Zoom sur les objectifs de la sonde Chang’e 4 et le programme lunaire chinois.

Vue d'artiste de l'alunisseur de la sonde Chang'e 4 : en métal doré, ses quatre pieds sur le sol martien au Soleil, avec le drapeau chinois fixé sur le devant.

Vue d’artiste de l’alunisseur de la mission chinoise Chang’e 4. Crédit : SASTIND/CASC

Premier alunissage sur la face cachée

Le saviez-vous ? La période de rotation de la Lune est parfaitement synchronisée avec sa période de révolution. C’est pourquoi un de ses deux hémisphères tourne sans cesse le dos à la Terre. La face cachée de la Lune, comme on l’appelle souvent, alimente tous les fantasmes depuis bien longtemps. Elle est montagneuse et accidentée, comporte des “mers” de basalte qui apparaissent foncées et possède énormément de cratères d’impacts de toutes tailles – dont le plus grand du Système solaire large de plus de 2500 km.

Ce début janvier 2019, ce sont les Chinois qui ont été les premiers à alunir dans cette zone encore mystérieuse par bien des aspects, photographiée pour la première fois par la mission russe Luna 3 en 1959. La sonde Chang’e 4, nommée après la déesse de la Lune dans la mythologie chinoise, a été lancée le 7 décembre 2018 et a voyagé cinq jours avant de se placer en orbite autour de notre satellite. Le 3 janvier, elle a déposé en douceur un atterrisseur et un rover dans le cratère Von Kármán. Une première historique !

Vue d'artiste de l'alunisseur de la sonde Change'e-4, qui a atterri sur la Lune début janvier : on voit le module sur le sol lunaire, arborant un drapeau chinois.

Vue d’artiste du rover de la sonde lunaire chinoise Chang’e 4. Crédit : SASTIND/CASC

Le module doit libérer un engin identique à Yutu – le rover de la sonde Chang’e 3 de précédente génération qui s’était posé sur la face visible de la Lune en 2013. Le nouveau véhicule roulant doit être piloté à l’aveugle, car aucune communication directe n’est possible entre la Terre et la face cachée de la Lune. La même problématique était survenue avec les rovers de la Nasa à la surface de Mars, à cause du temps de parcours des ondes jusqu’à la planète rouge.

La difficulté technique est donc un véritable challenge pour les ingénieurs chinois qui n’ont jusqu’à présent géré que des mises en orbite de sondes et alunissages sur la face visible. Afin d’échanger avec le rover et de relayer ses données vers la Terre, la Chine utilise le satellite Queqiao. Lancé en mai 2018, il est placé de façon à voir à la fois la Terre et le site d’atterrissage de Chang’e 4.

Schéma des communications de la mission Chang'e 4 : on y voit les interactions entre la Terre, le satellite relais, l'atterrisseur et le rover.

Schéma des communications de la mission Chang’e 4. Crédit : Loren Roberts (The Planetary Society) CC BY-SA 3.0

Chang’e 4 : les objectifs scientifiques

Les objectifs scientifiques de la mission Chang’e 4 sont multiples. Côté biologie, on trouve à bord de l’atterrisseur un caisson de 3 kg rempli de graines d’arabette des dames (petite plante ressemblant au chou et à la moutarde) et de pomme de terre.

L’expérience, élaborée conjointement par 28 universités, a pour but d’étudier la “respiration” des graines et la photosynthèse sur le sol lunaire. La température à l’intérieur de la mini-biosphère est maintenue entre 1 et 30°C, et l’hygrométrie, les apports en nutriments et la lumière sont contrôlés. Si les plantes parviennent à pousser, la germination et l’éclosion seront filmées par caméra et analysées depuis la Terre. De telles expériences ont déjà été réalisées dans la Station spatiale internationale (ISS), par exemple avec des salades.

Photo d'une salade cultivée dans la Station spatiale internationale, récoltée en octobre 2017.

Salade cultivée dans la Station spatiale internationale et récoltée en octobre 2017. Crédit : Nasa

Un dosimètre a lui pour mission de mesurer la quantité d’eau présente dans le régolithe lunaire – partie du sol recouvrant la roche-mère de la Lune sur une épaisseur de 3 à 8 m en moyenne – afin de préparer les futures missions habitées. Enfin, un spectromètre permettra d’étudier les interactions entre le vent solaire et la surface de notre satellite.

Le rover, quant à lui, doit fournir des données de radioastronomie. Il abrite également un radar pour étudier les structures géologiques du sous-sol et cartographier le régolithe, ainsi qu’un analyseur d’atomes neutres qui se focalisera sur les structures souterraines proches de la surface.

L’ambitieux programme lunaire chinois

Le contenu de la mission Chang’e 4 est au cœur de l’ambitieux programme lunaire chinois. En effet, l’agence spatiale chinoise ou CNSA (China National Space Administration) souhaite sonder en détail le sous-sol lunaire car elle convoite ses ressources minières. À l’horizon 2030, la Chine prévoit notamment une exploitation commerciale de l’hélium 3, un gaz léger et non radioactif, rare sur notre planète, qui permettrait de générer beaucoup d’énergie. Les expériences de biologie et la recherche d’eau dans le régolithe sont elles destinées à préparer l’établissement d’une base permanente sur la Lune, toujours d’ici une douzaine d’années.

Vue d'artiste d'une base lunaire chinoise : on y voit un bâtiment futuriste, des routes et des petits véhicules, avec la Terre en fond.

Vue conceptuelle d’une future base lunaire chinoise. Crédit : Chinese Academy of Space Technology

Pour atteindre ses objectifs, la Chine ne lésine pas sur les moyens. Désormais acteur à part entière de l’industrie spatiale, le pays investit des milliards dans son programme piloté par l’armée et n’a rien à envier aux États-Unis ou à la Russie. Il développe son propre système de géolocalisation (Beidou), prépare l’envoi d’un robot sur Mars et a dévoilé en novembre une réplique de sa première grande station spatiale. Le “Palais céleste” devrait être assemblé aux alentours de 2022 et potentiellement succéder à l’ISS, dont la retraite est programmée pour 2024.

Le programme lunaire Chang’e est donc à l’image de tous les autres projets spatiaux de l’empire du Milieu : téméraire. Depuis 2007, Chang’e s’est concrétisé par le lancement via des fusées chinoises “Longue Marche” de trois sondes spatiales (Chang’e 1, 2 et 3) et l’alunissage du robot explorateur Chang’e 3 en 2013. Cette opération n’avait pas été réitérée depuis la sonde soviétique Luna 24 en 1976.

Photo réelle de l'atterrisseur Chang'e 3 prise par le rover Yutu. On le voit petit, perdu dans l'immensité lunaire.

L’atterrisseur Chang’e 3 vu par le rover Yutu dans la mer des Pluies. Crédit : Chinese Academy of Sciences

Aujourd’hui, c’est Chang’e 4 qui fait parler d’elle. Et demain, la prochaine étape sera de ramener un échantillon de roche lunaire sur Terre. Cet exploit n’a pas été réalisé depuis la dernière mission habitée Apollo 17 de la Nasa en 1972.

Chang’e 5 devrait ainsi quitter la Terre cette année à bord du nouveau lanceur lourd chinois Longue Marche 5. La sonde spatiale sera dotée d’un atterrisseur capable de collecter jusqu’à 2 kg d’échantillons lunaires, et d’un engin pour redécoller et revenir sur la planète bleue. En 1972, les astronautes américains Eugene Cernan et Harrison Schmitt avaient eux rapporté 111 kg de roches lunaires, un record. Chang’e 6, l’exemplaire de rechange de Chang’e 5, sera probablement lancé par la suite.

Photo de Harrison Schmitt en combinaison spatiale, au Soleil, qui ramasse des échantillons lunaires en 1972 (mission Apollo 17).

Mission Apollo 17 : Harrison Schmitt ramasse des échantillons lunaires en 1972. Crédit : Nasa

L’Europe a quitté la course à l’exploration lunaire en 2004, après l’envoi de sa première et dernière sonde en orbite autour de notre satellite : Smart 1. États-Unis, Russie, Inde, Japon, Corée du Sud… Tous les autres y vont de leur petite mission lunaire. Mais les premiers alunissages ne sont pas prévus avant la fin de l’année (Inde), 2020 (Russie) ou 2021 (Japon). Dans le domaine de l’exploration lunaire, robotique ou habitée, la Chine semble donc bien avoir pris une longueur d’avance.