Le 3 janvier 2019, la Chine a posé un atterrisseur et un rover sur la face cachée de la Lune : une première historique. Alors pourquoi l’empire du Milieu s’intéresse-t-il toujours autant à notre satellite ? Zoom sur les missions Chang’e 4, Chang’e 5 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 2 500 kilomètres.

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 2019, 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 a libéré 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 est 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 a été un véritable challenge pour les ingénieurs chinois, qui n’avaient jusqu’à présent géré que des mises en orbite de sondes et des alunissages sur la face visible. Afin d’échanger avec le rover et de relayer ses données vers la Terre, la Chine a utilisé 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 : premiers résultats

Les premiers résultats de la mission ont été publiés début 2020. Les scientifiques sont parvenus à obtenir une image jusqu’à 40 mètres sous la surface du sol lunaire, soit trois fois plus profondément que Chang’e 3. Les données du rover ont ainsi permis d’identifier trois couches.

La première couche jusqu’à 12 mètres, assez uniforme, est très transparente aux ondes radio et correspond au régolithe, la poudre compacte où les particules restent imbriquées les unes dans les autres et dont la roche-mère de la Lune est recouverte.

La seconde couche est plus irrégulière, avec un mélange de zones complexes où les ondes rebondissent, et de zones plus uniformes. Pour les scientifiques chinois, elle est remplie de gros rochers entrecoupés par de fines couches de matériaux fins.

Tous ces éléments laissent penser que cette accumulation serait “probablement la conséquence d’une jeune galaxie agitée, lorsque des météores et d’autres débris spatiaux sont fréquemment venus frapper la Lune. Le site d’impact éjectait de la matière vers d’autres zones, créant ainsi une surface cratérisée au-dessus d’un sous-sol avec différentes couches“.

Toutefois, les mesures indiquent “un contexte géologique totalement différent pour les deux sites d’atterrissage”, en comparaison avec Chang’e 3 qui se trouve dans la Mer des Pluies. L’analyse ne peut donc être généralisée à l’ensemble de la Lune.

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

Par ailleurs, un dosimètre a pour mission de mesurer plus précisément la quantité d’eau présente dans le régolithe lunaire, afin de préparer les futures missions habitées. Enfin, un spectromètre étudie les interactions entre le vent solaire et la surface de notre satellite.

Début avril 2021, la sonde et le rover entamaient leur 29e jour lunaire d’analyses scientifiques, après plus de 825 jours terrestres passés à la surface de notre satellite. À noter que depuis son atterrissage, le rover a parcouru un peu plus de 680 mètres.

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. La recherche d’eau dans le régolithe est elle destinée à préparer l’établissement d’une base permanente sur la Lune, toujours d’ici une dizaine 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 en effet 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 système de géolocalisation (Beidou), conçoit son propre modèle de station spatiale, et est parvenu le 10 février 2021, à satelliser la sonde Tianwen-1 autour de Mars, une semaine avant l’atterrissage du rover Perseverance de la Nasa.

La Chine est ainsi devenu le sixième nation à rejoindre Mars après les États-Unis, la Russie, l’Europe, l’Inde et les Émirats arabes unis (qui l’ont fait seulement quelques heures avant avec l’orbiteur Al-Amal). Mais surtout, entre mai et juin 2021, Tianwen-1 doit larguer un atterrisseur et un véhicule motorisé à la surface de Mars, prouesse technologique que seuls les États-Unis ont réussi à accomplir jusqu’à présent…

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

Le programme lunaire Chang’e est 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.

Aujourd’hui, c’est Chang’e 5 qui fait parler d’elle. Fin 2020, cette mission chinoise a en effet réussi à rapporter sur Terre des échantillons de la Lune. Après les États-Unis et la Russie, la Chine est le troisième pays à réussir un tel exploit, qui n’avait pas été reproduit depuis la dernière mission habitée Apollo 17 en 1972.

Photo de la sonde Chang'e 5 après son retour sur Terre. On la voit dans la neige, la nuit, capsule brûlée de couleur marron, entourée de trois scientifiques et ingénieurs habillés chaudement.
Chang’e 5 après son atterrissage dans la région chinoise de Mongolie Intérieure (17 décembre 2020). Crédit : CNSA

Les astronautes américains Eugene Cernan et Harrison Schmitt avaient alors rapporté 111 kilogrammes de roches lunaires, un record. Chang’e 5 avait tablé sur 2 kilogrammes, mais la masse effectivement rapportée n’est pas connue. 

Chang’e 6, l’exemplaire de rechange de Chang’e 5, avait été conçu en cas d’échec de la mission, mais sera bel et bien lancé en 2024 et peut-être même dès 2023.

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, Émirats arabes unis, Japon, Corée du Sud… Tous les autres y vont de leur petite mission, robotique ou habitée. Et la Chine, somme toute, n’est pas en reste.

Pour en savoir plus, découvrez nos dossiers sur la structure de la Lune, les missions Apollo et les futures missions d’exploration humaine de notre satellite.