On The Moon Again !!

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La Lune

Le programme Apollo

Programme chinois d'exploration lunaire

La Lune

Caractéristiques de la Lune

Taille (diamètre)3 476 km, soit environ le quart de la taille de la Terre

Masse 7 347 × 1022 kg, soit 1/81 de la masse de la Terre

Longueur de l'année (période orbitale) : 27,3 jours

Distance moyenne de la Terre : 384 400 km

Température Entre -248 et 123 °C

Formation

La Lune est un astre rocheux en orbite autour de la planète Terre. Elle a probablement été créée par la collision entre un très gros astéroïde (de la taille de Mars) et la Terre il y a 4,5 milliards d'années. Les débris de l'impact se sont agglomérés pour créer notre satellite naturel, la Lune. La formation simultanée de la Terre et de la Lune explique pourquoi les deux ont un grand nombre d'éléments en commun.

Orbite

La période de rotation et la période de révolution de la Lune autour de la Terre sont parfaitement synchronisées. On dit alors que la Lune est en rotation synchrone (en anglais seulement) avec la Terre. C'est pourquoi on voit toujours la même face de la Lune depuis la Terre.

Surface

La surface de la Lune est parsemée de cratères créés par les astéroïdes qui l'ont percutée pendant des milliards d'années. Elle n'a pas véritablement d'atmosphère et n'a ni eau liquide ni végétation. C'est pourquoi les cratères lunaires ne s'érodent pas au fil temps et leur apparence ne change pas. La Lune est donc comme un témoin du passé à l'échelle cosmique. En l'étudiant, les scientifiques pourront en apprendre davantage sur l'histoire de tout le Système solaire.

La face visible de la Lune à partir de données collectées par des instruments à bord du Lunar Reconnaissance Orbiter, un engin spatial robotisé de la NASA. (Source : NASA/Goddard Space Flight Center et Université d'État de l'Arizona.)

Éclipses

La Lune ne produit pas sa propre lumière, mais agit comme un miroir qui réfléchit la lumière du Soleil. Selon l'alignement de la Lune, de la Terre et du Soleil, la Terre peut projeter une ombre sur la Lune, ce qui réduit sa clarté. C'est ce que l'on appelle une éclipse lunaire. Pendant une éclipse totale, une partie de la lumière du Soleil peut toutefois traverser l'atmosphère terrestre.

Voilà pourquoi la Lune se teinte alors de rouge : la lumière bleue des rayons du Soleil est diffusée par l'atmosphère de la Terre, contrairement à la lumière rouge, qui passe à travers.

Quand la Lune, la Terre et le Soleil s'alignent parfaitement, la Terre projette son ombre sur la Lune et cause une éclipse lunaire. Si l'éclipse est totale, la Lune prend une couleur rouge. (Source : NASA.)

Exploration de la Lune

La Lune est, après la Terre, le corps céleste le plus exploré du Système solaire. Le premier engin spatial envoyé sur la Lune est la sonde soviétique appelée Luna 2. Elle s'y est écrasée le 14 septembre 1959.

Pendant la décennie suivante, les États-Unis et l'Union soviétique se livrent concurrence pour la conquête de l'espace. Le point culminant de cette course a été l'atterrissage sur la Lune le 20 juillet 1969 de deux astronautes américains, Neil Armstrong et Buzz Aldrin.

Entre 1969 et 1972, douze hommes ont marché sur la Lune dans le cadre du programme Apollo. Depuis, plusieurs pays ont lancé des satellites qui ont orbité autour la Lune, ou encore des atterrisseurs ou des rovers pour étudier sa surface. Des scientifiques ont même pu étudier des pierres lunaires rapportées sur Terre dans le cadre de plusieurs missions.

Gros plan de la surface de la Lune capté depuis l'orbite lunaire. (Source : NASA.)

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Le Programme Apollo

Sources : Les Vaisseaux du programme Apollo / article écrit par : Philippe VOLVERT

Les vaisseaux du programme Apollo

Historique d'Apollo

A lendemain du vol d'Alan Shepard à bord du vaisseau Mercury, le Président américain John F. Kennedy demande à la NASA d'envoyer un homme sur la Lune avant la fin de la décennie et de le ramener sur Terre sain et sauf. Cette décision est la réponse américaine au programme spatial soviétique qui semblait plus performant que celui des américains. A cette époque, l'Union Soviétique s'était adjugée toutes les grandes premières: Premier satellite, premier homme dans l'espace, première sonde sur la Lune. Les Américains étaient sans cesse les seconds sur le podium.

Après consultations de ses conseillers et des spécialistes du programme spatial, la Lune semblait être la cible parfaite pour le Président américain s'il voulait laver les différents affronts que les Etats-Unis ont essuyés. Dès lors, la course à la Lune allait devenir une priorité nationale et un budget en conséquence allait être débloqué pour parvenir à réussir le défi lancé le 25 mai 1961 au Congrès.

En parallèle à Gemini, la NASA conçoit le programme Apollo qui va nécessiter des nouvelles infrastructures gigantesques (Kennedy Space Center), un nouveau lanceur ultra-puissant (Saturn V) mais aussi des vaisseaux pilotés par les astronautes (capsule Apollo et module lunaire).

Le point d'orgue du programme Apollo est sans conteste l'Homme sur la Lune, comme ici avec la mission Apollo 16 - Photo NASA/Lunar and Planetary Institute (Agrandir)

Pour Apollo, la NASA a repris l'idée d'un vaisseau comprenant deux sections distinctes, à l'instar de ce qui était prévu pour Gemini.

Le vaisseau Apollo comprend:

Un module de service qui regroupe toute la partie propulsion, les piles à combustibles qui servent à l'alimentation en électricité, les réservoirs d'hydrogène et d'oxygène utilisés pour la production en eau et le renouvellement de l'atmosphère de la cabine, les antennes.

Un module de commande dans lequel vit l'équipage pendant la mission. Dotée d'un bouclier thermique, il est le seul élément récupéré de la fusée. A son sommet est logé un sas qui permet aux astronautes de passer dans l'autre vaisseau auquel il est amarré, notamment le module lunaire.

Après une série de vols d'essai, le vaisseau Apollo est déclaré apte pour embarquer un équipage. Le 27 janvier 1967, les astronautes Guss Grissom, Edward White et Roger Chaffee sont à bord du vaisseau Apollo 1 pour une simulation au sol lorsqu'un incendie éclate à bord de la capsule. L'équipage est tué avant qu'il n'ait pu s'échapper, stoppant net le programme pour plusieurs mois. Il faudra près de deux ans à la NASA pour corriger les différents problèmes qui ont conduits à l'accident. Ce n'est qu'en octobre 1968 qu'un premier équipage s'envole dans l'espace à bord d'Apollo 7. Cette mission sera suivie par quatre autres qui aboutiront en juillet 1969 au débarquement de l'Homme sur la Lune avec Apollo 11. Les missions se succèderont ensuite à un rythme moins soutenu jusqu'à Apollo 17, la dernière dédiée à l'exploration lunaire par des astronautes.

Les missions lunaires habitées d'Apollo

Janvier 1967: Incendie à bord d'Apollo 1

Octobre 1968: Apollo 7 en orbite terrestre

Décembre 1968: Apollo 8 en orbite lunaire

Mars 1969: Apollo 9 pour tester le module lunaire en orbite terrestre

Mai 1969: Apollo 10 est une répétition générale du débarquement lunaire sans atterrissage sur la Lune

Juillet 1969: Apollo 11, premier débarquement sur la Lune

Novembre 1969: Apollo 12, second débarquement sur la Lune

Avril 1970: Apollo 13, le débarquement sur la Lune est abandonné suite à une explosion d'un réservoir d'oxygène. L'équipage est rapatrié d'urgence sur Terre

Janvier 1971: Apollo 14 reprend les objectifs d'Apollo 13

Juillet 1971: Apollo 15, quatrième débarquement sur la Lune

Avril 1972: Apollo 16, cinquième débarquement sur la Lune

Décembre 1972: Apollo 17, sixième et dernier débarquement sur la Lune

Après Apollo 11, le Congrès américain décide de supprimer plusieurs missions d'exploration lunaire. Toutefois, le programme Apollo ne s'arrête pas avec Apollo 17. Un troisième étage de la fusée Saturn V est transformé en laboratoire orbital. Trois équipages y séjourneront, transportés par des vaisseaux Apollo.

Une ultime mission Apollo est réalisée conjointement avec l'Union Soviétique. Dans le cadre d'un accord bilatéral, un vaisseau Apollo s'amarre à un vaisseau Soyuz en juillet 1975. Plus aucun américain ne volera dans l'espace jusqu'à l'avènement de la navette spatiale en 1981.

Architecture d'Apollo

Module de commande en chiffres

Nombre de passager: jusqu'à 3

Masse totale: 14 690 kg

Hauteur totale (avec tour de sauvetage): 21,08 m

Hauteur totale (sans tour de sauvetage): 11,02 m

Diamètre du module de commande: 3,93 m

Hauteur du module de commande: 3,65 m

Masse du module de commande: 5 806 kg

Volume habitable: 6,17 m3

Longueur module service: 7,37 m

Diamètre du module de service: 3,93 m

Masse du module de service: 2 270 kg

Le vaisseau Apollo en configuration pour son lancement dans l'espace - Photo NASA/P. Volvert (Agrandir)

Module lunaire en chiffres

Nombre de passager: jusqu'à 2

Hauteur totale: 8,74 m

Masse totale: 15 103 kg (Apollo 11)

Hauteur module de descente: 3,18 m

Largeur module de descente: 4,22 m

Masse du module de descente: 10 403 kg

Hauteur module de remontée: 2,82 m

Largeur module de remontée: 3,96 m

Masse du module de remontée: 4 700 kg

Volume habitable: 4,88 m3

Le vaisseau Apollo en configuration pour son lancement dans l'espace - Photo J. Ortmann/P. Volvert

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Programme chinois d'exploration lunaire

Logo du programme.

Le programme chinois d'exploration lunaire (chinois : 中国探月 ; pinyin : Zhōngguó Tànyuè), populairement connu sous le nom de Programme Chang'e (de Chang'e, déesse de la Lune dans la mythologie chinoise) ou par l'acronyme CLEP (de l'anglais Chinese Lunar Exploration Program), mené par la CNSA, l'agence spatiale chinoise, a pour but l'étude et l'exploration de la Lune par des robots, puis, à l'horizon 2025-2030, par des missions spatiales habitées. Ce programme s'est concrétisé, jusqu'en 2019, par le lancement par des fusées Longue Marche de trois sondes spatiales Chang'e depuis 2007, l'atterrissage d'un robot explorateur en 2013 et la mission Chang'e 4, qui est la première mission humaine à se poser sur la face cachée de la Lune.

Ce programme permet à la Chine de développer et de maîtriser des technologies clés dans le domaine astronautique telles que le contrôle de trajectoire orbitale, le contrôle d'attitude ou les communications longue-portée.

Phase 1 : Les sondes orbitales lunaires

Le 24 octobre 2007, la sonde spatiale orbitale Chang'e 1 est lancée depuis le Centre spatial de Xichang par une fusée Longue Marche 3A. Elle a pour objectif de cartographier et modéliser en trois dimensions certaines régions de la Lune. Au total, 1,37 téraoctet de données ont été transférées à la Terre au cours de cette mission.

Une deuxième sonde orbitale, Chang'e 2, a été lancée le jour de la fête nationale chinoise, le 1er octobre 2010 à 18 h 59, au moyen d'une fusée Longue Marche 3C depuis le Centre spatial de Xichang, dans la province du Sichuan. La sonde a été directement placée sur une trajectoire de transfert Terre-Lune sans passer par l'orbite terrestre. Elle est entrée en orbite le 6 octobre 2010. Une des possibilités prévues était que la sonde se pose sur la Lune à la fin de sa mission, mais elle a été mise sur une orbite de rencontre avec l'astéroïde géocroiseur Toutatis. Chang'e 2 rencontra l'astéroïde le 13 décembre 2012 et parvint à prendre des images avec une résolution maximale de 10 mètres par pixel.

Phase 2 : Analyse in situ

Le 1er décembre 2013, la Chine a lancé Chang'e 3 à bord d'une fusée Longue Marche 3B, a atterri sur la Lune le 14 décembre 2013. Il transportait un atterrisseur doté d'instruments scientifiques et un rover lunaire de 140 kg nommé Yutu, capable de se déplacer sur une zone de 3 kilomètres carrés autour de son point d'atterrissage et d'étudier le terrain au cours d'une mission de 3 mois. Il s'agit du premier atterrissage en douceur (sans destruction de l'alunisseur) depuis la sonde Soviétique Luna 24 en 1976.

La sonde spatiale Chang'e 4 a été construite initialement pour servir de doublure en cas d'échec de Chang'e 3. Compte tenu du succès de cette mission, Chang'e 4 reçut pour objectif d'atterrir sur la face cachée de la Lune et d'explorer sa surface. Un satellite de télécommunications, baptisé Queqiao a été placé quelques mois plus tôt au point de Lagrange L2 du système Terre-Lune pour jouer le rôle de relais, la Lune faisant obstacle aux communications entre Chang'e 4 et la Terre. Chang'e 4 a été lancé le 8 décembre 20183 le 3 janvier 20194 et a atterri le 2 janvier 2019 pour mener une exploration avec son rover. Il s'agit du premier atterrissage d'un engin spatial sur cette face de la Lune.

Phase 3 : Retour d'échantillons

a troisième phase du programme lunaire chinois a pour objectif de ramener un échantillon de roches lunaires sur Terre3 :

Queqiao a été lancé le 23 octobre 2014. Il a été conçu pour tester la capsule de retour des échantillons lunaires. Il a été jusqu'au point de Lagrange L2 et en est revenu. Le module de service est sur une orbite lunaire et cartographie des zones de la surface de la Lune pour l'atterrissage de Chang'e 5 ;

Chang'e 5 a été lancé le 23 novembre 2020 à bord du lanceur lourd Longue Marche 5. La sonde spatiale s'appuie sur les développements mis au point dans le cadre des missions précédentes, avec un atterrisseur capable de collecter jusqu'à 2 kg d'échantillons lunaires et un engin capable de redécoller du sol lunaire et de les ramener sur Terre. Le 16 décembre 2020 1 731 grammes ont été récupérés en Mongolie intérieure.

Chang'e 6 est l'exemplaire de rechange de la sonde Chang'e 5. Il est probable qu'elle sera lancée par la suite.

Phases ultérieures

La Chine envisage le lancement de missions habitées vers la Lune à l'horizon 2025-2030. À propos de cette étape, Ouyang Ziyuan (en), le scientifique en chef du projet d'orbiteur lunaire a déclaré en septembre 2012 :

« Envoyer un homme sur la lune est un programme systématique très compliqué, composé de nombreux défis techniques à résoudre, y compris ceux liés à la conduite des sorties extravéhiculaires, à l'amarrage, à rester sur la Lune et au retour sur Terre. [...] La Chine n'effectuera pas d'atterrissage habité sur la Lune tant qu'elle ne maîtrise pas toutes ces technologies essentielles8. »

Le 24 avril 2019, le directeur de l'Administration nationale de l'espace, Zhang Kejian, cité par l'agence de presse Chine nouvelle, a néanmoins réaffirmé : « La Chine ambitionne de bâtir une station de recherche scientifique dans les régions du pôle sud de la Lune et de réaliser des missions lunaires habitées dans une dizaine d'années. »9

Les vols habités vers et sur la Lune s'opèreraient avec un lanceur super lourd (70 à 130 tonnes en orbite basse) : la fusée Longue Marche 9. Le 24 février 2021, Wu Yanhua, administrateur adjoint de l’agence spatiale chinoise (CNSA), annonce que le projet d'élaboration de ce lanceur est en bonne voie et qu'il devrait être prochainement approuvé officiellement.

Liste des missions

MissionDate de lancementLanceurNoteStatut

Chang'e 124 octobre 2007Longue Marche 3A     Orbiteur lunaire    Succès

Chang'e 21er octobre 2010Longue Marche 3C    Orbiteur lunaire    Succès

Chang'e 31er décembre 2013Longue Marche 3B  Atterrisseur avec astromobile (Yutu)    Succès

Chang'e 5 T123 octobre 2014Longue Marche 3C    Démonstrateur technologique    Succès

Chang'e 47 décembre 2018Longue Marche 3B    Atterrisseur avec astromobile (Yutu 2)    Succès

Chang'e 523 novembre 2020Longue Marche 5    Mission de retour d'échantillons    Succès

Chang'e 62024Longue Marche 5    Mission de retour d'échantillons    Prévu

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