La NASA se prépare à renvoyer des humains sur la Lune. Crédit d'image: Pat Rawlings / SAIC. Cliquez pour agrandir.
La prochaine fois que vous regarderez la Lune, faites une pause pendant un moment et laissez cette pensée pénétrer: les gens ont réellement marché sur la Lune, et en ce moment les roues sont en mouvement pour y envoyer à nouveau des gens.
Les objectifs sont cette fois plus ambitieux qu'ils ne l'étaient à l'époque du programme Apollo. La nouvelle Vision de l'exploration spatiale de la NASA énonce une stratégie à long terme de retour sur la Lune comme étape vers Mars et au-delà. La Lune, si proche et accessible, est un endroit idéal pour essayer de nouvelles technologies essentielles à la vie dans des mondes extraterrestres avant de s'aventurer à travers le système solaire.
La question de savoir si une base lunaire se révélera réalisable dépend en grande partie de la question de l'eau. Les colons ont besoin d'eau pour boire. Ils ont besoin d'eau pour faire pousser des plantes. Ils peuvent également séparer l'eau pour produire de l'air (oxygène) et du carburant de fusée (oxygène + hydrogène). De plus, l'eau est étonnamment efficace pour bloquer le rayonnement spatial. Entourer la «base de quelques pieds d'eau aiderait à protéger les explorateurs des éruptions solaires et des rayons cosmiques.
Le problème est que l'eau est dense et lourde. En transporter de grandes quantités de la Terre à la Lune coûterait cher. Le règlement de la Lune serait tellement plus facile si l'eau était déjà là.
C’est possible: les astronomes pensent que les comètes et les astéroïdes qui ont frappé la Lune il y a des éons ont laissé de l’eau derrière eux. (La Terre peut avoir reçu son eau de la même manière.) L'eau sur la Lune ne dure pas longtemps. Il s'évapore au soleil et dérive dans l'espace. Ce n'est que dans l'ombre de cratères froids profonds que vous pourriez vous attendre à en trouver, gelés et cachés. Et en effet, il peut y avoir des dépôts de glace à ces endroits. Dans les années 1990, deux vaisseaux spatiaux, Lunar Prospector et Clementine, ont trouvé des signes alléchants de glace dans des cratères ombragés près des pôles de la Lune, peut-être jusqu'à un kilomètre cube. Les données n'étaient cependant pas concluantes.
Pour savoir si la glace lunaire est vraiment là, la NASA prévoit d'envoyer un éclaireur robotique. Le Lunar Reconnaissance Orbiter, ou «LRO» en abrégé, devrait être lancé en 2008 et tourner autour de la Lune pendant un an ou plus. Portant six instruments scientifiques différents, le LRO cartographiera l'environnement lunaire avec plus de détails que jamais.
«Il s'agit de la première d'une série de missions», explique Gordon Chin, scientifique de projet pour LRO au Goddard Space Flight Center de la NASA. «Plus de robots suivront, environ un par an, menant au vol habité» au plus tard en 2020.
Les instruments du LRO feront beaucoup de choses: ils cartographieront et photographieront la Lune en détail, échantillonneront son environnement de rayonnement et, surtout, chasseront l'eau.
Par exemple, le projet de cartographie Lyman-Alpha (LAMP) du vaisseau spatial tentera de regarder dans l'obscurité des cratères ombragés en permanence aux pôles de la Lune, à la recherche de signes de glace s'y cachant.
Comment LAMP peut-il voir dans le noir? En recherchant la faible lueur de la lumière des étoiles réfléchie.
LAMP détecte une gamme spéciale de longueurs d'onde de lumière ultraviolette. Non seulement la lumière stellaire est relativement brillante dans cette gamme, mais aussi l'hydrogène gazeux qui imprègne l'univers rayonne également dans cette gamme. Pour le capteur de LAMP, l'espace lui-même est littéralement brillant dans toutes les directions. Cet éclairage ambiant peut suffire à voir ce qui se cache dans la noirceur d'encre de ces cratères.
«De plus, la glace d'eau a une« empreinte digitale »spectrale caractéristique dans cette même gamme de lumière ultraviolette, nous allons donc obtenir des preuves spectrales de la présence de glace dans ces cratères», explique Alan Stern, scientifique au Southwest Research Institute et directeur enquêteur pour LAMP.
Le vaisseau spatial est également équipé d'un laser qui peut projeter des impulsions de lumière dans des cratères sombres. L'objectif principal de l'instrument, appelé l'altimètre laser à orbite lunaire (LOLA), est de produire une carte de contour très précise de la Lune entière. En prime, il mesurera également la luminosité de chaque réflexion laser. Si le sol contient des cristaux de glace, aussi peu que 4%, le pouls de retour serait nettement plus lumineux.
LOLA ne peut à elle seule prouver la présence de glace. «Tout type de cristaux réfléchissants pourrait produire des impulsions plus lumineuses», explique David Smith, chercheur principal pour LOLA au Goddard Space Flight Center de la NASA. "Mais si nous ne voyons des impulsions plus brillantes que dans ces ombres permanentes, nous soupçonnons fortement la glace."
Un des instruments de LRO, nommé Diviner, cartographiera la température de la surface de la Lune. Les scientifiques peuvent utiliser ces mesures pour rechercher des endroits où la glace pourrait exister. Même dans l'ombre permanente des cratères polaires, les températures doivent être très basses pour que la glace résiste à l'évaporation. Ainsi, Diviner fournira une «vérification de la réalité» pour les autres instruments sensibles à la glace du LRO, identifiant les zones où les signes positifs de glace n'auraient aucun sens car la température est tout simplement trop élevée.
Une autre vérification de la réalité proviendra du Détecteur de neutrons d'exploration lunaire (LEND) du LRO, qui compte les neutrons projetés hors de la surface lunaire. Pourquoi la Lune émet-elle des neutrons? Et qu'est-ce que cela a à voir avec l'eau? La Lune est constamment bombardée de rayons cosmiques, qui produisent des neutrons lorsqu'ils touchent le sol. Les composés contenant de l'hydrogène comme le H2O absorbent les neutrons, donc une immersion dans le rayonnement neutronique pourrait signaler une oasis… en quelque sorte. LEND est développé par Igor Mitrofanov de l'Institut de recherche spatiale de l'Agence spatiale fédérale de Moscou.
"Il existe une forte synergie entre les différents instruments de LRO", note Chin. "Aucun de ces instruments ne pourrait à lui seul fournir des preuves définitives de la présence de glace sur la Lune, mais s'ils pointent tous vers de la glace dans la même zone, ce serait convaincant"
Chin souligne également une autre raison pour laquelle trouver de la glace près des pôles de la Lune serait excitant:
Non loin de certains cratères ombragés en permanence se trouvent des régions montagneuses exposées à la lumière solaire permanente, connues sous le nom romantique de «pics de soleil éternel». En théorie, une base lunaire pourrait être placée sur l'un de ces pics, fournissant aux astronautes une énergie solaire constante, non loin des cratères-vallées ci-dessous, riche en glace et prête à être exploitée.
Vœu pieux? Ou un plan raisonnable? Lunar Reconnaissance Orbiter transmettra la réponse.
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