Chang’e-4 : la Chine en route pour la Lune

Vendredi 7 décembre a vu le début réussi de la mission chinoise Chang’e-4 avec son décollage à 18h23 UTC à bord d’une Long March 3B depuis le centre de lancement des Satellites de Xichang.

Décollage Long March 3B / Chang’e-4 le 7/12/2018  (credit Xinhua / Jiang Hongjing)

Moins d’une heure après le décollage, la China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC), principal contributeur au programme spatial chinois, annonçait que Chang’e-4 avait été placé avec succès sur une orbite d’injection trans-lunaire avec un périgée à 200 km  et un apogée à environ 420 000 km. L’engin spatial va effectuer désormais un voyage de cinq jours vers la Lune avant l’injection en orbite lunaire prévue le 11 décembre.

 

Une 2e mission lunaire robotique chinoise qui pourrait être une première mondiale

Après l’atterrissage réussi de Chang’e-3 en décembre 2013 sur le sol lunaire [La Chine sur la Lune], Chang’e-4 va tenter de se poser une nouvelle fois sur la Lune, mais cette fois-ci sur la face cachée du satellite naturel de la Terre.

Pour rappel, La Lune possède une rotation synchrone avec celle de la Terre, c’est-à-dire qu’elle met autant de temps à tourner autour de son propre axe qu’à tourner autour de la Terre et donc présente toujours le même côté face à la Terre. L’autre face, dont la majeure partie ne peut pas être vue depuis la Terre, est appelée la face cachée.

Le verrouillage gravitationnel conduit la Lune à avoir un mouvement de rotation sur son axe en autant de temps que ce qu’elle met pour parcourir une orbite autour de la Terre. En dehors des effets de libration, cela mène la Lune à avoir toujours la même face orientée vers la Terre, comme montré sur l’animation de gauche (Lune montrée en vue polaire, dessin pas à l’échelle).  Si la Lune ne tournait pas du tout sur elle-même, elle montrerait régulièrement sa face « avant » et sa face « arrière » lors d’une révolution, comme illustré sur l’animation de droite (source Wkipedia)

Les premières images de la face cachée de la Lune viennent de la sonde soviétique Luna 3 en 1959.

Première image de la face cachée de la Lune par LUNA 3 (source NASA)

La topographie de la face cachée de la Lune est beaucoup plus accidentée que la face visible. Cette dernière est caractérisée par de vastes « mers » lisses, qui peuvent être vues depuis la Terre à l’œil nu. La face cachée contient peu de telles « mers » et la mission Chang’e-4 pourrait apporter des réponses à cette différence.

Le site d’atterrissage cible prévu pour Chang’e-4 se situe au niveau du bassin Pôle Sud-Aitken, un ancien cratère d’impact d’une largeur de 2 500 kilomètres et d’une profondeur de 12 kilomètres, qui présente un grand intérêt scientifique car il pourrait contenir des matériaux exposés provenant du manteau supérieur de la Lune.

Mosaïque d’images de la sonde américaine LRO centrée sur le milieu du bassin Aitken (credit NASA/GSFC/Arizona State University)
C’est un cratère formé ultérieurement, nommé Von Kármán (d’après le nom du scientifique cofondateur du Jet Propulsion Laboratory), d’un diamètre de 186 km, qui devrait être la cible de l’atterrisseur.
Le rectangle blanc indique la zone d’atterrissage de Chang’e-4 dans le cratère Von Kármán, selon un article de Huang Jun et al, 2018.

Mais si les observations faites avant l’atterrissage montrent un trop grand risque pour l’atterrisseur et n’est pas assez praticable pour le rover, les responsables chinois pourraient décider d’un autre lieu d’alunissage.

Un satellite relais pour assurer les télécommunications

Pour réussir l’atterrissage et la mission sur place, comme Chang’e-4 se trouvera sur la face cachée de la Lune, hors de portée des antennes terrestres, la Chine a procédé le 21 mai dernier au lancement du satellite relais « Queqiao ». Le satellite a réussi à entrer en orbite autour du deuxième point de Lagrange (L2) du système Terre-Lune situé à environ 455 000 km de la Terre.  En orbite, le satellite relais peut « voir » la Terre et la face cachée de la Lune. La gravité de la Terre et celle de la Lune équilibrent le mouvement orbital du satellite et le rend très économe en carburant. Il assurera donc le transfert des communications entre Change’4 et les stations sol chinoises.

Lancement le 21/05/2018 du satellite relais Queqiao

 

Chang’e-4 la doublure améliorée

Chang’e-4, un atterrisseur et un rover, est en fait une doublure de la mission Chang’e-3. En cas d’échec de Chang’e-3, les Chinois étaient capables d’envoyer rapidement une deuxième mission construite en même temps que la première. Le succès ayant été au rendez-vous, les responsables chinois ont décidé d’attendre pour lancer la mission pour un objectif plus ambitieux et permettre l’amélioration du rover.

Image d’artiste de l’atterrisseur de la mission Chang’e4 sur le sol lunaire (credit CNSA)

Le rover de Chang’e-4 a été amélioré vis-à-vis de Chang’e-3 notamment au niveau des panneaux solaires et de sa batterie. Le rover ne possède pas de bras robotisé par contre, ni le spectromètre à rayons X à particules actives, un instrument capable de mesurer les éléments chimiques dans les roches et le sol lunaires. L’atterrisseur est davantage autonome pour pouvoir communiquer avec le satellite relais de télécommunications.

Image d’artiste du rover de la mission Chang’e-4 sur le sol lunaire (via CGTN)

Quatre charges utiles scientifiques de la mission Chang’e-4 ont été développées par des scientifiques des Pays-Bas, d’Allemagne, de Suède et d’Arabie saoudite. Trois expériences scientifiques et technologiques, ont été conçues par des universités chinoises.

Les tâches scientifiques de la mission Chang’e-4 comprennent :

  • l’observation radioastronomique à basse fréquence, la face cachée de la Lune étant protégée des signaux radioélectriques terrestres
  • les interactions des particules de vent solaire avec la surface lunaire grâce à l’instrument fourni par la Suède.
  • des analyses géologiques à partir du sol et des études minéralogiques du régolithe et de la roche grâce à un radar pénétrant dans le sol et à un spectromètre dans le visible et dans l’infrarouge
  • Le Chang’e-4 rover hébergera un radar pénétrant dans le sol pour étudier les couches géologiques enfouies sous le site d’atterrissage, ainsi qu’un spectromètre visible et dans l’infrarouge permettant de recueillir des données sur la composition du sol.
  • La mesure des niveaux de rayonnement sur le site d’atterrissage par l’instrument mis au point par l’Allemagne embarqué sur le rover

Comme pour Chang’e-3, le rover est équipé d’une caméra panoramique.

Chang’e4 en cours de test en Chine (via Weibo)

Chang’e-4 apporte également sur la Lune une expérience de biosphère conçue par 28 universités chinoises, contenant des graines de pomme de terre et d’arabidopsis ainsi que des œufs de vers à soie. Le conteneur contient de l’air, de l’eau et des nutriments, pour tester la respiration et la photosynthèse dans les environnements à faible gravité et à fort rayonnement sur la surface lunaire.

L’expérience de biosphère à bord de Chang’e4 (via @coreyspowell)

L’atterrissage de Chang’e-4 est prévu pour début janvier 2019, autour du 3 janvier.

Si cet alunissage sur la face cachée de la Lune est réussi, ce sera une première mondiale !

 

2 commentaires sur “Chang’e-4 : la Chine en route pour la Lune”

  1. NB : la Chine s’affirme de plus en plus comme étant une puissance spatiale de premier plan.
    Ceci dit, elle n’a pas envoyé d’hommes dans l’espace depuis la nuit du 16 au 17 octobre 2016.
    Je commence à trouver le temps long !

    ***

    Pas de « post » au sujet du dernier lancement d’Ariane V (mardi 4) ?

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