Reprise de la mission Chang’e-4 : le retour du Lapin de Jade

Nous sommes le 29 janvier à 13h heure de Paris et le rover chinois Yutu-2 se réveille automatiquement. Le jour est en effet revenu sur le cratère Von Kàrmàn, sur la face cachée de la Lune. L’atterrisseur Chang’e-4 se réveille lui 24 heures plus tard.

Yutu-2 photographié par Chang’e-4 (crédit CNSA)

Une nuit plus froide que prévue

La nuit sur le cratère Von Kàrmàn a duré 14 jours. Le « lapin-de-jade-2 » s’était endormi le 12 janvier tandis que Chang’e-4 s’était endormi le lendemain. La CLEP (China’s Lunar and Deep Space Exploration Program), branche de l’agence spatiale chinoise, la CNSA, en charge du programme lunaire Chang’e a confirmé les réveils lors d’un communiqué de presse et indiqué que l’atterrisseur et le rover communiquaient nominalement via le satellite relais Queqiao et qu’ils envoyaient des données. Juste après son réveil, Yutu-2 a déplié ses panneaux solaires pour reprendre de l’énergie mais aussi pour disperser la chaleur émise par le Soleil.

La nuit sur la Lune a été plutôt… glaciale. Les données compilées par l’atterrisseur indiquent qu’il a fait jusqu’à -190°C sur la surface. Pour se protéger de ce froid spatial, Chang’e-4 et Yutu-2 sont tous deux équipés de radiateurs isotopiques RHU (radio-isotope heater units). Chang’e-4 est en plus équipé d’un générateur thermoélectrique à radio-isotope (RTG) pour avoir une puissance électrique suffisante pour prendre quelques mesures pendant son sommeil (notamment la température). Selon la CAST, cette température extrême est plus basse qu’attendu (les instruments laissés au sol lors de la mission Apollo 11 avaient relevé jusqu’à -170°C la nuit, de l’autre côté de la Lune). La CAST pense que cette différence de température pourrait s’expliquer par la différence de composition du sol entre la face cachée et la face visible. Plus de mesures sont toutefois nécessaires pour une meilleure analyse.

Panorama lunaire pris par Chang’e-4 (crédit CNSA)

On commence la science à la surface

Pendant les premiers jours de la mission, entre le posé et la nuit, à part l’expérience de la biosphère les objectifs n’ont pas été très scientifiques. Il fallait d’abord préparer et inspecter. Après le posé, Chang’e-4 a pris quelques photos puis libéré Yutu-2. Les jours suivants, le rover a fait le tour de l’atterrisseur pour inspecter et enfin les instruments scientifiques ont été calibrés. Désormais, place aux mesures et à l’exploitation des instruments ! Chang’e-4 et Yutu-2 vont déjà continuer à prendre des images du cratère Von Kàrmàn, pour qu’on en étudie la topographie. L’atterrisseur utilise également son spectromètre basse fréquence LFS (low-frequency radio spectrometer) pour étudier les interactions entre le sol et le vent solaire en mesurant les variations de champ électrique. Le LFS étudie aussi le plasma lunaire au-dessus du site. Autre instrument, le Lunar Lander Neutrons and Dosimetry (LND), développé par l’université de Kiel (Allemagne), va, en comptant les neutrons, tâcher de mesurer la quantité d’eau présente dans le régolithe lunaire. Chang’e-4 devrait aussi étudier la composition chimique du sol, et déterminer sa teneur en titane ou encore en thorium ou autres éléments exotiques.

Chang’e-4 photographié par Yutu-2, on voit bien une des perches de 5 mètres de haut pour le LFS (crédit CNSA/Weibo)

Tout en continuant son exploration, le rover devrait analyser les variations de composition du sol lunaire du pôle Sud à l’aide de son spectromètre visible et proche-infrarouge (VNIS) et analyser également l’interaction du sol avec le vent solaire avec l’instrument ASAN (Advanced Small Analyser for Neutrals) développé par l’institut de Physique spatiale de Suède. Enfin le rover devrait aussi étudier le sous-sol à l’aide du radar LPR (Lunar Penetrating Radar).

Chang’e-4 a filmé le déploiement des antennes du LFS, on retrouve les images à 1min15 de cette vidéo de la CCTV

La photo par le LRO

Le 30 janvier la sonde américaine Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA a pris des images de Chang’e-4 et du site d’alunissage. Les images ont été prises depuis l’orbite de la sonde à l’aide de l’instrument LAMP (Lyman Alpha Mapping Project). Le but de cette expérience est d’étudier le comportement de la poussière lunaire soulevée lors d’un alunissage en détectant les traces laissées par l’atterrissage de Chang’e-4.

Le site de Chang’e-4 photographié par le LRO : la sonde se trouvait à 330 km du site à ce moment là, du coup Chang’e-4 ne fait que deux pixels sur cette photo (en bas à droite, au bout des flèches). Le LRO arrivait par l’est et a pivoté de 70° vers l’ouest pour prendre cette image. Les montagnes derrière sont en fait une partie du « mur » ouest du cratère de Von Kàrmàn. Le cratère au milieu se trouve à 3900m de Chang’e-4, et fait 600m de profondeur. (crédit NASA)

Quand on a pour objectif de faire venir (ou revenir) l’Homme sur la Lune, le sujet de la poussière est en effet assez important, surtout dans l’idée d’un alunissage proche d’une base lunaire et de ses panneaux solaires qu’il ne faudrait pas polluer par des particules soulevées. C’est pour répondre au mieux à cette question que la NASA et la CNSA ont convenu de faire cette expérience en coopération, moment rare dans l’historique des deux agences. Les agences regrettent seulement de n’avoir pas pu faire ces photos plus tôt mais l’orbite du LRO ne le permettait pas.

LRO image of Chang'e 4 landing site
Sur cet agrandissement, on distingue enfin Chang’e-4 (le point blanc au milieu). Le cratère en dessous se trouve à 440m de l’atterrisseur. (crédit NASA)

Les potentiels résultats de l’expérience seront présentées et partagées à la mi-février lors de la session scientifique et technologique du 56ème comité des Nations-Unies sur la question du spatial, à Vienne.

Le site d’alunissage de Chang’e-3 avant et après, la NASA et la CNSA avaient déjà convenu en 2013 d’étudier les éjectas de l’alunissage (crédit NASA/GSFC/Arizona State University)

L’exploration et la sieste forcée du Lapin de Jade

Yutu-2 était à 18 mètres de Chang’e-4 lors de son réveil. Il en a fait plus d’une cinquantaine deux jours après et, semble-t-il, serait parti explorer vers le nord-ouest. Il dépassera peut-être les 114 mètres, le record de distance de son prédécesseur Yutu en 2013.

Un problème de roue avait définitivement immobilisé Yutu. La CAST a apporté des améliorations à celui qui était, rappelons-le, initialement sa doublure, afin qu’il fasse au moins le double de distance. La CLEP aurait fixé le plan d’exploration de Yutu-2 avant la nuit lunaire mais n’en n’a rien dévoilé.

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Illustration montrant le chemin parcouru par Yutu-2 avant la nuit lunaire (crédit CCTV)

Une nouvelle pause va s’imposer dans l’exploration de Yutu-2, la « pause-midi ». En effet, après avoir dormi 14 jours dans une nuit glaciale, Yutu-2 va faire la sieste pendant la torpeur du milieu de journée. Quand le Soleil est au plus haut, la température peut excéder aisément +100°C ! Du haut de ses 140 kilos, le rover n’a pas un système de régulation thermique suffisamment puissant pour assurer ses fonctions avec des telles températures. Chang’e-4, lui, avec ses 1200 kilos, peut rester actif. Yutu-2 avait déjà fait une sieste trois jours après l’alunissage, du 6 au 10 janvier. Le rover est donc endormi depuis le 3 février pendant juste quelques jours. Il ratera donc le nouvel an chinois, prévu ce 5 février.

La chaleur lunaire a toujours été une très forte contrainte sur les différentes missions lunaires. Aucune mission Apollo ne se déroulait au milieu du jour, toutes se sont déroulées les premiers jours du jour lunaire (soit vu de la Terre, entre la nouvelle Lune et le premier croissant). Les combinaisons des marcheurs lunaires, avec leur EMU, ne pouvaient les faire tenir à plus de 100°C pendant seulement une dizaine d’heures.

Yutu-2 qui roule à la surface peu après l’alunissage (crédit CNSA / Weibo)

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