Après 16 mois d'observations réussies, le SMART-1 de l'ESA est sur le point d'apporter sa dernière contribution à la science lunaire. Dans ses orbites finales, le vaisseau spatial volera si bas qu'il pourrait s'écraser sur une colline lors d'un passage précédent, offrant aux différents télescopes basés sur la Terre une meilleure vue. Le cratère final devrait avoir une largeur de 3 à 10 mètres (10 à 33 pieds) et une profondeur de 1 mètre (3 pieds).
SMART-1, le premier vaisseau spatial européen à succès sur la Lune, est sur le point de mettre fin à son aventure d'exploration, après près de seize mois d'investigations scientifiques lunaires.
SMART-1 a été lancé le 27 septembre 2003 et a atteint la Lune en novembre 2004 après une longue spirale autour de la Terre. Dans cette phase, le vaisseau spatial a testé pour la première fois dans l'espace une série de technologies avancées.
Il s'agit notamment de la première utilisation d'un moteur ionique (propulsion électrique solaire) pour les voyages interplanétaires, en combinaison avec des manœuvres d'assistance par gravité.
SMART-1 a également testé les futures techniques de communication dans l'espace lointain pour les engins spatiaux, les techniques pour réaliser une navigation autonome des engins spatiaux et les instruments scientifiques miniaturisés, utilisés pour la première fois autour de la Lune.
Initialement prévu pour opérer six mois autour de la Lune, SMART-1 a ensuite reçu une prolongation de mission d'un an, qui est maintenant sur le point de se terminer. Le vaisseau spatial frappera la surface de la Lune par un petit impact actuellement prévu pour le 3 septembre 2006, à 07:41 CEST (05:41 UT) ou à 02:37 CEST (00:37 UT), avec une incertitude due à la connaissance incomplète de la topographie lunaire. Les coordonnées prévues pour l'impact à 5 h 41 UT sont à environ 36,44 ° au sud de la latitude et 46,25 ° à l'ouest de la longitude.
Des manœuvres à l'impact
S'il avait été laissé sur son orbite lunaire, SMART-1 aurait naturellement frappé la Lune le 17 août 2006 de l'autre côté lunaire, non visible de la Terre.
Une série de manœuvres de 2 semaines commencée le 19 juin et conclue le 2 juillet a permis à SMART-1 d'ajuster son orbite pour éviter que le vaisseau spatial ne croise la Lune à un moment désavantageux du point de vue scientifique, et pour obtenir un petit utile «extension» de la mission.
Une nouvelle série de manœuvres mineures pourrait être effectuée les 27 et 28 juillet, 25 août et les 1er et 2 septembre 2006 pour ajuster la trajectoire SMART-1.
Pourquoi le 3 septembre?
Le choix du 3 septembre pour l'impact lunaire a été motivé par la décision d'obtenir d'autres données lunaires à haute résolution de l'orbite et de permettre aux télescopes au sol de voir l'impact de la Terre.
Le 3 septembre 2006, la périlune SMART-1, coïncidant avec le point d’impact, sera sur la zone lunaire appelée «Lac d’excellence», située aux latitudes moyennes du sud. Ce domaine est très intéressant du point de vue scientifique. C'est une plaine volcanique entourée de hauts plateaux, mais également caractérisée par des hétérogénéités minérales du sol.
Au moment de l'impact, cette zone sera dans l'obscurité sur le côté proche de la Lune, juste près du terminateur - la ligne séparant le jour lunaire du côté nuit. La région sera à l’ombre des rayons directs du Soleil, mais elle sera faiblement éclairée par la lumière de la Terre - par la lumière du soleil. L'orbite du vaisseau spatial survolera la région toutes les cinq heures, en descendant d'un kilomètre à chaque passage. Depuis la Terre, un quartier de la Lune sera visible à ce moment-là.
Cette géométrie est idéale pour permettre des observations au sol. En fait, pendant la pleine lune, la luminosité aurait complètement obscurci l'impact sur les observateurs au sol, et pendant la nouvelle lune, cela aurait également été difficile, car la nouvelle lune n'est visible que quelques secondes après le coucher du soleil. De plus, un impact dans l'obscurité favorisera la détection du flash d'impact.
Les télescopes au sol tenteront également d'observer la poussière éjectée par l'impact, dans l'espoir d'obtenir des données physiques et minéralogiques sur la surface excavée par l'engin spatial.
Le temps d'impact prévu (07:41 CEST) sera bon pour les gros télescopes des Amériques du Sud et du Nord-Ouest et à Hawaï et peut-être en Australie. Mais si SMART-1 frappe une colline sur son col précédent, vers 02h37 CEST le 3 septembre, alors il peut être observé depuis les îles Canaries et l'Amérique du Sud. Si SMART-1 heurte une colline sur le col le 2 septembre à 21h33 CEST, alors les télescopes en Europe continentale et en Afrique auront l'avantage.
Piégé par la gravité lunaire
Lorsqu'un vaisseau spatial tourne autour de la Lune, comme SMART-1, il est condamné par la loi de la gravité. Les remorqueurs du Soleil, de la Terre et les irrégularités de la Lune elle-même perturbent son orbite. Tôt ou tard, tout orbiteur lunaire impactera la surface de la Lune à moins qu'il ne lui reste de très grandes quantités de carburant à regagner et à échapper à la gravité lunaire.
Se détacher de la gravité de la Lune et partir dans l'espace lointain aurait signifié annuler complètement le programme scientifique SMART-1. En fait, au moment où SMART-1 était sur son orbite autour de la Lune, il restait suffisamment de propulseur pour un boost orbital, mais pas pour une évasion, donc le vaisseau spatial était un véritable «prisonnier» de la Lune.
SMART-1 a survécu beaucoup plus longtemps que prévu lors de la mission scientifique de 6 mois initialement prévue. Son moteur ionique expérimental, propulsé par le Soleil, était très efficace. Au moment où SMART-1 s'était installé sur son orbite opérationnelle autour de la Lune en mars 2005, il ne restait que 7 kilogrammes de propulseur (gaz xénon en bouteille) sur les 84 kilogrammes disponibles au lancement.
Les ingénieurs de l'ESA ont utilisé tout le xénon restant pour éviter un crash précoce prévu en septembre 2005, après une manœuvre pour relancer l'orbite. En conséquence, SMART-1 a gagné une année de vie opérationnelle supplémentaire sur son orbite lunaire, au grand bénéfice des scientifiques et ingénieurs spatiaux européens.
Hors propulseur au xénon, SMART-1 a utilisé ses propulseurs à hydrazine pour effectuer la dernière manœuvre majeure fin juin 2006 afin d'allonger encore la durée de vie de la mission et de gagner trois semaines de plus.
Quel mal pour la Lune?
Il y a près de 50 ans, en 1959, le vaisseau spatial russe Luna-2 a été le premier objet artificiel à frapper la Lune. Depuis lors, de nombreux autres ont fait de même, sans aucun dommage notable, et l'impact de SMART-1 sera plus doux que celui de tout impacteur artificiel jusqu'à présent.
Lorsqu'il arrivera à la surface de la Lune, SMART-1 se déplacera à 2 kilomètres par seconde. C’est beaucoup plus lent qu’une météorite naturelle - par exemple, les météorites Leonides arrivent sur la Lune à 70 kilomètres par seconde. SMART-1 entrera dans un angle de regard - comme un sauteur à ski. SMART-1 peut frapper une colline escarpée à 7000 kilomètres par heure, mais ce qui est plus probable, c'est qu'il glissera sur une partie plate de la surface lunaire, tombant de 15 mètres dans le dernier kilomètre de mouvement vers l'avant. À l'impact, sa vitesse verticale ne sera que de 70 kilomètres à l'heure, ce qui est inférieur à ce que certains sauteurs à ski atteignent.
Il est possible que SMART-1 dérape sur une courte distance après l'impact, projetant de la poussière devant lui et projetant de la poussière de chaque côté comme les ailes d'un papillon. Le cratère réalisé par SMART-1 aura une largeur de 3 à 10 mètres et peut-être un mètre de profondeur. La Lune compte déjà 100 000 cratères de plus de quatre kilomètres de large, et chaque jour plusieurs petits météorites font des cratères aussi gros que ceux de SMART-1.
Chaque élément chimique présent sur SMART-1 et dans son équipement existe naturellement sur la Lune. Par exemple, l'aluminium et le fer sont très courants. L'hydrogène, le carbone et l'azote sont beaucoup plus rares sur la Lune, mais ils arrivent naturellement à la surface du vent solaire et des impacts de fragments glaciaux de comètes, qui contiennent de nombreux éléments. De ce point de vue, on peut considérer SMART-1 comme une comète artificielle. De plus, le peu d'hydrazine restant dans les propulseurs SMART-1 brûlera immédiatement à l'impact.
Dernières observations
Lors d'approches lunaires rapprochées, la caméra AMIE à bord de SMART-1 aura des vues obliques de certaines zones que nous avons précédemment examinées uniquement verticalement, fournissant une sorte de vue en trois dimensions de la surface. Cependant, comme l'impact se produira dans une zone sombre de la Lune, il n'est pas possible de s'attendre à voir beaucoup de lumière visible pendant la descente finale.
Au cours des dernières orbites, les autres instruments à bord, dont le télescope à rayons X D-CIXS et le spectromètre infrarouge SIR, auront des vues détaillées de certaines régions lunaires à très basse altitude.
Des télescopes puissants sur la Terre peuvent voir un léger éclair de l'impact lui-même, suivi d'un nuage de poussière projeté par l'impact, peut-être 5 kilomètres de large. La poussière obscurcira la vue d’une partie de la surface de la Lune pendant 5 ou 10 minutes. Le comportement du nuage fournira des informations précieuses sur les événements d'impact en général, tandis que l'analyse de la lumière de la poussière, avec des spectrographes dans les télescopes, peut détecter des matériaux déterrés par l'impact juste sous la surface lunaire.
Les observations reposeront sur la faible lueur de la lumière du soleil - à moins qu'une partie du nuage de poussière ne soit projetée à plus de 20 kilomètres au-dessus de la surface lunaire. Dans ce cas, il sera éclairé directement par la lumière du soleil et apparaîtra beaucoup plus lumineux pendant peut-être quelques minutes. Les astronomes amateurs peuvent être capables de repérer le nuage de poussière éclairé par le soleil avec leurs jumelles et leurs petits télescopes.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESA
