Lunar Crater Observation and Sensing Satellite

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Lunar Crater Observation and Sensing Satellite

Lunar Crater Observation and Sensing Satellite

Accéder aux informations sur cette image nommée LCROSS - Shepherding Spacecraft.jpg.
Caractéristiques
Organisation NASA
Domaine √Čtude de la Lune
Type de mission impacteur
Statut achevée
Masse 534 kg
Lancement 18 juin 2009
Lanceur Atlas V 401
Durée de vie 4 mois
Programme Lunar Precursor Robotic
Index NSSDC 2009-031B
Site [1]
Principaux instruments
VIS Caméra lumière visible
NIC x 2 Caméra proche infrarouge
MIR x 2 Caméra infrarouge moyen
TLP Photomètre luminance
VSP Spectromètre en lumière visible
NSP x 2 Spectromètre en proche infrarouge
Eclaté de LCROSS
Trajectoire suivie par la sonde entre son lancement et sa collision avec le sol lunaire
La sonde LCROSS et l'étage Centaur peu avant leur séparation.
L'étage Centaur s'est séparé de la sonde et va percuter la surface lunaire.

Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) est une sonde spatiale lunaire am√©ricaine de la NASA lanc√©e le 18 juin 2009 √† 21H32 GMT par une fus√©e Atlas V depuis la base Cap Canaveral, en m√™me temps que la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). La mission de LCROSS est d'analyser les d√©bris de Lune cr√©√©s par l'√©crasement d'un √©tage de sa fus√©e porteuse sur le sol lunaire dans la r√©gion polaire en y recherchant la pr√©sence d'eau. Cet √©crasement a eu lieu le vendredi 9 octobre 2009[1].

Sommaire

Contexte

Le sol lunaire est √©clair√© par le Soleil avec une p√©riodicit√© li√©e √† la dur√©e du jour lunaire (29 jours terrestres). Lorsque le Soleil est au z√©nith, le sol atteint une temp√©rature de 233 ¬įC. L'eau, qui pouvait √™tre pr√©sente √† l'origine ou avoir √©t√© apport√©e par des m√©t√©orites, s'est depuis longtemps √©vapor√©e. De fait, les roches ramen√©es par les missions Apollo sont quasi anhydres. Elles ne contiennent quasiment pas d'eau libre, ni de groupements hydroxyles (OH) dans des min√©raux hydroxyl√©s comme les amphiboles, micas, argiles et serpentines. Les infimes micro-traces d'eau identifi√©es sont g√©n√©ralement interpr√©t√©es comme le r√©sultat de contaminations : les √©chantillons √©taient rang√©s dans le LEM puis dans la capsule Apollo pendant le retour vers la Terre, et ce de fa√ßon non √©tanche.

Il existe toutefois des r√©gions pr√®s de p√īles o√Ļ les flancs des crat√®res cr√©ent des zones d'ombre permanentes qui n'ont jamais √©t√© frapp√©s par le Soleil parfois depuis des milliards d'ann√©es[2].

En 1999, la sonde Lunar Prospector a d√©tect√© des traces d'hydrog√®ne sur la Lune, au niveau des zones polaires au-dessus des crat√®res situ√©s en permanence √† l'ombre[3]. Ces mesures pourraient indiquer la pr√©sence d'eau. Celle-ci, si elle √©tait confirm√©e, aurait un impact important sur les plans d'exploration de la Lune par des missions habit√©es. Mais des observations effectu√©es depuis la Terre √† l'aide de radars n'ont pas pu confirmer la pr√©sence d'eau ; toutefois, cette absence de d√©tection pourrait avoir une explication scientifique.

Cette eau pourrait avoir √©t√© apport√©e par les m√©t√©orites au cours des centaines de millions d'ann√©es et avoir √©t√© pi√©g√©e dans les zones situ√©es en permanence √† l'ombre l√† o√Ļ la temp√©rature descend en dessous de 100 Kelvin[4].

Objectifs de la mission

La sonde LCROSS doit permettre de confirmer ou d'infirmer la pr√©sence d'eau gr√Ęce √† ses instruments en analysant les mat√©riaux soulev√©s par la collision d'un √©tage de sa fus√©e porteuse avec le sol lunaire dans la zone polaire o√Ļ des traces d'hydrog√®ne ont √©t√© d√©tect√©s.

Les objectifs de la mission de LCROSS sont[5] :

  • Confirmer la pr√©sence ou l'absence d'eau sous forme de glace dans les r√©gions de la Lune situ√©es en permanence √† l'ombre.
  • Identifier l'origine des traces d'hydrog√®ne d√©tect√©es au niveau des p√īles lunaires.
  • D√©terminer la quantit√© d'eau pr√©sente dans le sol lunaire.
  • D√©terminer la composition du r√©golithe dans un des crat√®res situ√©s dans la zone en permanence √† l'ombre.

Description de la sonde

La sonde mesure 2 m√®tres de haut et a un diam√®tre de 2,6 m√®tres. Elle p√®se 891 kg dont 306 kg de carburant (hydrazine). Les panneaux solaires fournissent 600 watts d'√©nergie √©lectrique stock√©e dans des batteries Li-ion. Les t√©l√©communications transitent par deux antennes √† gain moyen autorisant un d√©bit nominal de 1,5 Mo par seconde et deux antennes omnidirectionnelles de 40 ko et un transpondeur radio fonctionnant en bande S de 7 watt[6].

Les instruments scientifiques embarqu√©s comprennent[7] :

LCROSS est une mission √† co√Ľt et d√©lai r√©duit (79 Mo $) qui utilise des composants standards choisis dans le commerce. La sonde est construite par Northrop Grumman Aerospace Systems tandis que le laboratoire de la NASA Ames Research Center assure la conduite g√©n√©rale de la mission et d√©veloppe les instruments scientifiques.

Déroulement de la mission

Apr√®s son lancement la sonde LCROSS (le berger) reste solidaire du dernier √©tage de la fus√©e Centaur car ce dernier joue un r√īle essentiel dans la mission. L'ensemble est inject√© sur une orbite qui lui fait survoler la Lune au bout de 4 jours. Lors de ce survol par effet de fronde gravitationnelle, cette trajectoire est transform√©e en une orbite polaire tr√®s allong√©e autour de la terre de 36 jours de p√©riodicit√©. Apr√®s trois orbites, l'ensemble doit percuter la Lune pr√®s du p√īle sud, au niveau du crat√®re Cabeus, le 9 octobre 2009 √† 11 h 30 UTC, 13 h 30 heure fran√ßaise m√©tropolitaine, √† ¬Ī 30 min[8].

La sonde et l'√©tage Centaur se s√©parent environ 9 heures et 40 minutes avant l'impact √† une distance de 87 000 km de la surface de la Lune. Apr√®s la s√©paration, la sonde se retourne de 180¬į pour que ses instruments soient face au sol lunaire et r√©duit sa vitesse pour s'√©carter du corps de la fus√©e afin de ne s'√©craser que 4 minutes apr√®s l'√©tage Centaur.

Le lieu vis√© est un crat√®re situ√© en permanence √† l'ombre dans la r√©gion du p√īle sud lunaire. Son emplacement exact sera d√©termin√© 30 jours avant l'impact. Pour remplir sa mission la sonde doit s'√©craser √† moins de 10 km du point vis√© mais les concepteurs pensent atteindre une pr√©cision d'un kilom√®tre[9].

Au moment de l'impact les deux engins ont une vitesse de 2,5 km/s et leur trajectoire fait un angle compris entre 60 et 70¬į avec le sol lunaire. L'√©tage Centaur p√®se environ 2,3 tonnes tandis que la sonde devrait peser entre 621 et 866 kg. En s'√©crasant l'√©tage Centaur devrait soulever une masse de 350 m¬≥ de mat√©riau lunaire en cr√©ant un crat√®re de 28 m√®tres de diam√®tre et de 6,5 m√®tres de profondeur. La sonde LCROSS traverse les d√©bris soulev√©s, les analyse avec ses instruments et retourne les informations √† la station de contr√īle √† Terre avant de s'√©craser elle-m√™me. Ce deuxi√®me impact devrait soulever 150 m¬≥ de mat√©riau en cr√©ant un crat√®re de 18 m√®tres de diam√®tre et de 3,5 m√®tres de profondeur.

La majorit√© du mat√©riau lunaire projet√© devrait √™tre soulev√© √† une hauteur inf√©rieure √† 10 km. Les satellites orbitant autour de la Lune, tels que LRO, ainsi que des plusieurs des grands observatoires bas√©s √† Terre et en orbite terrestre (Hubble) observeront l'impact et le panache[10]. Les donn√©es fournies par ses nombreuses sources seront utilis√©es.

Lorsque les débris soulevés du cratère seront exposés au soleil, la glace d'eau, les hydrocarbures et les autres composés organiques devraient se vaporiser et se décomposer en éléments simples. Ces éléments seront mesurés d'abord par les spectromètres fonctionnant dans l'infrarouge et le visible. Le spectromètre dans le proche infrarouge et dans l'infrarouge moyen devraient déterminer le volume total d'eau et sa distribution dans le panache. La caméra fonctionnant dans le visible déterminera le lieu d'impact et le comportement du panache tandis que le photomètre mesurera le flash lumineux créé par l'impact.

Résultats

Flash de l'impact de l'étage Centaur pris par LCROSS

Apr√®s analyse des donn√©es recueillies par diff√©rentes sondes lunaires et par les observatoires terrestres et √©valuation par les sp√©cialistes de la Lune, la NASA a s√©lectionn√© le 11 septembre 2009 le crat√®re Cabeus A pr√®s du P√īle Sud lunaire comme cible pour la sonde LCROSS[11].

L'impact n'a pas cr√©√© le panache visible attendu. La cam√©ra infrarouge embarqu√©e a, par contre, bien rep√©r√© le crat√®re cr√©√© par l'√©crasement de l'√©tage Centaur sur le sol lunaire[12]. Le responsable du projet, Dan Andrews, estime que les simulations effectu√©es avant l'√©crasement de LCROSS exag√©raient l'importance du panache cr√©√© par LCROSS (certaines d'entre elles n'avaient pas √©t√© faites par la NASA). Il est possible √©galement que les conditions d'√©clairage n'aient pas √©t√© favorables √† la mise en √©vidence du panache ce qui pourrait √™tre en partie r√©solu en retraitant les photos effectu√©es. La profondeur du crat√®re Cabeus √©tait peut-√™tre √©galement trop importante : cela devrait √™tre confirm√© par l'instrument d'altim√©trie laser embarqu√© par Chandrayaan-1 ou Kaguya[13]. Le co-investigateur du t√©lescope spatial Hubble Alex Storrs a d√©clar√© : ¬ę les premi√®res analyses du spectre fourni par l'instrument STIS ne font appara√ģtre aucune trace √©vidente d'hydroxyle mais les d√©pouillements ne sont pas achev√©s.¬Ľ[14].

Le 13 novembre, la NASA annonce[15] que la présence d'eau a été détectée dans les éjectas (confirmée entre autres par la présence d'hydroxyle, molécule formée à partir de l'eau), en quantité et distribution restant à déterminer par des analyses plus poussées.

Notes et références

  1. ‚ÜĎ ¬ę En bref : LCross vient de percuter la Lune ¬Ľ sur futura-sciences.com
  2. ‚ÜĎ Press kit LRO LCROS, NASA, p. 28
  3. ‚ÜĎ Press kit LRO LCROS, NASA, p. 7
  4. ‚ÜĎ LCROSS.Astronomer.Justification.v4, NASA, p. 6
  5. ‚ÜĎ LCROSS.Astronomer.Justification.v4, NASA, p. 28
  6. ‚ÜĎ Press kit LRO LCROS, NASA, p. 7-8
  7. ‚ÜĎ Press kit LRO LCROS, NASA, p. 30
  8. ‚ÜĎ (en) NASA LCROSS Observation campaign, campagne d'observation LCROSS NASA (visit√© le 29 septembre 2009).
  9. ‚ÜĎ Press kit LRO LCROS, NASA, p. 29
  10. ‚ÜĎ LCROS : Strategy & Astronomer Observation Campaign, NASA
  11. ‚ÜĎ NASA'S LCROSS Reveals Target Crater for Lunar South Pole Impacts, 11/9/2009
  12. ‚ÜĎ LCROSS strikes Earth's moon as other moons continue to puzzle: Fourth dispatch from the annual planets meeting, Scientific American, 9 Oct 2009. ¬ę Shortly before the spacecraft itself hit, word came through that the infrared camera had indeed seen a thermal signature of the booster's crater. This comment was barely audible, though, over the bemused laughter as images of the mission control center showed one controller conspicuously failing to respond to another's high five  ¬Ľ
  13. ‚ÜĎ Seth Borenstein : NASA probes give moon a double smack, Associated Press (October 9, 2009). Consult√© le 09-10-2009.
  14. ‚ÜĎ Hubble Observes LCROSS Impact Event, October 9, 2009. Consult√© le 2009-10-11
  15. ‚ÜĎ LCROSS Impact Data Indicates Water on Moon, November 13, 2009

Voir aussi

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