À l'automne 2023, un rover américain atterrira au pôle sud de la Lune. Sa mission :explorer la glace d'eau dont les scientifiques savent qu'elle se cache dans l'ombre lunaire et qui, selon eux, pourrait aider à soutenir les humains qui pourraient un jour explorer la lune ou l'utiliser comme rampe de lancement pour une exploration spatiale plus lointaine.

La NASA a récemment sélectionné Kevin Lewis, professeur associé au Département des sciences de la Terre et des planètes de la Krieger School, qui a également travaillé sur des missions sur Mars, en tant que co-investigateur de la mission. En utilisant une partie du système de navigation du rover, il prévoit d'explorer la géologie souterraine de la lune depuis son bureau à Olin Hall.

"J'ai participé à d'autres missions de rover, mais sur Mars, donc je suis un peu nouveau sur la lune", a déclaré Lewis. "Nous allons voir des ombres qui n'ont jamais vu le soleil, encore moins vues par les humains. Il pourrait donc s'agir d'un type de surface très différent de celui que nous avons vu sur d'autres photos de la surface de la lune."

Plus sec qu'un désert

La majeure partie de la lune est complètement sans eau. C'est à cause de la façon dont le satellite s'est formé, lors d'un impact géant entre la proto-Terre et un objet de la taille de Mars. Les températures étaient suffisamment élevées non seulement pour faire fondre la roche, mais aussi pour la vaporiser, provoquant l'orbite autour de la Terre d'un nuage de vapeur de roche. La vapeur a finalement fusionné pour former la lune.

Ces températures étaient également suffisamment élevées pour chasser toute eau, ne laissant même pas de traces appréciables emprisonnées dans les roches comme c'est le cas sur Terre. Mais au fil du temps, des météores et des comètes contenant de la glace d'eau ont bombardé la lune, envoyant des molécules de glace sauter autour de la surface lunaire.

L'angle du soleil aux pôles de la lune est raide, créant de longues ombres. Cela signifie que certains des cratères polaires ne reçoivent aucune lumière solaire. Lorsque les molécules d'eau sautent dans l'une de ces zones non éclairées, dont les températures sont parmi les plus froides du système solaire à quelques dizaines de degrés au-dessus du zéro absolu, cela draine leur énergie thermique et elles restent collées à la surface.

"Ainsi, avec le temps, vous pourriez accumuler des dépôts de glace dans ces régions ombragées en permanence, qui pourraient être essentiellement la seule source d'eau sur toute la lune en quantités utiles", a déclaré Lewis.

Survoler la lune

Le Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, ou VIPER, est un robot de la taille d'une voiturette de golf conçu pour les extrêmes et les inconnues du pôle sud de la lune. Le rover, qui parcourra plusieurs kilomètres sur plusieurs jours lunaires, soit environ 100 jours terrestres, évaluera des éléments tels que la forme de l'eau, sa quantité, s'il s'agit plutôt de givre à la surface ou de glace en profondeur, et s'il y en a plus dans certaines régions que dans d'autres.

Actuellement en cours d'assemblage au Johnson Space Center de la NASA à Houston, VIPER doit être personnalisé pour les conditions spécifiques qu'il rencontrera au pôle sud de la lune. Il y a le sol en cratères avec différents niveaux de compactage, nécessitant quatre roues contrôlées indépendamment qui peuvent gérer des pentes de 25 à 30 degrés.

Il y a les variations de température drastiques de la lune, allant de 225 degrés Fahrenheit au soleil pendant la journée à -400 degrés dans ces ombres permanentes; La forme carrée de VIPER protège les instruments, et des étalonnages de la technologie de haute précision sont actuellement en cours pour se prémunir contre ces fluctuations.

Il y a l'obscurité elle-même, nécessitant les premiers phares jamais utilisés sur un rover, pour éclairer des endroits sur la lune qui n'ont jamais vu la lumière du soleil.

Et il y a les besoins contradictoires de la science et de la logistique - la science demande à VIPER de passer son temps dans l'ombre, mais le rover devra également sortir périodiquement des cratères pour recharger ses batteries au soleil. La plupart des panneaux solaires des rovers sont situés sur leurs toits, mais l'angle de la lumière du soleil polaire nécessite que les panneaux de VIPER soient plutôt montés sur ses côtés.

La quête

La NASA a sélectionné huit nouveaux co-chercheurs VIPER, en partie pour apporter de nouvelles idées et de l'expertise à l'équipe. L'enquête de Lewis donne effectivement au rover un tout nouvel instrument scientifique pour sonder la lune.

Pour suivre sa position et son orientation, VIPER est équipé d'accéléromètres, des appareils généralement utilisés pour déterminer les changements de position et d'inclinaison du rover. Ce sont les instruments que Lewis envisage de réutiliser pour ses recherches. Les accéléromètres sont extrêmement sensibles; ils peuvent détecter le minuscule changement de gravité que vous subiriez s'il y avait un gisement de minerai sous le sol sur lequel vous vous tenez.

« La gravimétrie a été utilisée pour la prospection sur la Terre; vous pouvez regarder les anomalies de gravité et elles vous diront quelque chose sur la géologie du sous-sol », a déclaré Lewis. "Nous avons pu le faire sur Mars et déterminer la densité des roches souterraines sur lesquelles nous conduisons. Nous allons également le faire sur la lune et essayer de déterminer la densité verticale du régolithe. et rechercher d'éventuelles anomalies géologiques."

VIPER fait partie du programme Artemis de la NASA, un processus en plusieurs phases pour ramener les humains sur la lune. Artemis I sera le premier test de la fusée qui transportera éventuellement des humains, et son lancement est prévu cette année. Artemis II, prévu pour 2023, orbitera autour de la Lune avec des humains à son bord. Artemis III devrait faire atterrir des humains à la surface de la lune en 2024.

"C'est assez fou de travailler sur la mission VIPER en parallèle avec l'exploration humaine avec le programme Artemis", a déclaré Lewis. "Même si ces astronautes ne boiraient pas directement cette eau, c'est très cool de le faire dans le contexte d'un retour sur la lune."

En tant que membre de l'équipe scientifique, Lewis n'est pas impliqué dans la construction de VIPER et il ne s'occupera directement d'aucune des commandes pendant la mission. Mais depuis qu'il a rejoint l'équipe, il a été impliqué dans des opérations simulées, où l'équipe s'exerce à utiliser la technologie du rover et à prendre le type de décisions qui devront être prises sur place.

La mission commence à sembler réelle. "C'est vraiment excitant de prospecter de l'eau qui pourrait potentiellement être utilisée par des explorateurs humains un jour", a déclaré Lewis. "Trouver de l'eau qu'ils pourraient boire une bouteille un jour, c'est un peu époustouflant. Et bien sûr le côté géologie :l'histoire de la lune et l'évolution géologique et thermique de sa croûte sont aussi des questions très intéressantes." + Explorer plus loin

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