Les panaches de fusée provenant d'un atterrisseur tentant d'atterrir près du pôle sud lunaire pourraient perturber les dépôts de glace d'eau à cet endroit, compliquant potentiellement les futures missions de recherche de ces ressources gelées, selon une nouvelle étude de l'Université d'État de Caroline du Nord.
Les chercheurs ont créé un modèle informatique pour mieux comprendre comment le panache de la fusée de l'atterrisseur interagirait avec divers types de terrain et de dépôts de glace au pôle sud lunaire, où la lumière du soleil n'atteint jamais le fond des cratères et autres structures similaires. Ces régions ombragées en permanence, ou PSR, sont connues pour être assez froides, et beaucoup d’entre elles contiennent des réservoirs peu profonds de glace d’eau que les futurs astronautes pourraient potentiellement utiliser comme source d’eau potable, de propulseur de fusée et d’oxygène.
"Ce que nous avons découvert était très surprenant :en essayant d'atterrir en toute sécurité dans les PSR, certaines fusées pouvaient par inadvertance projeter des éjectas et perturber la surface au point d'empêcher des instruments tels que l'instrument Diviner du Lunar Reconnaissance Orbiter de voir suffisamment clairement pour déterminer l'endroit où ils se trouvaient. quantité réelle de glace d'eau présente dans les PSR", déclare Paul Hayne, professeur au Département des sciences marines, terrestres et atmosphériques de l'État de Caroline du Nord et auteur principal d'un article décrivant la recherche.
Les échantillons lunaires ramenés par les missions Apollo contenaient jusqu'à 1 % d'eau, mais ceux-ci ont été collectés dans des régions de basses latitudes qui auraient été exposées à la chaleur et auraient donc considérablement séché au fil des milliards d'années depuis leur formation. Dans les régions ombragées en permanence, les scientifiques pensent que la glace d’eau pourrait être préservée beaucoup plus près de la surface lunaire.
L'eau et d'autres substances volatiles sont actuellement surveillées de près par la NASA, qui a identifié les PSR lunaires comme une cible hautement prioritaire pour les missions robotiques et potentiellement en équipage. Par exemple, la prochaine mission polaire robotique Artemis III enverra un rover au cratère Shackleton, l’une des régions les plus froides et ombragées en permanence du pôle sud, pour collecter des informations sur la répartition de la glace d’eau.
"Comprendre la nature et la répartition de la glace d'eau aux pôles lunaires est extrêmement important car cela pourrait éclairer la sélection et les opérations des sites d'atterrissage des engins spatiaux, l'utilisation future des ressources in situ, les découvertes scientifiques potentielles et l'utilisation et l'exploration ultimes de ces régions sombres et froides", a déclaré Hayne. dit.
Hayne et ancien doctorant. L'étudiant et co-auteur Paul Byrne, aujourd'hui professeur à l'Université de Washington à Saint-Louis, a exécuté son modèle informatique selon différents scénarios sur cinq sites potentiels d'atterrissage d'Artemis. Les différents scénarios allaient de surfaces rocheuses dures et sans glace à celles contenant jusqu'à 60 % de glace dans la couche supérieure du régolithe. Ils ont également modélisé deux moteurs de fusée hypothétiques utilisant différents niveaux de carburant et de poussée.
Le panache d’échappement de la fusée vaporiserait la glace d’eau près de l’atterrisseur, créant ainsi de grands nuages de vapeur. Ces nuages pourraient s’étendre sur des centaines de mètres en profondeur et des centaines de mètres au-dessus de la surface, cachant ainsi toutes les données que les instruments de cartographie de surface auraient autrement pu voir. Cependant, les modèles de l'équipe ont également montré qu'un moteur plus efficace pourrait réduire la taille des nuages de vapeur, permettant ainsi des observations de surface plus claires.
"Alors que nous retournons sur la Lune, il est important d'avoir une idée précise de l'emplacement et de l'abondance des dépôts de glace lunaire afin de pouvoir planifier en conséquence les futures missions", explique Byrne. "Et nous devons être capables d'opérer avec un impact minimal sur ces PSR -- certains des environnements les plus vierges de notre système solaire -- pour garantir que nous ne perturbons pas leur valeur scientifique en tant que laboratoires pour comprendre le climat passé et la localisation de l'eau sur la planète. Lune."
« Évaluation de la détection de glace d'eau dans les régions lunaires ombragées en permanence via le dégazage des atterrisseurs pendant les opérations de descente et de montée », Paul O. Hayne, Paul K. Byrne, Journal of Geophysical Research, DOI :10.1029/2021JE007018.
