Un demi-siècle après que Neil Armstrong et Buzz Aldrin eurent fait leurs premiers pas à travers la Mare Tranquillitatis, la mer de la tranquillité de la lune, les scientifiques souhaitent envoyer un explorateur robotique dans la même région lunaire pour une plongée plus profonde. Un concept de rover sur terrain extrême appelé Moon Diver, qui devrait être lancé au milieu des années 2020 avec l’approbation de la NASA, descendrait dans l’une des énormes fosses qui parsèment la surface de la lune. Les murs de la grotte à l’étude pour la spéléologie ont une profondeur d’environ 30 mètres, suivis de 200 pieds supplémentaires en chute libre dans une sombre et sombre et mystérieuse gueule sous la surface lunaire.
«Il existe une belle poésie sur ce concept de mission», déclare Laura Kerber, chercheuse scientifique au Jet Propulsion Laboratory de la NASA et chercheur principal du concept de mission Moon Diver. “Apollo 11 a atterri le long de la mer de la tranquillité. Cinquante ans plus tard, nous allons plonger au beau milieu.
Les scientifiques de la 50e Conférence lunaire et planétaire sur les sciences planétaires (LPSC) du 20 mars au Texas ont présenté les plans de Moon Diver, conçus pour faire descendre des centaines de mètres de profondeur dans de grandes fosses à la surface de la lune. Au cours de la descente, les instruments scientifiques installés dans les passages de roue du rover se dévoileraient et étudieraient l'ancienne lune par le biais de sa stratigraphie exposée: les couches de roche dissimulées sous la surface.
Il y a plus d'une douzaine de fosses profondes connues sur la lune, toutes situées dans sa mare - des parties de la surface lunaire couvertes de lave qui se sont refroidies dans des plaines basaltiques sombres. Certaines de ces fosses sont aussi larges qu'un terrain de football et assez grandes pour engloutir des bâtiments entiers. Ils se sont formés comme des vides dans le sous-sol lunaire dont les plafonds se sont finalement effondrés, créant des ouvertures caverneuses. Ces cavités exposent des fragments de roche frais qui intéressent particulièrement les géologues planétaires - des tranches de roches de la lune qui ont été en grande partie inchangées depuis des milliards d’années.
Une image du cratère de la fosse à Mare Tranquillitatis prise par l'orbiteur de reconnaissance lunaire de la NASA en septembre 2010. (NASA / GSFC / Arizona State University) Un robot lunaire Moon Diver pourrait révéler les types, les flux et les échelles de temps des anciennes éruptions de lave sur la lune. Le rover pourrait découvrir quelle sorte de lave coulait, combien avait explosé, sa vitesse et son intensité. En étudiant la lave lunaire, les scientifiques planétaires peuvent déterminer si l'activité volcanique était suffisamment robuste pour conférer à la lune une atmosphère semblable à celle de Mars dans un passé lointain. De plus amples informations sur les éruptions de la lune pourraient également aider à élucider les effets catastrophiques que les volcans ont eu sur le climat de Mars.
Les scientifiques s'intéressent également aux cavernes lunaires, car elles pourraient abriter des équipements futurs ou même des centres de recherche avec équipage. Sous la surface de la lune, les astronautes seraient protégés des radiations, des micrométéorites, des effets néfastes de la poussière lunaire et des écarts de température dramatiques entre nuit et jour lunaires. Mais avant que quiconque puisse commencer à construire une base de lune souterraine, les scientifiques doivent avoir une meilleure idée de ce qui se cache au-dessous de la maria lunaire.
Moon Diver atterrit à quelques centaines de mètres de son puits cible et sert d’ancre à un simple rover à deux roues appelé Axel. Contrairement à tout autre véhicule terrestre atterri sur un autre monde, Axel n'aurait pas besoin d'une rampe pour sortir de son élément d'atterrissage; il a été conçu pour descendre des objets en rappel. Une attache au mobile lui fournirait de l'énergie et des communications au fur et à mesure de sa descente.
Axel transporterait plusieurs charges utiles d'instruments pour surveiller une caverne lunaire, y compris une paire de caméras stéréo pour une imagerie rapprochée des murs et une caméra longue distance permettant de regarder de l'autre côté de la fosse. Un microscope multispectral détaillerait la minéralogie de la caverne, tandis qu'un spectromètre à rayons X à particules alpha étudierait la chimie élémentaire des caractéristiques de la roche.
La géométrie extérieure du puits cible dans la mer de la tranquillité a la forme d’un entonnoir et le rover roulerait sur les murs en forme d’escalier. Au fur et à mesure que le terrain devient de plus en plus accidenté, Axel pourrait fonctionner comme un humain pourrait descendre: se balancer et se tapoter contre les murs. Là où ils se touchent, les instruments scientifiques pourraient déployer et collecter des données. Pendant le rappel sans mur de 200 pieds, le rover pouvait prendre des images de son environnement tout en se balançant, impuissant, au moment où il était abaissé avec le lien.
Une fois qu'il atteindra le fond de la fosse, Axel explorera le sol de la caverne, offrant ainsi à l'humanité la première observation attentive des royaumes souterrains de la lune. Le rover porterait six fois plus d'attaches que nécessaire, aussi Axel devrait-il pouvoir descendre assez profondément pour découvrir le fond de la caverne, assez profondément pour découvrir ce qui l'attend en dessous.
«Le fond de la fosse est une exploration totale. Nous avons assez de temps pour voir ce qui se passe là-bas. On pense à un monolithe, plaisante Kerber, ou à une grande porte couverte de hiéroglyphes.
Moon Diver sera en compétition pour la sélection dans le cadre du programme de mission Découverte à faible coût de la NASA. Si elle était choisie, la mission commencerait pour la lune vers 2025. Les propositions concurrentes présentées au LPSC incluent une mission à Triton, la plus grande lune de Neptune, et une autre à Io, le satellite volcanique de Jupiter.
Dans le cadre de son objectif à long terme d’exploration lunaire, la NASA envisage de construire un avant-poste lunaire en orbite autour de la lune et d’utiliser la station comme tremplin pour les missions en équipage à la surface. Mais avant le retour des astronautes, un petit rover à deux roues pourrait explorer les profondes fosses lunaires pour voir si l'avenir de l'humanité sur la Lune réside dans les cavernes ci-dessous.
