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Retour sur la Lune et météorites : quand la NASA joue aux billes

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La NASA a décidé de jouer aux billes ! Ne rigolez pas c'est sérieux ! Au AMES Research Center les scientifiques tirent des billes en pyrex à plus de 25 000 km/h sur des reconstitutions de sol lunaire. Il s'agit de comprendre précisément les conditions de formation d'un cratère sur la Lune et surtout, la façon dont les débris de l'impact s'éparpillent tout autour. C'est crucial pour concevoir les boucliers protégeant les futurs astronautes séjournant pendant de longues durées sur notre satellite.

Crédit : NASA
Image d'artiste montrant une chute de météorite sur la Lune (Crédit : NASA)."

L'Amérique a décidé de retourner sur la Lune dans les prochaines décennies, et cette fois-ci, il s'agira d'y établir une base permanente en vue des futures missions martiennes. Problème, la Lune n'est pas l'astre tranquille et sans risque que l'on pourrait croire, sans atmosphère, les météorites rejoignent son sol bien plus souvent que sur Terre. Ce n'est pas une vue de l'esprit, la surface de la Lune est constamment surveillée, et il n'est pas rare d'y détecter des explosions dans le genre de celle que l'on peut voir sur cette vidéo !

En général, cela correspond à une explosion de 70 kg de TNT, les boucliers d'un petit véhicule passant à proximité ont donc tout intérêt à être solides !

C'est pourquoi, Bill Cooke (à droite) et ses collègues du Space Environments Group du NASA Marshall Space Flight Center ont entrepris de simuler l'impact des météorites afin de déterminer la vitesse et la taille des corps éjectés alentour par la formation d'un petit cratère.


Crédits : P. H. Schultz, Brown University and AVGR

Détecter un flash lumineux sur la Lune à près de 380000 km est une chose, être sûr de ce qui s'y passe alors en est une autre. Selon Cooke, « les estimations des effets par le calcul sont incertaines, il est nécessaire d'expérimenter ». C'est pourquoi, il utilise le  Ames Vertical Gun Range afin de tirer des billes de pyrex dans une chambre sous vide dans un échantillon de sol censé permettre de reproduire ce qui se passe sur la Lune. Il s'agit, par exemple, de calibrer la relation entre l'énergie cinétique du projectile et la luminosité du flash de l'impact. Cela nécessite des caméras à prises de vues ultra-rapides et des capteurs photométriques.

Impact verticale dans de la glace (Crédits : P. H. Schultz, Brown University and AVGR).

Le Ames Vertical Gun Range a été construit dans les années 60 à l'occasion du projet Apollo . Il peut tirer une grande variété d'objets de différentes formes et compositions, et sa chambre à vide peut être partiellement remplie afin de simuler les atmosphères d'autres planètes et même d'une comète ! Bien sûr, différents angles de tir sont possibles afin de changer les paramètres d'impact.

Cooke effectue ses expériences depuis Octobre 2006. Il a commencé avec des cendres fines, puis des roches volcaniques et enfin, il utilisera du sol lunaire artificiel.

La vitesse des corps entrant en collision avec la Lune peut atteindre 72 km par seconde ! Sous le choc, non seulement la roche peut fondre, mais les éjectas peuvent se retrouver à de centaines de km. Qu'est-ce qui est le plus dangereux, les débris en mouvements quasi-horizontaux ou ceux en chutes paraboliques ? Il faut le savoir ! Pour cela, on illumine plusieurs fois de suite la chambre par une série de faisceaux laser formant de véritables feuillets, afin de déterminer précisément et les directions et les vitesses des débris de l'explosion.

Images montrant l'évolution de la vapeur et des éjectas lors d'une collision à grande vitesse (Crédits : P. H. Schultz, Brown University and AVGR)

Les réponses trouvées en jouant à ce jeu de billes détermineront les types de boucliers des futures missions lunaires de longues durées.

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