Une vue d'artiste de la mission lunaire Artemis de la Nasa. © Nasa
Sciences

La première mesure du taux de radiation sur la Lune est de bon augure pour les colons

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Curieusement, on n'avait jamais vraiment évalué de façon précise le taux de radiation à la surface de la Lune pour de futurs colons lunaires. Une équipe internationale l'a fait grâce à un instrument emporté par la sonde chinoise Chang'e 4. Les résultats sont plutôt rassurants.

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[EN VIDÉO] Bientôt une base permanente sur la Lune ?  La Lune est l’astre le plus proche de la Terre. Pourtant, depuis la fin du programme Apollo, notre satellite naturel n’a plus connu de visite. Cela pourrait bientôt changer car l'Agence spatiale européenne (Esa) prépare la construction d’une base permanente à sa surface. La chaîne Euronews nous parle de ce projet ambitieux dans ce nouvel épisode de Space. 

Les prévisions concernant les succès de la science ou de la technologie à l'horizon d'un demi-siècle tout au plus sont généralement soit bien trop optimistes soit trop pessimistes. Nous n'avons pas encore de base lunaire permanente comme dans 2001 : l'Odyssée de l'espace, mais nous avons débuté l'exploration des mondes de Jupiter et Saturne avec 20 ans d'avance sur les prévisions du célèbre roman d'Arthur Clarke qui, cependant, ne s'est pas trompé en ce qui concerne Internet.

Déjà, il y a 50 ans, on savait que le niveau de radiation serait sans doute un problème pour des colons lunaires et qu'ils devraient s'enterrer en partie sous le régolite lunaire, ce que montrent d'ailleurs les images de 2001 à l'arrivée d'un des héros du film sur la base de Clavius, proche du cratère éponyme. Mais, à l'heure où SpaceX se prépare à aller sur Mars et la Nasa à retourner sur la Lune avec le programme Artemis, on sera sans doute surpris d'apprendre que même les instruments déposés sur la Lune par les astronautes des missions Apollo, ou encore les rovers russes Lunokhod 1 et 2, n'avaient été prévus pour estimer le taux de radiation à la surface de notre satellite.

Une publication dans le célèbre journal Science Advances vient cependant de nous apprendre que la mesure avait finalement été faite par une équipe internationale comportant des chercheurs chinois et allemands, dont le physicien Robert Wimmer-Schweingruber de l'université de Kiel. Elle a été rendue possible grâce à l'instrument Lunar Lander Neutron and Dosimetry (LND), développé et construit dans cette université et qui équipe la sonde lunaire chinoise Chang'e 4.

Une des célèbres scènes de 2001 : l’Odyssée de l’espace. Notez que la base lunaire de Clavius est largement enterrée. © Tanji Akira

Les astronautes des missions Apollo avaient bien de quoi mesurer leur taux total d'exposition aux radiations pendant leurs voyages aller et retour entre la Lune et la Terre mais cela ne pouvait pas donner une estimation précise de ce taux sur une année notamment. Or, c'est précisément ce qu'a permis de faire le LND. Toutefois, la prise de données ne s'est pas faite en continu mais seulement pendant le jour lunaire sur la face cachée de la Lune. Le reste du temps, dans l'obscurité et le froid de la nuit lunaire durant environ deux semaines, la sonde économisait ses batteries.

200 fois le taux de radiation de la surface de la Terre

Au cours d'une année, le LND a tout de même pu mesurer les variations du taux de radiation causées par les éruptions solaires et les fluctuations des rayons cosmiques interstellaires. La Lune ne possédant plus de bouclier magnétique, hormis un faible champ résiduel gardé en mémoire et fossilisé depuis la fin de la dynamo lunaire, les mesures obtenues donnent aussi des indications sur ce que pourraient subir des missions habitées dans le Système solaire.

Au final, les chercheurs annoncent que ce taux de radiation est de 200 fois le niveau de rayonnement auquel sont exposées en moyenne des personnes sur la surface de la Terre. Cela peut paraître beaucoup, et ce n'est certainement pas négligeable mais c'est « seulement » d'un ordre de cinq à dix fois supérieur à ce que les passagers d'un vol intercontinental entre l'Europe et les États-Unis subissent.

Une longue exposition ferait bien sûr augmenter les risques de cancer significativement mais on pense maintenant savoir que les colons lunaires pourraient faire significativement diminuer ce risque en s'enterrant sous seulement 50 centimètres de régolite lunaire. Ils pourraient ainsi rester six mois sur la Lune sans dépasser la limite d'exposition fixée par la Nasa pour les astronautes dans l'espace. En cas d'orage solaire, les réseaux de satellites surveillant le Soleil pourraient prévenir les colons qui auraient environ 30 minutes, le temps de propagation des protons, noyaux et électrons solaires, pour pénétrer dans une zone protégée par une épaisseur d'eau d'environ 10 mètres.

On pense qu’il y a de l’eau dans certaines régions de la Lune, en particulier proches des pôles et ce n'est pas un hasard si Arthur Clarke a installé sa base précisément proche du cratère Clavius au pôle Sud. Ces cratères polaires ont des régions perpétuellement dans l'ombre et de la vapeur d'eau issue de comètes chutant sur la Lune depuis des milliards d'années pourrait s'y être condensée en couches de glace.

  • La majorité des rayons cosmiques auxquels sont exposées des planètes, comme la Terre ou Mars, sont des protons qui viennent du Soleil. Ces rayons sont particulièrement intenses et dangereux à l'occasion des tempêtes solaires, et de futurs colons lunaires, martiens ou voyageurs interplanétaires sur de longues distances devront s'en protéger.
  • Curieusement, pas même les missions Apollo n'avaient permis d'évaluer le taux d'exposition moyen aux radiations sur une année à la surface de la Lune.
  • Cela vient de changer grâce à un dosimètre embarqué sur la sonde chinoise Chang'e 4 sur la surface de la Lune.
  • Une épaisseur de régolite lunaire de 50 centimètres recouvrant une base lunaire permanente devrait déjà suffire pour de longs séjours de six mois au plus.
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