D’ici quelques années, des dizaines de missions robotiques et humaines s’affaireront sur la Lune et y prépareront ici l’installation durable de l’Homme. Parmi la myriade de défis technologiques attendus, s'est immiscée une question subtile mais fondamentale à laquelle il y a une certaine urgence à répondre : quelle heure est-il sur la Lune ? La revue Nature publie un article d’Elizabeth Gibney qui aborde cet aspect plutôt surprenant de l’exploration lunaire.

D'ici quelques années, l'activité robotique et humaine sur la Lune sera forte. Pour que ces missions fonctionnent ensemble, se localisent et se synchronisent correctement les unes par rapport aux autres, il sera nécessaire de définir un temps lunaire. En effet, les missions lunaires, dont certaines seront automatiques et autonomes, auront besoin d'un temps lunaire officiel, c'est-à-dire reconnu idéalement par tous les pays (Union européenne, États-Unis, Chine...), pour coopérer et communiquer ensemble. Sans quoi, la situation pourrait devenir chaotique avec le risque que la plupart de ces missions ne fonctionnent pas de manière coordonnée. C'est d'autant plus un problème à prendre très au sérieux que, malgré la taille du pôle sud, Chinois et Américains n'ont rien trouvé de mieux que d'envisager de s’installer aux mêmes endroits !

Jusqu'à présent, le problème ne se pose pas. Il y a trop peu de missions simultanées pour que cela soit un problème de sorte qu'elles n'ont pas besoin d'un système horaire propre à la Lune. Actuellement, elles se localisent à l'aide de signaux radioradio envoyés à de grandes antennes sur Terre à des heures prédéfinies et utilisent leur propre échelle de temps qui est liée au Temps Universel Coordonné (UTC), la norme par laquelle les horloges de la Planète sont réglées. Cela fonctionne très bien aujourd'hui mais, lorsque des dizaines de missions devront travailler ensemble, cela posera un problème. Les antennes terrestres utilisées seront insuffisantes et le temps UTC se révélera bien trop imprécis pour une parfaire coordination des activités robotiquesrobotiques et humaines sur la Lune.

Un camp de base tel qu'envisagé par la Nasa dans le cadre de son programme Artemis. © Nasa
Un camp de base tel qu'envisagé par la Nasa dans le cadre de son programme Artemis. © Nasa

La difficulté de définir une heure lunaire

Actuellement, la Lune n'a pas de temps indépendant, et définir une heure lunaire n'est pas aussi simple qu'il y parait. Les horloges sur Terre et sur la Lune ne tournant pas naturellement aux mêmes vitessesvitesses, en raison des champs gravitationnels différents des deux corps.

Comme l'explique Elizabeth Gibney dans son article, définir l'heure lunaire n'est pas facile. « Bien que la définition d'une seconde soit la même partout, la théorie de la relativité restreinte stipule que les horloges tournent plus lentement dans des champs gravitationnels plus forts. L'attraction gravitationnelle de la Lune est plus faible que celle de la Terre, ce qui signifie que, pour un observateur sur Terre, une horloge lunaire devrait tourner plus vite qu'une sur Terre. Concrètement, une horloge lunaire gagnerait environ 56 microsecondes en 24 heures et rapport à une horloge terrestre, sa vitesse changerait également subtilement en fonction de son emplacement sur la surface lunaire, en raison de la rotation de la lune ».

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Pour définir une heure lunaire officielle, plusieurs options sont à l'étude, basées sur un système d'horloge conçu pour se synchroniser avec l'UTC ou tout simplement être affranchie de l'heure terrestre. La réunion du mois de novembre dernier avait comme but de commencer à rédiger des recommandations sur la manière de définir l'heure lunaire. Mais, l'idée serait d'établir un temps lunaire indépendant de l'UTC de sorte que le modèle fonctionnera sur d'autres planètes, comme Mars par exemple.

Dans ce scénario, rappel Elizabeth Gibney, les « jours sur la Lune pourraient également être définis différemment de ceux sur Terre, pour tenir compte du temps entre le midi solaire depuis la Lune et la Terre, en moyenne 29,5 jours terrestres. Les jours terrestres seront toujours importants pour les astronautes, étant donné le besoin humain de sommeilsommeil dans un cycle d'environ 24 heures ». À plus long terme, il sera également utile de s'interroger sur l'utilité de diviser le temps lunaire universel en fuseaux horaires liés à la position du SoleilSoleil dans le ciel, surtout si l'activité humaine venait à s'étendre et coloniser de vastes régions lunaires.