Une vue d'artiste de Lunokhod 1, un robot soviétique qui roula sur la Lune pendant 11 mois. Il se composait de deux parties principales : un boîtier scellé avec des équipements scientifiques et de service et un châssis. Il avait la forme d'une « casserole » d'un diamètre d'environ 2 mètres, recouverte d'une sorte couvercle portant des cellules solaire. © Alexey Ryabov, CC by-sa 4.0, Wikipedia
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Lunokhod 1 : il y a 50 ans le premier rover planétaire roulait sur la Lune

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[EN VIDÉO] La Lune comme vous ne l'avez jamais vue !  Découvrez la Lune en 4K à travers les yeux de la sonde LRO. Cette dernière, qui vient de fêter ses 10 ans, nous livre des images très détaillées de plusieurs régions de notre satellite. Ici, le cratère Tycho et les pentes de sa montagne centrale surmontée d’un rocher solitaire ; là, le vaste réseau de cratères au pôle sud, à l’intérieur du plus ancien bassin d’impact de la Lune. Un régal pour les yeux. Une balade à savourer en plein écran. 

Le premier rover télécommandé depuis la Terre et explorant la surface d'une autre planète tellurique n'était pas états-unien mais russe. Il s'appelait Lunokhod 1 et on a célébré le 17 novembre 2020 les 50 ans de son arrivée sur la Lune.

Les robots américains Spirit et Opportunity, de la mission Mars Exploration Rover, nous ont fait rêver avant Curiosity. Perseverance les rejoindra bientôt sur la Planète rouge et si tout va bien, dans quelques années, le rover européen de la mission ExoMars. Mais il ne s'agit nullement des premiers artefacts de la noosphère de la Planète bleue à rouler sur la surface d'un autre monde que la Terre.

Il y a 50 ans, le 17 novembre 1970 précisément, la sonde soviétique Luna 17 réussissait son alunissage. À son bord se trouvait le premier astromobile de l'Humanité : Lunokhod 1. Il s'agissait d'un rover télécommandé, bien avant ceux déposés par la Chine et que l'on connaît sous les noms de Yutu 1 et Yutu 2, et qui sera suivi de son jumeau apporté par Luna 21 en janvier 1973 : Lunokhod 2.

Lunokhod est un peu l'équivalent en russe de Moonwalker en anglais et, dans les deux cas, on pourrait traduire ces termes par « arpenteur de Lune ». Les Lunokhod étaient en avance sur leur temps et partageaient déjà de nombreux points communs avec les rovers Spirit et Opportunity. Ils sont le produit des ingénieurs russes qui sont tout aussi talentueux et géniaux que leurs collègues physiciens tel le légendaire Lev Landau. En l'occurrence, ils avaient été conçus et développés à la demande du mythique fondateur du programme spatial russe Sergueï Korolev et sous la direction de Gueorgui Babakine, un brillant ingénieur soviétique responsable du bureau d'études de la tout aussi mythique entreprise russe de construction de matériel spatial NPO S. A. Lavotchkine, clé du programme des sondes lunaires soviétiques des années 1960 à 1970.

Une présentation de l'histoire du rover lunaire russe Lunokhod 1. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en russe devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Роскосмос ТВ

Des rovers pour aider à l'exploration humaine de la Lune

À l'origine, les Lunokhod étaient prévus pour préparer et assister l'alunissage des cosmonautes. D'abord, en permettant d'explorer en détail la zone d'alunissage prévue (il y avait des incertitudes sur l'épaisseur du régolite lunaire et sa capacité à permettre des déplacements sans s'y enfoncer profondément), ensuite en servant de radiobalises lors de l'atterrissage d'un module lunaire de secours sans cosmonaute en mode automatique. En cas de succès, un module habité devrait avoir aluni à proximité, mais s'il était endommagé le cosmonaute aurait l'opportunité de se rendre à l'un des Lunokhod les plus proches pour l'utiliser comme véhicule afin de rejoindre un module lunaire de réserve.

On le sait, ce ne fut finalement pas ce scénario qui fut réalisé mais toujours est-il que Lunokhod 1 fut un grand succès. Alimenté en énergie par un panneau photovoltaïque installé à l'intérieur du couvercle supérieur à charnière de l'astromobile, il a fonctionné pendant 11 jours lunaires, l'équivalent de 322 jours terrestres, et a parcouru plus de 10 kilomètres dans La mer des Pluies (en latin Mare Imbrium, un bassin  qui s'est formé à la suite du remplissage par de la lave liquide d'un cratère d'impact géant préexistant) en transmettant plus de 20.000 images télévisées via ses deux caméras et 206 panoramas haute résolution. Pour prendre la mesure de l'exploit, il faut se souvenir qu'en raison de l'alternance des jours et des nuits lunaires, les températures étaient de 120 à 150 °C un jour lunaire et de -130 à -170 °C pendant une nuit lunaire.

Un documentaire sur Gueorgui Nikolaïevitch Babakine (1914 -1971), un ingénieur soviétique qui fut responsable des programmes de plusieurs sondes spatiales conçues sous sa direction et qui ont réalisé des premières spatiales comme les sondes lunaires Luna 9 (premier atterrissage en douceur sur un autre astre), Luna 16 (mission de retour d'échantillons), les rovers du programme Lunokhod, les sondes vénusiennes Venera 4 (premier atterrissage sur Vénus, mais inactive à l'atterrissage) et Venera 7 (active à l'atterrissage) et la sonde martienne Mars 3 (contact perdu peu après atterrissage). Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en russe devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Телеканал Культура, Wikipédia

Lunokhod 1 était équipé de plusieurs instruments. Son spectromètre à fluorescence X lui a permis d'effectuer 25 analyses de sol avec et son pénétromètre a été utilisé à environ 500 emplacements différents pour tester les caractéristiques mécaniques du sol.

Comme le rappelle le précédent article de Futura ci-dessous, Lunokhod 1, mais aussi son jumeau Lunokhod 2 apporté sur le sol lunaire par en janvier 1973 par la sonde Luna 21, était également équipé d'un rétroréflecteur permettant d'utiliser des impulsions laser issues de deux observatoires - un Soviétique et un Français - sur Terre qui étaient donc réfléchies et rendaient possible de mesurer la distance Terre-Lune et son évolution au cours du temps, permettant à l'occasion plusieurs tests de la théorie de la relativité générale.

« A ce jour 5 réflecteurs lunaires ont été déposés sur la Lune : les deux franco-soviétiques et ceux des missions Apollo XI, XIV et XV. Ce dernier de très grande dimension pesait 10 fois plus lourd que les réflecteurs français. Par contre, en terme d’efficacité les réflecteurs des rovers se sont avérés de très bonne qualité. Aujourd’hui, le réflecteur d’Apollo XV est le plus utilisé et représente la cible de près de 80% des tirs lasers sur la Lune ». © Cnes

Le Cnes a mis en ligne plusieurs articles concernant l'implication de la France dans les missions soviétiques Luna 17 et 21.  L'un de ces articles explique que « les rétroréflecteurs français des Lunakhod était constitué de 14 prismes à face triangulaire de 10,6 cm pour une surface totale de 680 cm² et une masse de 3,5 kg ».

L'association de ce genre de rétroréflecteurs avec des tirs laser pour mesurer des distances et leurs variations dans le temps était déjà mis en pratique par le Cnes au cours des années 1960 pour déterminer avec précision l'orbite des satellites. Devant le succès de cette technique, les soviétiques avaient donc proposé au Cnes dès 1968 de leur fournir des réflecteurs lasers pour les rovers lunaires, Lunakhod 1 et 2.

Les premiers tirs laser  eurent lieu depuis l'Observatoire du Pic du Midi dans les nuits des 5 et 6 décembre 1970 explique l'un des articles du Cnes.

L'un des concepteurs des Lunokhod, A. L. Kemurdzhian, avait déclaré à leur sujet : « Tout comme nous nous souvenons du premier bateau à vapeur, du premier avion, de la première voiture, tout le monde se souviendra du premier rover lunaire... Le mot "Lunokhod" est entré dans la circulation mondiale sans traduction, comme avant lui le mot "Spoutnik" ».

Pour en savoir plus

40 ans après son alunissage, Lunokhod 1 répond encore aux Terriens

Article de Jean-Baptiste Feldmann publié le 25/06/2010

Un tir laser dirigé vers un robot lunaire soviétique perdu de vue en 1971 s'est soldé par le retour d'un puissant signal lumineux réfléchi par le rétro-réflecteur de l'engin. De quoi tester la Relativité générale...

À la fin de l'année 1970, l'Union Soviétique lança son premier robot lunaire motorisé. Lunokhod 1 fonctionna pendant 11 mois au cours desquels il effectua un parcours d'une dizaine de kilomètres, pris 20.000 photos et réalisa 500 tests sur le sol lunaire. Au terme de sa mission, les scientifiques ne furent pas en mesure de le situer exactement et l'engin fut considéré comme définitivement perdu. Il n'a pourtant pas échappé à l'œil de lynx de LRO, l'orbiteur américain qui a également photographié les sites des missions Apollo.

Localisé avec précision au cours du printemps, Lunokhod 1 a fait l'objet le 22 avril dernier d'une expérience de contact lumineux. Le robot soviétique dispose en effet d'un rétro-réflecteur qui renvoie la lumière exactement dans la direction d'où elle provient. Les astronomes de l'Observatoire d'Apache Point au Nouveau-Mexique ont utilisé leur télescope de 3,5 mètres de diamètre pour envoyer un faisceau laser en direction du site lunaire de Lunokhod 1. A leur grande surprise, ils ont capté en retour un signal lumineux particulièrement fort.

Pour Tom Murphy, de l'Université de San Diego (Californie), « le retour du premier essai laser se composait de 2.000 photons. Après 40 ans de silence, ce robot a beaucoup à nous dire ». Par comparaison, le meilleur signal lumineux renvoyé par un rétro-réflecteur lunaire était jusqu'à présent de 750 photons (pour Lunokhod 2), loin devant les trois réflecteurs des missions Apollo 11, 14 et 15. Les scientifiques se demandent bien pourquoi le premier robot soviétique renvoie 2,5 fois plus de photons que son jumeau, alors que son rétro-réflecteur devrait être recouvert de poussière lunaire. Mais au fait, pourquoi des tirs lasers vers la Lune ?

Exemple de tir laser en direction de la Lune depuis l'Observatoire du Cerga. © G. Therin

Quand la Relativité générale entre en jeu

Slava Turyshev, du Jet Propulsion Laboratory, est catégorique : « La détermination de la distance Terre-Lune par le biais des lasers est un des plus puissants outils dont nous disposions afin de repérer d'éventuelles faiblesses de la théorie de la Relativité générale ». Dans la théorie d'Albert Einstein, le principe d'équivalence prévoit en effet que la Terre et la Lune sont accélérées vers le Soleil de la même façon malgré leurs différences de masse et de composition. Depuis quatre décennies les scientifiques cherchent donc à mesurer avec la plus grande précision possible la distance entre les deux astres pour y déceler une éventuelle déviation de l'orbite lunaire qui violerait alors le principe d'équivalence.

Avec Lunokhod 1, ils disposent désormais d'un cinquième rétro-réflecteur qui va leur permettre d'obtenir des mesures encore plus précises pour tester la validité de la théorie de la Relativité générale.

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