L’académicien Lev Zelyony : l’humanité a entamé son expansion la plus active vers la Lune

Le 14 septembre 1959, il y a 65 ans, la station interplanétaire automatique Luna 2 s'écrasait sur le satellite naturel de la Terre.

Cet appareil est devenu le premier objet fabriqué par l'homme lancé depuis notre planète et a atteint la surface d'un autre corps céleste. Lev Zelyony, le directeur scientifique de l'Institut de recherche spatiale (IKI) de l'Académie des sciences de Russie (RAN), directeur scientifique de la première étape du programme lunaire (recherche par stations automatiques), académicien, a parlé de la valeur scientifique des premières missions lunaires, diverses approches de l'étude du satellite naturel de la Terre, ainsi que l'état actuel du programme lunaire russe lors d'une conversation avec Ilya Vroubel de TASS.

— Dites-nous, quelle est la valeur de la mission Luna-2 ? Qu'a-t-elle aidé à découvrir ?

— L'histoire de Luna-2 a commencé neuf mois plus tôt, lorsque le 2 janvier de la même année 1959, Luna-1 a été lancé, qui était censé percuter la Lune, délivrer un fanion - en général, tout ce que Luna-2 a fait. Mais l'appareil a raté. Boris Yevseyevich Chertok (bras droit de S.P. Korolyov) décrit la raison comme suit :

«La fiabilité de l'entrée sur la Lune dépendait, entre autres choses, de la précision de l'arrêt des moteurs du deuxième étage et du démarrage du troisième étage. Les erreurs possibles dans le système autonome d'arrêt des moteurs du deuxième étage de l'intégrateur d'accélération longitudinale dépassaient les limites autorisées. Par conséquent, dès le début <...> nous avons décidé d'utiliser un système de commande radio pour arrêter le moteur en mesurant la vitesse et les coordonnées. Mais l'équipe radio était en retard. les points de contrôle radio au sol étaient à blâmer..."

En conséquence, l'appareil est passé à une distance d'environ 6 000 km. Mais malheureusement, B.Y. Chertok n'écrit pas que ce Luna-1 "en quelque sorte infructueux" a fait une grande découverte grâce au fait qu'il était équipé de pièges à ions fabriqués par le futur employé d'IKI, Konstantin Iosifovich Gringauz.

On pensait que l’espace entre la Terre et la Lune était vide, presque vide.

Or les pièges à ions ont enregistré dans cet espace des flux assez forts de plasma chaud venant du Soleil. C'est ce que l'on appellera plus tard le vent solaire. Il s'agit d'une véritable découverte expérimentale. Théoriquement, cela a été prédit par le grand scientifique américain Eugene Parker, récemment décédé - au début, personne ne le croyait, son article n'a pas été publié, et en fait, la première confirmation expérimentale de ce phénomène physique très important était le fruit des travaux de Konstantin Gringauz.

La raison pour laquelle je me concentre autant sur le vent solaire est ce qui crée la météo spatiale sur Terre. Luna 2 possédait les mêmes instruments, et ils ont naturellement confirmé l'existence du vent solaire, mais cela a été fait pour la première fois sur Luna 1 neuf mois plus tôt.

En plus de cette découverte, une autre expérience très importante a été réalisée sous la direction de Joseph Samuilovich Shklovsky - la dite comète artificielle. Pour prouver visuellement que l'appareil vole réellement vers la Lune, un kilogramme de sodium a été pulvérisé dessus. Le résultat était un nuage orange qui pouvait être observé à travers un télescope. C'était la première expérience de ce type dans l'histoire : une comète artificielle.

Et malgré le fait que Luna 1 ait raté, ces deux réalisations importantes montrent qu'il n'y a pas d'échec absolu.

Luna-2 a connu de grandes difficultés à un moment donné - le vol a été reporté à plusieurs reprises en raison de problèmes avec le lanceur, mais il s'est néanmoins envolé le 12 septembre. Le 14 septembre, la station s'est écrasée dessus à une vitesse d'environ 3,3 km/s, a créé un petit cratère et a dispersé des fanions avec les armoiries de l'URSS et l'inscription « URSS » sur la surface de la Lune. Ce fut une grande source de fierté pour Nikita Sergueïevitch Khrouchtchev - comme vous le savez, il a offert un tel fanion au président Dwight Eisenhower lors de son voyage aux États-Unis.

Les mesures scientifiques de Luna 2 n'étaient pas très significatives par rapport à Luna 1. Le champ magnétique de la Lune a également été mesuré, mais en raison de la courte durée de vie de l'appareil, il n'y a pas eu beaucoup de résultats scientifiques, mais il y avait une énorme signification politique - le premier objet de l'histoire de l'humanité créé sur Terre a touché un autre corps céleste. Cela ne s’est jamais produit, et c’est l’Union soviétique qui l’a fait la première.

Il faut dire que plus tard, le premier appareil à atterrir en douceur sur la Lune fut également l'appareil soviétique Luna-9. Cela s'est produit sept ans plus tard, en février 1966, deux semaines après la mort de Sergueï Pavlovich Korolyov, qui a conçu ces premièrs « Luna ».

Les appareils suivants ont été conçus par une autre organisation, à laquelle Korolyov a transféré ce sujet - maintenant NPO Lavochkine. Le concepteur en chef de ces nouveaux « Luna » était Georgy Nikolaevich Babakine.

— Ni le premier ni le deuxième Luna n'avaient de système de propulsion ?

— Oui, ils ont volé en mode balistique. A ce stade, l’essentiel était d’y arriver. Puis le système de propulsion est apparu.

— On discute aujourd'hui de projets de dispositifs pénétrateurs qui, lors de l'atterrissage, éteignent l'excès d'énergie cinétique en pénétrant dans le sol ?

— Les pénétrateurs se sont en fait révélés être une histoire très triste qui, en général, ne s'est terminée par rien.

Depuis le début des années 2000, le projet Luna-Glob existe en Russie.

Elle a été réalisée par l'Institut de géochimie et de chimie analytique du nom de V.I. Vernadski, alias GEOKhI. En effet, l’idée de créer un réseau mondial – d’où le mot « Globe » – de pénétrateurs qui s’écraseraient sur la Lune a été proposée. Avec un tel impact, l'appareil décélère avec une accélération énorme, plusieurs centaines de g. Les appareils eux-mêmes auraient dû être dotés de sismomètres capables de survivre à de telles surcharges. On supposait qu’une fois les sismomètres enfoncés dans le sol, ils commenceraient à transmettre des données sur les vibrations sismiques de la Lune depuis ses différentes régions. Le résultat sera une tomographie sismique – une méthode très moderne et très performante qui permettrait d’estimer la taille du noyau de la Lune et enfin de comprendre les modèles de formation de notre satellite.

L'idée était raisonnable, mais il s'est avéré qu'un tel équipement, résistant à des surcharges extrêmes, était facile à proposer, mais impossible - du moins à cette époque - à réaliser. De tels systèmes ont été développés en Union Soviétique, lors de la préparation de projets martiens.

Puis, après l'effondrement de l'URSS, la possibilité de créer de tels équipements en Russie a disparu ; ils ont essayé de les commander au Japon, en Angleterre... Mais aucun pays n'a été en mesure de créer de tels pénétrateurs, dont l'équipement scientifique pourrait survivre à une collision avec la surface. Ce concept – du moins à l’époque – s’est avéré un échec. Probablement, en principe, l'idée a le droit d'exister, mais la technologie de l'époque ne le permettait pas.

Le projet Luna-Glob était en crise, et quelque part au tournant des années 2010, lorsque les premières données fiables sont apparues sur la présence de glace d'eau dans les régions circumpolaires de la Lune, nous avons reformaté le programme. "Luna-Glob" est devenu connu sous le nom de "Luna-25", et l'ensemble de notre programme lunaire a été recentré sur l'étude des pôles de la Lune. Ces pôles ont des propriétés uniques, très différentes de la Lune des latitudes moyennes, explorée par les expéditions soviétiques et américaines dans les années 1970 et 1980.

C'est ainsi qu'a commencé l'étape moderne de l'exploration lunaire. En Russie, nous avons été les premiers à formuler ce programme clair d'exploration des pôles, mais nous n'avons pas été les premiers à le mettre en œuvre.

Maintenant, la phase d'expansion la plus active a commencé - non pas l'exploration, mais l'expansion de l'humanité vers la Lune.

En août de l'année dernière, c'est dans la zone que nous considérons également comme un objet prioritaire du pôle Sud qu'un appareil indien s'est posé. Et cela a très bien fonctionné et a donné de très bons résultats. Nos collègues indiens n'y sont pas non plus parvenus du premier coup : quelques années plus tôt, l'appareil d'atterrissage de leur expédition Chandrayaan-2 s'est écrasé. Pourtant, pour paraphraser Pouchkine, seule « l'expérience, fils d'erreurs difficiles » nous prépare de « merveilleuses découvertes »... Ceci, bien sûr, s'applique également à notre expérience difficile mais importante acquise lors de l'atterrissage infructueux de Luna-25 dans le même août 2023.

Dans le peu de temps qui s'est écoulé depuis, déjà en 2024, plusieurs véhicules automatiques ont atterri dans cette région polaire méridionale, avec plus ou moins de succès, des appareils japonais et commerciaux américains, et une expédition chinoise se prépare également à s'y rendre. Les scientifiques chinois ont une très bonne expérience des atterrissages en douceur, y compris sur la face cachée de la Lune, et de l'apport de sol lunaire sur Terre.

Nous avons malheureusement perdu notre leadership dans l'exploration de la Lune circumpolaire, mais ici non seulement la victoire est importante, mais aussi la participation. Nous restons quelque peu optimistes, malgré la mort de Luna-25. L'orbiteur Luna-26 et les véhicules d'atterrissage Luna-27 sont en cours de préparation.

— L'année dernière, vous nous avez dit qu'IKI avait proposé à Roscosmos de lancer deux Luna-27. La société d’État a-t-elle déjà accepté cette proposition ?

— La société d'État soutient cette proposition, mais, malheureusement, elle n'imprime pas non plus d'argent, il n'y a donc pas de décision finale. Permettez-moi de vous rappeler que créer un deuxième appareil ne signifie pas augmenter les coûts du double, mais seulement de 30 à 35 % : vous pouvez tester deux appareils identiques sur le même équipement.

Ici, je vois une opportunité très attrayante, et il existe de nombreux arguments en faveur de cette nouvelle idée, selon laquelle s'il n'est pas possible de créer deux appareils, alors le seul appareil ne sera pas envoyé au pôle Sud, qui d'ici là sera suffisamment exploré, mais jusqu'au pôle Nord - là- bas, personne ne va encore. J'insiste sur le fait que ce n'est que pour le moment. Je suis sûr que cette idée, comme toutes les autres bonnes idées, sera bientôt reprise par quelqu'un, alors que pour nous, comme d'habitude, tout prend beaucoup de temps à maîtriser - mais maintenant, malheureusement, nous ne roulons pas vite.

— Autrement dit, si finalement la décision est prise de lancer un seul appareil, alors l'académie insistera pour l'envoyer spécifiquement au pôle Nord ?

— L'Académie le proposera. Aujourd'hui, la situation change chaque mois, car les nouveaux alunissages donnent de nouveaux résultats. Il s'agit d'une situation très dynamique, puisque l'humanité commence seulement à explorer les régions véritablement circumpolaires de la Lune ; le premier atterrissage en douceur a eu lieu il y a un peu plus d'un an, le 23 août 2023. Juste le jour de mon anniversaire, mais ce n'était pas un appareil russe, mais indien. Et pendant ce temps, cela a donné de nombreux résultats scientifiques, permettant de porter un nouveau regard sur le régime de température dans ces zones et la composition du régolithe. Ces données doivent encore être traitées et comprises.

Certaines découvertes qui pourraient avoir lieu entre le premier atterrissage en 2023 et l’atterrissage prévu de nos appareils dans cinq à six ans (on voit déjà que cela ne sera pas possible avant 2028-2029) peuvent sans aucun doute affecter nos projets. L'appareil, conçu pour le pôle Sud, peut également atterrir au pôle Nord : les schémas de vol balistique y sont presque identiques. Mais pendant ce temps, le ou les appareils doivent être terminés et, à l'approche de la date de lancement, il faut enfin décider où voler. Nous avons déjà élaboré et sélectionné des sites d'atterrissage dans les deux régions.

— Luna-26 aidera à un choix plus précis des sites d'atterrissage, n'est-ce pas ?

— Luna-26, bien sûr, aidera également à le comprendre et à dresser des cartes de haute précision de la surface. En général, il y a beaucoup de choses intéressantes sur la Lune - il y a des problèmes liés à la fois aux anomalies gravitationnelles et aux anomalies magnétiques, et tout cela, y compris les processus d'interaction de la Lune avec le vent solaire, sera étudié en détail sur l'orbiteur Luna-26.

Lors de la deuxième étape (la première dans les années 1960-1970 était soviéto-américaine), de nombreux pays se sont joints à l'étude de la Lune - nous apprenons à connaître la Lune beaucoup plus profondément. Non seulement aux latitudes moyennes, mais aussi polaires.

Les méthodes de recherche se sont améliorées qualitativement au cours des 50 dernières années, les possibilités de transmission de grandes quantités d'informations depuis la Lune ont augmenté de plusieurs ordres de grandeur et il devient possible de mener une analyse élémentaire beaucoup plus précise de la matière lunaire et de sa composition isotopique. Nous trouverons ici de nombreuses découvertes intéressantes sur notre satellite naturel.

J'ai mentionné plus tôt que jusqu'à présent, il n'existe même pas de modèle universellement accepté pour sa formation. La raison pour laquelle les scientifiques de GEOKhI ont tant insisté sur une expédition lunaire avec des pénétrateurs est que la taille du noyau de la Lune peut être utilisée pour tirer des conclusions sur les mécanismes de sa formation.

Il existe maintenant un modèle du dit méga-impact, selon lequel la Lune s'est formée à la suite de la collision de la jeune Terre avec un grand corps céleste, approximativement de la taille de Mars, et de cette fonte une Terre renouvelée a émergé, et tout près d'elle la Lune. Peu à peu, il s'est refroidi, s'est éloigné de plus en plus - il s'éloigne toujours. Et donc, dans leur composition, les couches externes de la Lune sont très similaires à celles de la Terre.

Mais il existe aussi des facteurs qui contredisent ce modèle. Il s’agit d’un problème très « vivant », affirment encore les scientifiques.

Les collègues de l'Institut. V.I. Vernadsky sont d'avis qu'il n'y a pas eu de méga-impact et que la Lune et la Terre se sont formées à partir d'un nuage protoplanétaire de la même manière, comme les frères aînés et plus jeunes. Il y a des faits que cette théorie explique bien, mais il y a d’autres qu’elle ne peut pas expliquer. Par conséquent, je suis partisan de la première théorie, même si je comprends certaines de ses lacunes.

— En mai, le gouvernement a annoncé que la liste des modifications que subiraient les prochaines stations lunaires russes afin de ne pas répéter le sort de Luna 25 serait déterminée en septembre. Cette liste a-t-elle déjà été créée ? Quels types d'améliorations y sont-ils inclus ?

— Il y a beaucoup d'améliorations techniques, ce serait probablement ennuyeux d'en parler.

Malheureusement, la mort de Luna-25 est le même malentendu que l'échec de Luna-1. Il ne s’agit pas d’une erreur fondamentale systémique, c’est d’une vérification inachevée de la communication entre les différents systèmes de l’appareil.

Luna-25 était un bon appareil fiable, mais la protection contre de telles situations s'est avérée insuffisante.

Sur Luna 27, bien entendu, des tests au sol beaucoup plus approfondis seront effectués. Une attention particulière sera portée au développement de systèmes d'atterrissage en douceur aux toutes dernières étapes de l'approche de la Lune. Il convient également de rappeler qu'à l'époque soviétique, pour des raisons de fiabilité, tous les appareils étaient fabriqués par paires : lunaire, martien et vénusien.

Cela a simplifié les tests et augmenté la fiabilité. Comme je l'ai dit ci-dessus, une telle duplication augmente non seulement la fiabilité, mais élargit également qualitativement les capacités scientifiques du projet. J'espère que nous pourrons faire tout cela avec Luna-27.

— Comment se déroulent actuellement les travaux sur l'équipement scientifique des appareils ?

— L'équipement des missions Luna-26 et Luna-27 est presque terminé.

Luna-26 deviendra une plate-forme à part entière et moderne pour l'étude à distance de la Lune depuis une orbite basse. Les expériences les plus importantes seront des radars pour étudier la structure souterraine de la Lune, des spectromètres infrarouges, gamma et à neutrons pour étudier la composition chimique, l'hydratation et la répartition de la glace d'eau dans les couches proches de la surface. Des résultats importants sont également attendus du système stéréo de télévision pour construire une carte topographique assez détaillée de la Lune. Un puissant complexe plasmatique sera également été installé sur Luna-26 pour étudier les particularités de l'interaction de la Lune avec les flux de plasma du vent solaire. De plus, il existe également la possibilité de relayer les informations du véhicule d'atterrissage vers la Terre à l'aide du complexe radio Luna-26.

Les images de Luna 25 ont indiqué des réserves d'eau extrêmement faibles dans le cratère Zeeman

Luna-27 disposera d'un ensemble de charges utiles considérablement étendu par rapport à Luna-25 : un large ensemble d'instruments pour étudier l'exosphère de poussière de plasma de la Lune. Cela comprend des équipements pour étudier l'interaction de la Lune avec le vent solaire et des instruments pour mesurer les propriétés de la poussière lunaire et les champs électriques qu'elle génère. D'une manière générale, le nuage de poussière chargée, dont les particules lévitent au-dessus de la surface de la Lune, n'a pas été suffisamment étudié, même si l'impact négatif de la poussière affectera certainement l'exploration future de la Lune. Ce n'est pas sans raison que nos collègues chinois se sont intéressés à ces expériences, et il est désormais prévu d'installer des instruments anti-poussière russes, similaires à ceux préparés pour Luna-27, sur les missions d'atterrissage chinoises. Les études locales du régolithe et des couches souterraines à l'aide du générateur de neutrons actifs Hadron, d'un spectromètre de masse laser et d'instruments de spectroscopie de la surface lunaire dans la gamme de longueurs d'onde infrarouges deviendront également importantes. Les propriétés thermiques du régolithe lunaire seront étudiées à l'aide d'instruments fabriqués à l'IKI RAN et au GEOKhI RAN. L'appareil sera équipé d'un puissant système de télévision créé par des spécialistes du Département de recherche optique-physique de l'Institut de recherche spatiale de l'Académie des sciences de Russie, qui fournira des observations panoramiques de la zone d'atterrissage et sera utilisé lors des manipulations lors la collecte de sol lunaire destinée à l'analyse par les dispositifs de l'appareil.

Il est important que les scientifiques de l'IKI et les spécialistes de NPO Lavochkine aient réussi à résoudre tous les problèmes difficiles liés à la nécessité de remplacer les importations dans la fabrication d'un engin spatial et d'un complexe d'équipements scientifiques.

Entretien réalisé par Ilya Vroubel

[KN: pour plus d'information sur le vol de Luna-2 on pourra lire l'article (en russe) d'Igor Marinine sur ProKosmos.]

Source: TASS; Crédits photographiques: IKI RAN et via ProKosmos, Igor Marinine