La sonde lunaire issue de la guerre des étoiles...

A près vingt-cinq ans, les Américains visitent de nouveau la Lune. Mais pas du tout comme on l'avait imaginé à la fin de l'épopée Apollo. Cette fois-ci, il n'y a ni astronaute ni module lunaire... et, ce qui est plus significatif, le formidable potentiel de la Nasa n'a pas été mobilisé. Il s'agit plutôt d'une opération de type "commando", légère, rapide et peu coûteuse, telle que la prônent ceux, et ils sont légion, qui n'ont pas été convaincus par les précédentes opérations: non seulement certaines ont exigé jusqu'à deux décennies d'une mise au point aussi laborieuse qu'onéreuse, mais elles ont parfois échoué au tout dernier moment.
Le nouvel engin s'appelle Clémentine, un prénom féminin au goût fruité, bien éloigné d'un Titan, d'un Apollo ou d'un Saturne, habituelles références à de mâles et sévères mythologies! Il a été conçu dans un modeste bâtiment implanté à Alexandrie au sud de Washington; et, bien que particulièrement bon marché, il ouvre à l'astronautique des perspectives illimitées.
Il n'a fallu que 22 mois pour construire la sonde mais, en quelques semaines, elle a transmis davantage de photos de notre satellite que tout ce qui avait été réalisé jusqu'alors. Au lieu de mobiliser toute une armada, avec des lourdeurs bureaucratiques comme celles qui ont, par manque d'entente entre les services, entraîné le dysfonctionnement de Hubble, la marine américaine, véritable responsable du projet, a confié l'opération à une équipe réduite de 55 personnes.

Par une ironie du sort, Clémentine ne doit rien à la Nasa; elle est fille du programme militaire aujourd'hui abandonné de la "Guerre des étoiles". Initialement, la sonde était censée détecter les fusées ennemies dans leur traversée de l'atmosphère. Un des bons moyens de la tester était de lui faire survoler la Lune ou un astéroïde; et ce, pour deux raisons: la surface de ces objets peut être très sombre, donc aussi difficile à visualiser qu'une fusée dans l'espace, et c'est un moyen de tester l'électronique embarquée dans un environnement spatial.

A défaut d'atteindre un quelconque objectif militaire, Clémentine s'est révélée l'un des meilleurs investissements scientifiques jamais réalisés. Son budget n'a pas excédé 80 millions de dollars, soit 10% à peine du coût d'une sonde spatiale classique - Mars Observer, qui a dépassé le milliard de dollars, s'est purement et simplement évanoui en approchant de Mars.
Le budget a couvert le lancement: le poids total de Clémentine n'excédant pas 425 kilos, une ancienne fusée Titan récupérée dans les surplus de l'armée a suffi. Il a également payé la location d'une maisonnette en briques située dans une rue anonyme de la petite ville et baptisée "Bat cave", évoquant le repaire du héros de bande dessinée; l'allusion s'imposait d'autant plus qu'il a d'abord fallu déloger les chauves?souris qui nichaient dans le toit avant de l'aménager en centre de contrôle!

Réalisée si vite, Clémentine a pu être dotée par l'US Navy d'équipements électroniques de tout dernier cri; alors que, souvent, les engins de la Nasa s'envolaient avec des instruments antédiluviens... car, au royaume de l'électronique, une ou deux décennies, c'est l'éternité.
Seul "goulot d'étranglement" du système embarqué: l'antenne de un mètre n'arrive pas à transmettre au sol les informations à la cadence où elles sont recueillies. L'antenne est limitée à 128000 bits par seconde, alors que l'ordinateur peut en traiter 25 millions; d'où la nécessité de conserver en mémoire la plupart des 5 000 images récoltées sur chaque orbite. Mais Clémentine est dotée d'une mémoire de 1600 milliards de bits, quatre fois plus qu'aucune sonde avant elle, ce qui lui permet de fonctionner confortablement. A bord, six caméras de 370 grammes chacune - l'instrumentation ne pèse que 8 kilos au total - couvrent tout le spectre, des ultraviolets aux infrarouges; on dispose aussi de plus d'un altimètre laser de haute précision. Le tout est alimenté par des photopiles, les meilleures qui existent, à base d'alliage d'arséniure de gallium et de germanium. Elles produisent 300 watts par mètre carré de surface éclairée, ce qui correspond à un rendement de 30% - deux fois supérieur à celui des cellules au silicium.
Malgré ces perfectionnements qui en font un véritable bijou, les Américains n'envisagent pas de récupérer la sonde, cela coûterait trop cher... Elle finira donc par disparaître dans l'espace. C'est pourquoi elle a été baptisée Clémentine, comme la fille d'un chercheur d'or d'une chanson populaire aux Etats-Unis qui, elle aussi, disparut un jour pour l'éternité.
Le lancement s'est opéré le 25 janvier 1994, avec la Lune pour premier objectif. Alors que le trajet prend habituellement trois jours, Clémentine a mis quatre semaines avant d'atteindre le voisinage de notre satellite. L'économie réalisée justifie amplement cette lenteur, qui, dans le cas présent, n'était pas un handicap. Le 19 février, Clémentine est parvenue sur son orbite lunaire et a immédiatement commencé à transmettre ses clichés.

Les centaines de milliers de clichés de la Lune ont fait faire des progrès considérables aux sélénologues. Les missions Apollo ayant déjà exploré in situ plusieurs zones, on ne pouvait s'attendre à des résultats sensationnels. Toutefois, comme ces missions s'étaient déroulées dans des régions aisément accessibles, tout près de l'Equateur, on ne savait presque rien de la plus grande partie de la surface, et surtout des pôles qui n'avaient jamais été survolés. Clémentine a réalisé - une grande première - la cartographie complète de la Lune avec une résolution de 200 mètres. Jusqu'alors, l'altimétrie du relief lunaire comportait des erreurs supérieures au kilomètre; grâce au laser embarqué, on arrive maintenant à une précision de 40 mètres sur la totalité de la surface, ce qui permet de dessiner d'excellentes courbes de niveau. On a ainsi découvert que le relief lunaire était bien plus tourmenté qu'on ne le croyait: des dénivellations de cinq à six kilomètres ne sont pas inhabituelles. Le cratère d'Aitken, situé sur la face cachée, a révélé une profondeur de 12 000 mètres, décrochant ainsi le record de profondeur jamais enregistré dans le système solaire. La trajectoire de Clémentine lui permet, orbite après orbite, de survoler toute la surface et, comme on l'a vu, les zones polaires. Au pôle Sud existe une région de 270 000 km² - la moitié de la France - que l'on voit depuis la Terre d'une manière rasante. Or, cette région n'est jamais éclairée par le Soleil: elle est occupée par un cratère suffisamment profond pour que les rayons solaires ne puissent jamais en atteindre le fond. Comme cela a été le cas sur les calottes de Mercure, on peut penser y trouver des traces d'éléments volatils tels que l'ammoniac, le méthane et surtout l'eau. Ces matériaux fossiles dateraient de la formation de l'astre, ou auraient été captés dans la queue des comètes gazeuses qui traversent par intervalles le ciel lunaire. Cependant, la meilleure manière de détecter la présence éventuelle de glace réside dans l'étude de la réflexion d'ondes décimétriques... dont Clémentine n'est malheureusement pas équipée. Les astronomes, qui ne sont jamais à court d'idées, ont utilisé l'antenne parabolique de la sonde pour arroser la région d'ondes radio dont les échos ont été recueillis par les grandes antennes terrestres de la Nasa. On a trouvé des échos un peu plus intenses que ceux renvoyés normalement, mais cet indice n'est pas assez net pour que l'on puisse conclure à la présence d'eau. La véritable tâche assignée à Clémentine était l'élaboration d'une carte détaillée de toute la surface lunaire. Jusqu'à présent, on ne disposait que de cartes incomplètes au 1/250 000. On a obtenu dix fois mieux ! L'emploi de dix longueurs d'onde différentes a permis de préciser la nature minéralogique des sols... Une simple observation terrestre révèle deux types de régions: des "mers" plates et sombres dépourvues de cratères, et des "continents" clairs au relief tourmenté, présentant un aspect de montagnes jeunes comme l'Himalaya. Les échantillons rapportés par les astronautes des missions Apollo ont prouvé que la Lune avait un âge comparable à celui de la Terre ? 4,5 milliards d'années. Les mers sont un peu
plus récentes que les continents, mais les plus jeunes datent quand même de 3,2 milliards d'années. En rassemblant toutes les informations dont on dispose, y compris celles fournies par Clémentine, on peut esquisser à grands traits l'histoire de la Lune. L'hypothèse la plus plausible commencerait avec la percussion de la Terre par une autre protoplanète, à la trajectoire elliptique allongée. Le bolide aurait été détruit dans la collision, la plus grande partie de sa matière serait retombée sur la Terre encore liquide, le reste se condensant pour donner naissance à la Lune. Et cette collision se serait produite il y a 4,5 milliards d'années. Au bout de 100 millions d'années, la couche superficielle de la Lune s'est refroidie et a donné naissance à la croûte continentale. Celle?ci était alors soumise au bombardement des météorites de toutes tailles qui sillonnaient le système solaire naissant. Ce bombardement a été très intense pendant le premier demi?milliard d'années, puis il n'a cessé de se raréfier. A la fin de cette époque, il y a 3,8 milliards d'années, le refroidissement externe de la Lune - comprimant l'intérieur toujours liquide - s'est traduit par une période d'importante activité volcanique. C'est l'époque de la formation des mers qui s'étalent dans les dépressions, et sont caractérisées par des épanchements de roches basaltiques. Il n'y a alors pratiquement plus de formation de cratères. Cette ère volcanique s'est définitivement arrêtée il y a 2 milliards d'années. Depuis, la Lune est un astre "mort" dont l'aspect est pratiquement immuable. Ce scénario est compatible avec d'autres observations, notamment sur la sismicité et l'inhomogénéité de répartition des masses ? les roches des mers sont plus denses que celles des continents ? qui ont affecté les astronautes en orbite circumlunaire par des perturbations inattendues de leur trajectoire. Il demeure des points obscurs. Pourquoi, par exemple, la quasi-totalité des mers se trouvent - elles sur la face invisible de la Lune - L'effet de marée causé par la Terre aurait-il modifé le volcanisme de la face éloignée? De même, pourquoi les plus grands cratères sont?ils inégalement répartis, la plupart étant situés sur la face visible? Comme ils ont été provoqués par des astéroïdes, on ne comprend pas les raisons de cette "préférence"...

La Nasa a déjà tiré les leçons de l'opération Clémentine. Une sonde comme Galileo, actuellement en route vers Jupiter, a demandé 20 ans de préparation. Or, l'agence américaine connaît la difficulté qu'il y a à maintenir durant une aussi longue période une équipe d'experts motivés et compétents, d'autant que le succès de l'entreprise demeure aléatoire. Elle sait aussi qu'il lui faut intéresser davantage de scientifiques: la quantité d'informations récoltées étant souvent énorme, le dépouillement est trop lent. Les clichés de Clémentine sont donc diffusés sur le réseau informatique Internet et disponibles aux millions d'abonnés. Experts et amateurs avertis peuvent ainsi participer à l'analyse des données ! Enfin, grâce aux techniques de la "réalité virtuelle" reconstituant les paysages en trois dimensions, tout un chacun pourra admirer bientôt, derrière son écran mais comme s'il y était, la beauté d'une promenade "virtuelle" sur la Lune...