55 ans après, le premier engin à s’être posé en douceur sur la Lune reste introuvable

Le site Planitia Descensus, où s'est posée Luna 9. © Nasa
Drôle d’anniversaire pour Luna 9, la première sonde à avoir atterri sur la Lune : malgré plusieurs clichés du paysage qui l’entoure, pas moyen d’identifier l’endroit où elle s’est posée. Pourtant, ce serait possible grâce aux images très détaillées fournies par la mission Lunar Reconnaissance Orbiter.

Mais où est donc Luna 9 ? Le 3 février 1966, cette petite sonde soviétique réussit l’exploit d’atterrir en douceur sur la Lune. Et dans la foulée, elle transmet les photos du premier paysage lunaire. Mais 55 ans plus tard, on ne sait toujours pas où elle a fini sa course. La question est d’autant plus intrigante que, depuis les débuts de la mission Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), la surface de la Lune est photographiée en haute résolution. Ce véritable satellite espion doté d’un télescope de 50 cm de diamètre est capable de déceler des détails à peine plus gros qu’un ballon de basket. Depuis son entrée en service en 2009, il a retrouvé la plupart des engins qui se sont posés sur le sol lunaire. LRO a naturellement repéré les vestiges des missions Apollo, observé les traces des astronautes laissées lors de leurs explorations à pied ou en voiture, identifié plusieurs sondes automatiques russes (comme Luna 20 ou le Lunokhod 2), américaines et chinoises… Mais alors que sa cartographie lunaire ne comporte plus la moindre zone d’ombre, toujours aucune trace de Luna 9.

L'académicien Mstislav Keldysh lors de la conférence de presse annonçant l'atterrissage réussi de la sonde  Luna 9. DR
L'académicien Mstislav Keldysh lors de la conférence de presse annonçant l'atterrissage réussi de la sonde Luna 9 le 3 février 1966. DR

La sonde soviétique introuvable sur les photos de LRO

Philip Stooke,  géographe à l’université de l’Ontario de l’Ouest. DR
Philip Stooke

L’une des personnes qui ont mené l’enquête pour retrouver cette sonde historique, c’est le géographe canadien Philip Stooke (université de l’Ontario de l’Ouest). Depuis de nombreuses années, ce spécialiste des surfaces planétaires a établi, à partir de toutes les données disponibles, des cartes des régions lunaires visitées par des engins automatiques et par les équipages d’Apollo.

En 2007, il en a même produit un ouvrage de référence, une « bible » pour les passionnés : « The International Atlas of Lunar Exploration ». Son travail a été actualisé au fil des nouvelles missions lancées par les différentes agences spatiales. Mais sur Luna 9, chou blanc : « Il n’y a rien de nouveau à signaler », avoue-t-il. Lui et d’autres scientifiques ont épluché les photos de LRO, mais sans y apercevoir d’objet qui pourrait être Luna 9.

Pourtant, ce n'est pas faute d'avoir essayé. Jeffrey Plescia, géophysicien à l'Université John Hopkins, dans le Maryland, aux Etats-Unis, chercheur associé à la sonde LRO, raconte : « J'ai fait une recherche extensive de Luna 9 en utilisant les images de LRO. Nous avons même organisé un concours, ici au Laboratoire de physique appliquée, pour voir si des techniques automatisées pourraient la localiser. Malheureusement, cela n'a pas marché. »

Une localisation approximative

En effet, la recherche de Luna 9 reste difficile malgré la résolution des images de LRO. En premier lieu parce que nul n’a été en mesure d’établir une zone restreinte à fouiller. Cela tient au fait que la position de la sonde n’est estimée qu’à partir de ses émissions radio envoyées avant son atterrissage. Or, cette manœuvre était relativement complexe : un étage propulsif de 1,5 tonne a freiné Luna 9. À 150 m du sol, son moteur principal s’est éteint. La descente s’est poursuivie avec les quatre moteurs secondaires. À 5 m du sol, grâce à ses capteurs de contact (les longues tiges visibles sous le vaisseau, dans la vidéo ci-dessous), le vaisseau libère Luna 9, enveloppée dans deux « airbags ». La sonde rebondit puis s’immobilise et éjecte les airbags. Elle ouvre alors ses quatre pétales métalliques de 75 cm et déploie ses antennes de communication.

L’alunissage est visible à partir de 2 min 15, sur ce résumé vidéo de la mission.

La dernière mesure radio, obtenue à 18 h 44 TU, avant toutes ces manœuvres, indique une position finale au milieu de collines de 800 m de haut, en bordure de l’océan des Tempêtes, à une soixantaine de kilomètres au nord-est du cratère Cavalerius, de 63 km de diamètre. Sauf que les panoramas envoyés par la sonde au cours des trois jours suivants (en sept sessions d’une durée totale de 8 h 5 min) montrent un sol plat, sans reliefs marqués aux alentours. Seule une petite colline assez distante émerge timidement de l’horizon sud.

Panorama envoyé par la sonde russe Luna. 9. DR
Panorama envoyé par la sonde soviétique Luna. 9. DR
Carte établie d’après le panorama envoyé par Luna 9. © Philip Stooke
Carte établie d’après le panorama envoyé par Luna 9. © Philip Stooke

À cause de l’inclinaison de l’engin, les images en direction de l’est ne montrent le sol que sur 2 à 3 m, sans horizon. Mais sur au moins 200°, l’horizon reste uniforme. Ce qui conduit les spécialistes à conclure que Luna 9 s’est posée plus au nord, dans l’océan des Tempêtes, à une centaine de kilomètres de Cavalerius. Où exactement ? Philip Stooke a déterminé une zone comprise dans un cercle d’une vingtaine de kilomètres de diamètre. Ce qui implique d’étudier minutieusement beaucoup d’images de LRO…Jeffrey Plescia ajoute : "La localisation est très incertaine. Bien qu'il y ait eu quelques images prises depuis la surface, elles ne fournissent aucune information pour localiser le vaisseau."

Un objet de 2 pixels de large

Que devrait-on repérer sur les images de la sonde américaine ? « Nous verrions l’atterrisseur lui-même, bien que pas très clairement, avance Philip Stooke. Il y aurait un étage d’atterrissage tout près, et la plupart des atterrisseurs montrent une zone plus brillante autour d’eux, où la tuyère de la fusée a altéré la surface. Cela sera probablement la chose la plus évidente sur le site : un étage propulsif de plusieurs pixels de large avec une marque brillante autour de lui et, peut-être des indices de sa chute, de ses rebonds. »

Mark Robinson, de l’Arizona State University, responsable de la caméra à haute résolution de LRO, est plus pessimiste quant aux chances d’identifier Luna 9 sur les images de sa sonde : « Le vaisseau est très petit, 2 pixels… Donc vous pourriez le détecter, mais pas le résoudre. Il serait très similaire à des rochers de cette échelle. Le site d’impact de l’étage de descente (cratères) serait petit, peut-être 5 à 10 m. Sans une image prise avant aux coordonnées précises, il est impossible de distinguer un tel cratère artificiel de cratères naturels de cette taille, très abondants ! » Son collègue Jeffrey Plescia, après ses recherches, ne se montre guère plus encourageant : "En cherchant d'autres vaisseaux qui ont atterri, nous avions l'avantage de l'anomalie d'aldbedo [ndlr : la brillance du sol] créé par lemoteur de descente. Comme le panache a atteint la surface, il a retourné le régolite et augmenté son albedo. Ainsi, la cible devient beacoup plus grande que le vaisseau lui-même. J'ai espéré que l'étage de descente de Luna 9 ait créé une anomalie similaire. Cependant, je n'ai pas pu la trouver."

La nécessité de croiser les indices

Il resterait tout de même à corréler ces éventuels indices avec la cartographie sommaire que Philip Stooke a pu établir des environs immédiats de Luna 9 à partir des photos panoramiques qu’elle a prises. Le jeu serait malgré tout compliqué par le fait qu’aucune échelle n’a pu être donnée à cette carte. Du coup, impossible de savoir la taille des cratères qui ont été notés. Le chercheur reconnaît que cette entreprise aurait peu de chances d’aboutir : « Parce que nous avons un panorama, il devrait être possible d’identifier plusieurs cratères près de l’atterrisseur. Mais c’est une tâche difficile parce que nous ne savons pas très clairement où regarder. »

Maquette de la sonde soviétique Luna 9.
Maquette de la petite sonde soviétique Luna 9. DR

En fin de compte, aucun des indices pris isolément ne suffirait à permettre l’identification de Luna 9. Comme le précise le chercheur : « Nous devons voir une combinaison de marques pour être sûrs que nous l’avons : un petit objet qui est Luna 9, un autre plus large qui est la fusée d’atterrissage (probablement avec une zone de souffle brillante et peut-être l’indice d’un rebond ou d’un roulage à la surface), et plusieurs rochers et cratères qui correspondent à ce que nous voyons dans le panorama. Une fois que nous voyons tout cela à un endroit, nous pouvons être plus confiants de l’identification. Voir juste un seul objet ne suffira jamais. »

Luna 13 non plus…

À moins qu’en fin de mission, LRO n’effectue quelques passages au-dessus de la région à une altitude plus basse, il n’est pas prévu d’obtenir des images plus fines de la région que l’Union astronomique internationale (UAI) a baptisée Planitia Descensus, en 1970, en souvenir de l’exploit technique et scientifique réalisé par Luna 9.

Cet exploit a d’ailleurs été répété par Luna 13 le 24 décembre 1966. En plus de photos, cette autre sonde russe a procédé à quelques analyses du sol. Mais… tout comme pour son aînée, nul ne sait à quel endroit précisément. À son sujet, Philip Stooke est un peu plus optimiste : « Luna 13 devrait être plus facile à trouver que Luna 9. Il y a un cratère peu profond au nord de l’atterrisseur qui devrait être identifiable sur les images de LRO. Mais jusqu’à présent, rien n’a été trouvé. » L’engin s’est posé quelque part dans l’océan des Tempêtes, au sud-est du cratère Seleucus (44 km de diamètre).

Les images de LRO sont en libre accès sur Internet via une interface aisée à manipuler, la LRO Quickmap. Si le cœur vous en dit, trouver Luna 9 serait une façon de célébrer le 55e anniversaire du premier alunissage…

Dessin pour l'atterrissage de Luna 9 le 3 février 1966. DR
Dessin pour l'atterrissage de Luna 9 le 3 février 1966. DR
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