(du , de Chang'e, déesse de la Lune dans la mythologie chinoise, parfois typographiée ou abrégée CE-6) est la deuxième mission chinoise de retour d'échantillon du sol lunaire. La sonde spatiale est conçue pour rapporter sur Terre un échantillon de sol de la face cachée de la Lune qui est considérée par la communauté scientifique comme présentant des caractéristiques spécifiques. Toutes les missions américaines (programme Apollo) et soviétiques (Programme Luna) précédentes ont jusque là ramené des échantillons de sol lunaire de la face visible de la Lune et réalise donc une première.
, dont la masse atteint , est un clone de dont le lancement a eu lieu fin 2020. Elle comprend principalement trois modules : le module orbital doit rester en orbite autour de la Lune tandis que l'atterrisseur emmène l'étage de remontée à la surface de la Lune. La sonde spatiale est placée en orbite par le lanceur lourd chinois Longue le . La sonde spatiale chinoise se pose dans le bassin Pôle Sud-Aitken le . Après avoir prélevé des échantillons jusqu'à une profondeur de , largué un petit robot mobile et effectué différentes mesures avec des instruments scientifiques, l'étage de remontée quitte le sol lunaire le puis vient s'amarrer au module resté en orbite. Celui-ci prend par la suite la direction de la Terre et largue la capsule contenant les échantillons de sol le . La mission est un succès : a ramené de roches et de régolithe. Leur analyse devrait s'échelonner sur plusieurs années.
Contexte
Une face cachée mystérieuse
La face cachée de la Lune est la face de cet astre qui est en permanence située du côté opposé à la Terre et qui ne peut donc être observée par des télescopes situés sur Terre. L'apparence de la face cachée de la Lune est très différente de sa face visible. Alors que cette dernière est en partie recouverte par des mersSurfaces planes, ayant l'apparence visuelle de mer vue depuis la Terre, constituent 31 % de sa surface., la face cachée n'en comporte quasiment pas (1 %) et est recouverte de cratères. Plusieurs explications ont été proposées par la communauté scientifique pour expliquer cette différence mais aucune ne fait l'unanimité.
Historique des observations de la face cachée
Jusqu'à la fin des années 1950 et le début de l'ère spatiale on savait peu de choses de la face cachée de la Lune car celle-ci échappait presque totalement aux observations qui ne pouvaient être effectuées que depuis la Terre. Les premières photos de la face cachée sont prises par la sonde soviétique en 1959. Par la suite de nombreuses missions robotiques permettent de cartographier cette face et de découvrir ses caractéristiques très particulières sans pour autant les expliquer. La première observation directe par des hommes est réalisée par l'équipage de la mission en 1968. Mais alors que plusieurs missions avec équipage et de nombreuses sondes spatiales se posent à la surface de la face visible, certaines ramenant sur Terre des échantillons de son sol, aucune mission spatiale ne se pose sur la face cachée jusqu'en 2019 pour une raison simple : une fois au sol aucune communication directe avec la Terre n'est possible.
Programme d'exploration chinois de la Lune
La Chine développe un programme spatial ambitieux au début des années 2000. Comme les principales puissances spatiales (excepté l'Europe), elle choisit d'envoyer ses premières missions interplanétaires vers la Lune en développant des engins de plus en plus complexes. Les premières sondes spatiales du programme chinois d'exploration lunaire Chang'e sont de simples orbiteurs : lancé en 2007) et (2010). Leur succèdent des astromobiles qui se posent à la surface de la Lune et circulent à sa surface : (2013) puis (2018). Cette dernière mission réalise une première mondiale en déposant un astromobile à la surface de la face cachée de la Lune. Les communications avec la Terre sont réalisées grâce à un satellite relais Queqiao orbitant autour de la Lune. En 2020, une mission de retour d'échantillons est lancée et ramène sur Terre de régolithe et de roches lunaires. Il s'agit de la première mission ramenant des échantillons du sol lunaire depuis la sonde spatiale soviétique de 1976.
Chang'e 6 première mission de retour d'échantillons de la face cachée de la Lune
Tous les échantillons du sol de la Lune ramenés par les missions précédentes (programme Apollo, programme Luna et programment chinois) proviennent de la face visible de notre satellite naturel. L'acquisition d'un échantillon du sol de la face cachée de la Lune est considéré par la communauté scientifique comme un objectif prioritaire car cette face est très différente de la face visible sans qu'aucune explication satisfaisante de cette dichotomie ait été trouvée. Une mission américaine, baptisée (), est proposée en 2017 dans le cadre du programme de la NASA mais n'a pas été retenue. La Chine développe à la fin des années 2010 une mission qui a pour objectif de ramener un échantillon du sol lunaire. Lors du Congrès international d'astronautique de 2022 les autorités chinoises fournissent pour la première fois des détails sur cette mission qui est baptisée . Comme pour , les communications passent par un satellite relais placé en orbite autour de la Lune. Des centres de recherche non chinois sont sollicités en 2018 pour la fourniture d'instruments scientifiques. Le lancement est programmé pour fin 2023/début 2024.
Objectifs de la mission
L'objectif de la mission est de ramener des échantillons du sol lunaire de la face cachée de la Lune. Le site choisi est le cratère Apollo, situé dans le bassin d'impact Pôle Sud-Aitken (41,638º sud, 153,986º ouest). Ce dernier bassin est le plus ancien et le plus grand de la Lune. Aussi l'étude de son sol peut permettre de mieux dater l'histoire de notre satellite et de comprendre son évolution.
Les responsables chinois de la mission se donnent pour objectif de ramener de sol lunaire collectés dont prélevés en profondeur (jusqu'à ) à l'aide d'une foreuse et en surface à l'aide d'un bras robotique.
Caractéristiques techniques vignette|230x230px|Schéma de la sonde spatiale.
La sonde spatiale est l'exemplaire de secours développé pour la mission . D'une masse de elle est composée de quatre modules : un module de service (orbiteur) prenant en charge le trajet entre la Terre et la Lune, un atterrisseur d'une masse de chargé de se poser sur la Lune, un étage de remontée qui doit placer les échantillons de sol en orbite lunaire et une capsule de retour qui les ramène sur Terre.
Orbiteur
L'orbiteur de forme cylindrique est chargé des manœuvres de corrections de trajectoires pendant le transit entre la Terre et la Lune, puis de l'insertion en orbite lunaire. Après son décollage depuis la surface, le module de remontée vient s'amarrer à l'orbiteur afin de transférer les échantillons dans la capsule de rentrée. Cette dernière quitte ensuite l'orbite lunaire grâce à l'orbiteur, ici chargé de l'injection dans l'orbite de transfert en direction de la Terre. Il dispose d'un moteur principal à ergols liquides d'une poussée constante de , ainsi que de deux ailes symétriques comportant chacune trois panneaux solaires fournissant l'énergie. Ces deux caractéristiques en font un engin semblable à l'orbiteur de la sonde martienne Tianwen-1. Il dispose également de moyens de télécommunication afin de transmettre au contrôle au sol ses télémesures et de recevoir des commandes, ainsi que de petits propulseurs pour contrôler son attitude. En configuration de lancement, l'orbiteur est fixé sur le dernier étage de la fusée, il comporte de plus un adaptateur en forme de cône tronqué sur sa face supérieure qui fait la jonction avec l'atterrisseur. Après l'amarrage avec le module de remontée en orbite lunaire, un mécanisme composé de deux bras robotiques est chargé de transférer le conteneur des échantillons dans la capsule de retour. Le conteneur est guidé par des rails tandis que les bras s'agrippent à des crans en forme de triangle inversé sur le flanc du conteneur, empêchant ce dernier de faire marche arrière. Les bras robotiques répètent leur mouvement quatre fois afin de compléter le transfert du conteneur.
Atterrisseur Caractéristiques générales
L'atterrisseur est l'élément chargé de se poser à la surface de la Lune avec le module de remontée. Il reprend une architecture et des caractéristiques très similaires aux atterrisseurs mis en œuvre par les missions et qui l'ont précédé. D'une masse à sec d'une tonne, il pèse avec les ergols. Pour se poser à la surface de la Lune, il utilise un moteur-fusée à ergols liquides principal dont la poussée peut être modulée entre . De cette manière il fonctionne en continu durant la descente vers la surface lunaire en diminuant progressivement sa poussée afin de maintenir une décélération constante compte tenu de l'allégement progressif de l'engin spatial dû à la consommation des ergols. Le contrôle d'attitude repose sur vingt-huit petits propulseurs d'une poussée de . L’énergie est fournie par deux panneaux solaires déployables et repliables à la demande, notamment pour les protéger des projections de poussières lunaire lors de l'atterrissage qui pourraient les endommager. Une centrale à inertie est chargée de donner l'orientation de la sonde, tandis que durant la descente vers la surface lunaire l'ordinateur de bord utilise pour le guidage un altimètre laser, un altimètre à micro-onde, des caméras et un capteurs laser imageant le sol en trois dimensions, afin d'analyser la surface et de repérer les obstacles. La précision de l'atterrissage est de . L'atterrisseur est conçu pour fonctionner dans des conditions proches du milieu de la journée lunaire, lorsque l'ensoleillement lui procure suffisamment d'énergie via ses panneaux solaires. Contrairement aux atterrisseurs et , il n'est pas équipé de source de chaleur radioactive ou d'un générateur thermoélectrique à radio-isotope et n'est donc pas conçu pour survivre à la nuit lunaire.
Système de prélèvement