La Lune est le satellite naturel de la Terre. Née au tout début de la formation de notre planète, il y a plus de 4 milliards d’années, elle exerce sur la Terre une influence déterminante.
Chiffres clés
| Distance Terre-Lune | 384 400 km |
| Volume | 2,1958 × 1010km3 (soit 0,02 Terre) |
| Masse | 7,3477 × 1022kg (0,012 Terre) |
| Diamètre | 3 475 km (4 fois plus petite que la Terre) |
| Gravité | 16,6% de celle de la Terre |
| Inclinaison de l’axe de rotation | 1,5° |
| Durée de révolution | Environ 27,3 jours terrestres |
| Durée de rotation | Environ 27,3 jours terrestres |
| Température | de -170 °C à +120 °C à la surface |
La Lune, une cousine de la Terre… peu hospitalière
La Lune est une cousine de la Terre. Elle est composée des mêmes constituants que notre planète, car elle serait née d’un morceau de Terre, arraché lors d’une collision entre la jeune Terre en formation et une petite planète appelée Théia. C’était il y a environ 4,5 milliards d’années. Le choc a éjecté des matériaux en fusion qui se sont mis en orbite autour de notre planète où ils se sont agglomérés entre eux : la Lune était née.
- Façonnée par les météorites
Les paysages lunaires n’ont cependant rien de commun avec la Terre. Ils sont plus ou moins constellés de cratères, causés par les multiples et intenses bombardements de météorites subis depuis sa formation. À cause de ces impacts, la Lune est recouverte d’une couche de poussière grise, le régolithe, constitué des fragments des roches pulvérisées par les impacts.
- Des mers sans eau
De très grosses météorites ont percé la croûte solide de la Lune lors de leur chute, provoquant des effusions volcaniques. Du magma a rempli les cratères créés par l’impact formant d’immenses plaines basaltiques. Ce sont ces larges bassins qui nous apparaissent comme de grandes taches sombres et que nous nommons mers. Mais elles ne contiennent pas d’eau.
- Un environnement hostile
La Lune ne possède pas d’atmosphère. En l’absence de cette couche de gaz protectrice, la température varie de +120 °C le jour à -170 °C la nuit, et jusqu’à -240 °C dans les zones les plus froides. Sans atmosphère, les rayons cosmiques composés de particules de très haute énergie et les éruptions solaires frappent de plein fouet notre satellite. Enfin, l’absence d’oxygène et d’eau liquide à sa surface rend cet environnement vraiment peu propice à la vie humaine.
Terre-Lune, un couple indissociable
Satellite de la Terre, la Lune est entraînée dans le mouvement de notre planète autour du Soleil. Terre et Lune sont ainsi intimement liées et s’influencent mutuellement.
Des phases lunaires
La Lune subit l’attraction terrestre qui la maintient à une distance moyenne de 384 400 km. Elle tourne autour de la Terre qui l’emporte avec elle dans sa ronde autour du Soleil. Et selon la façon dont elle est éclairée par le Soleil, la position et la forme de cet astre dans notre ciel paraissent différentes. Ces phases lunaires apparaissent selon un cycle immuable, résultat du mouvement de la Lune autour de la Terre combiné à celui du couple Terre-Lune autour du Soleil.
- Une face cachée
Tandis qu’elle tourne autour de la Terre, la Lune tourne aussi sur elle-même. Comme elle met presque le même temps (environ 29 jours) pour effectuer ces deux rotations, elle nous présente toujours la même face. L’autre reste invisible depuis la Terre.
- Marée haute et marée basse
La Lune exerce elle aussi une attraction gravitationnelle sur la Terre. Les marées sont en partie dues à cette attraction (et aussi à l’attraction du Soleil et à la rotation de la Terre). Explications : au fur et à mesure qu’elles sont exposées à la Lune, les eaux terrestres s’élèvent : c’est marée haute ; elles se rabaissent ensuite lorsque la Lune poursuit sa course, exposant un autre endroit de notre planète à son attraction : c’est marée basse.
- Indispensable à la vie sur Terre
L’axe de rotation de la Terre est incliné de 23° par rapport au plan de l’écliptique (le plan de l’orbite de la Terre autour du Soleil). Cette inclinaison, qui détermine les saisons terrestres, est stabilisée par l’attraction gravitationnelle de la Lune. Sans Lune, le climat terrestre pourrait être bouleversé au point même que la vie pourrait être menacée !
Un indémodable objectif d’exploration
La Lune a été scrutée par des dizaines d’engins spatiaux et 12 astronautes se sont même posés sur son sol ! Pourtant, elle recèle encore quelques mystères, et reste un objet d’exploration disputé.
- Une course à la Lune
Dans les années 1960, l’Union soviétique et les États-Unis s’affrontaient dans une « guerre froide ». Envoyer des engins, puis des humains autour et à la surface de notre satellite était alors une façon d’affirmer sa puissance.
Ces missions ont affiné nos connaissances de la composition et de la structure de la Lune. Les missions américaines habitées Apollo (1969-1972) ont par exemple rapporté plus de 380 kg d’échantillons de sol lunaire encore étudiés dans les laboratoires terrestres.
Des missions toujours plus nombreuses
Après une pause entre 1976 et 1990, les missions ont repris et, depuis les années 2000, d’autres nations sont entrées dans la danse : le Japon, l’Inde, la Chine, la Corée du Sud… La face cachée de la Lune est l’hémisphère préféré des sondes chinoises : Chang’e 4 est la première sonde à s’y être posée en 2019 et Chang’e 6 s’y est posée en juin 2024.
Le pôle Sud, lui, est la cible des futures missions humaines, car il abrite de l’eau sous forme de glace, un élément utile pour un équipage par exemple. Le programme habité ARTEMIS, coordonné par les États-Unis et auquel participe l’Agence spatiale européenne (ESA), prévoit ainsi l’envoi d’astronautes en orbite et au pôle Sud de la Lune. Objectif : réaliser des expériences et valider des technologies permettant de préparer des voyages spatiaux plus lointains, vers Mars.
La France sur la Lune
La France contribue à l’exploration lunaire depuis les années 1960. Le CNES avait livré des réflecteurs laser embarqués sur les rovers soviétiques Lunakhods en 1970 et 1973. Ils sont toujours sur la Lune d’où ils servent notamment à mesurer la distance Terre-Lune. Des scientifiques français ont par ailleurs conçu et réalisé des expériences de biologies pour le programme Apollo, étudient des échantillons lunaires ou ont élaboré divers instruments embarqués dans les sondes américaines et soviétiques. La France a développé l’instrument DORN de détection du radon lunaire à bord de Chang’e 6 et livré un sismomètre centre de recherche de la NASA, afin d’être embarqué sur la Lune en 2026. Enfin, nous contribuons également au programme ARTEMIS.
C'est pour quand la création d'une base permanente sur la Lune ?
Comme disait ma grand-mère : « Avant de connaître le monde, il faut apprendre à connaître son jardin et ses voisins. »
Eh oui, la Lune, c'est notre voisine, l'astre le plus proche de nous.
Aujourd'hui, l'humain explore les confins de notre Système solaire avec des machines, des satellites et des sondes spatiales... Alors s'il veut sortir enfin de son berceau, il lui faut un avant-poste, et dans ce rôle, la Lune est parfaite.
Alors, c'est pour quand la création d'une base permanente sur la Lune ?
Salut les impatients ! Aujourd'hui, on va parler de la Lune et des projets de base lunaire. Eh oui, pour explorer le Système solaire, il faut retourner sur la Lune !
Pourquoi ? Déjà, il faut comprendre qu'un objet pèse six fois moins lourd sur la Lune que sur Terre. C'est donc un gros avantage pour y faire décoller un engin spatial.
La Lune est proche : trois jours suffisent pour l'atteindre. C'est un site idéal pour les missions spatiales. Et puis, c'est aussi un point de départ parfait pour la destination suivante : la planète Mars.
Ensuite, pour que l'homme survive, il lui faut de l'eau. Mais il vaut mieux la trouver sur place, car c'est très lourd à emporter. Ça tombe bien, la Lune en a d'importantes quantités sous forme de glace.
« Salut Sylvain. Effectivement, il y a bel et bien de l'eau sur la Lune, mais pas de jolies flaques d'eau liquide libre qu'on pourrait boire rien qu'en se baissant, si on avait une petite soif. C'est la Lune quand même, on ne joue pas en mode facile. Cette eau est majoritairement présente au niveau des pôles. Comme tu le disais, on la trouve sous forme de glace au fond des cratères, à l'ombre et donc à l'abri de l'évaporation.
Et ce n'est pas tout ! Ailleurs, sur notre satellite préféré, on trouve aussi des molécules d'eau et des groupes hydroxyles — deux tiers de la molécule d'eau donc — absorbés à même le sol lunaire, notamment sous forme de minéraux hydratés.
Il n'y a pas énormément d'eau là-dedans non plus : ces molécules constituent au mieux 0,1 % de la masse de nos cailloux lunaires. Mais c'est déjà pas mal et plutôt utile si on veut y camper sans forcément apporter nos bonbonnes dans la fusée.
Quant à l'origine de cette eau, on pense qu'elle serait arrivée par ensemencement cosmique, éternuée par des comètes et météorites qui se seraient écrasées sur la Lune depuis sa naissance, il y a quelques 4,5 milliards d'années, avant Serena Williams. »
Merci Valentine d'être passée nous voir !
« Avec plaisir, merci pour l'invitation. »
Et oui, cette eau pourrait être utilisée sur la Lune pour produire de l'oxygène, de l'eau potable, et même du carburant.
Enfin, la Lune pourrait être un laboratoire géant. Une base sur la Lune permettrait non seulement de mieux comprendre la formation du Système solaire et l'évolution de notre planète, mais aussi de tester des technologies nouvelles et des systèmes vitaux pour la survie dans l'espace.
Mais tout cela nécessite une grande collaboration entre les nations et une vraie volonté. Même si cela a déjà été fait par les Américains dans les années 60-70, partir sur la Lune n'est pas une mince affaire. Les technologies ne sont plus les mêmes aujourd'hui : il faut tout repenser.
Sur place, il y a également les rayonnements ultra nocifs pour le corps humain, qui nécessitent la construction d'habitats protecteurs pour les astronautes. Il faut aussi une station spatiale en orbite, des serres, et résoudre tout un tas de problèmes logistiques.
Pour nous aider à y voir plus clair, retrouvons notre expert en exploration et vol habité au CNES, Jean Blouvac.
Salut Jean, pourquoi est-ce qu'il est nécessaire de faire une base permanente sur la Lune aujourd'hui ?
« Bonjour Sylvain. Il est important d'installer une base permanente sur la Lune pour s'entraîner à des voyages plus lointains, notamment en vue de la destination de Mars, qui est peut-être un des objectifs nouveaux de l'exploration dans les années à venir.
Mais également, la Lune suscite un regain d'intérêt scientifique, notamment pour l'étude du système Terre-Lune et celle du Système solaire.
Sur la Lune, il y a potentiellement des ressources, comme l'eau, mais aussi des composants plus pratiques comme le régolithe, qui pourrait permettre de construire des habitations et de protéger les astronautes de l'environnement lunaire très difficile. On pourrait aussi y trouver des terres rares.
Mais c'est surtout l'eau qui est intéressante, principalement située au niveau des pôles. Nous n'avons pas encore une connaissance très détaillée de la façon dont elle se répartit. »
Quelles sont les étapes pour construire une base sur la Lune, Jean ?
« Pour construire une base sur la Lune, il va d'abord falloir y retourner. Jusqu'à maintenant, les Américains n'y sont allés qu'à six occasions et sont restés au maximum trois jours sur la surface lunaire. Aujourd'hui, on veut y retourner de façon durable.
Il va falloir progressivement apprendre à voyager. Pour cela, il faut construire une nouvelle fusée, un nouveau vaisseau — ce qui a déjà commencé. Ensuite, il faut être capable de transporter des matériaux, voire utiliser les ressources sur place pour construire des bases complètes avec des habitats, des laboratoires et des moyens de transport. »
Alors Jean, c'est pour quand la création d'une base permanente sur la Lune ?
« Cette fameuse base lunaire est envisagée dans le cadre de deux programmes, notamment le programme américain Artemis, auquel l'Europe est associée avec ses partenaires canadiens et japonais.
Ce programme sera progressif : il commencera par une petite station lunaire, puis un atterrissage à la surface de la Lune, et enfin la construction d'une base complète pour protéger les astronautes.
Le programme chinois ressemble fortement au programme américain, et d'autres pays, notamment l'Inde, envisagent également une présence permanente sur la Lune.
Quand cela verra-t-il le jour ? Probablement, compte tenu des difficultés techniques, à l'horizon de 2035. C'est déjà une date optimiste pour une présence humaine durable sur la Lune. »
Merci Jean, tu nous donneras des nouvelles de ce retour sur la Lune !
« Volontiers, Sylvain ! Nous allons suivre ça, car cette période est formidable en termes de développements spatiaux. »
Retourner sur la Lune reste un défi colossal. Pour s'y installer durablement, il y a encore tout un tas de choses à prévoir. Au CNES, on travaille depuis quelques années déjà sur l'habitat lunaire à travers un projet qui s'appelle SpaceShip. Mais il reste encore beaucoup de chemin à parcourir.
Nous ferons partie de l'aventure Artemis à travers les contributions de l'ESA, l'Agence Spatiale Européenne. Il y aura peut-être un ou une astronaute française à la surface de la Lune dans les années qui viennent.
L'étape suivante sera Mars, mais ça, c'est une autre histoire !
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