Pourquoi des astronomes tirent des lasers vers la Lune

Espace

Par Felix Gouty le

La Lune et la Terre s’éloigneraient l’une de l’autre à raison de 3,8 cm par an. Des scientifiques le savent à force de tirer des lasers depuis la Terre jusqu’à la Lune. Pour la première fois, ils sont parvenus à émettre un rayon jusqu’à un satellite en orbite autour de la Lune et à recevoir un signal en retour.

Crédits : Nicolas Thomas / Unsplash.

L’expérience estplus difficile qu’elle en a l’air. Depuis plus d’une décennie, des ingénieurs et astronomes de l’Agence aérospatiale américaine (NASA) s’obstinent à tirer des lasers en direction de la Lune. Aujourd’hui, pour la première fois, ils ont atteint leur cible dans le mille et ont obtenu un signal en retour. L’objet ciblé ? Un panel réflecteur de la taille d’un grand livre, attaché au satellite Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Ce dernier se situe à plus de 386 000 kilomètres de la surface de la Terre, en orbite autour de la Lune. Le laser infrarouge tiré a été développé et émis par l’équipe Géoazur de l’Observatoire astronomique de la Côte d’Azur à Grasse, près de Cannes, en France. Les astronomes français détaillent leurs résultats dans une étude publiée dans la revue Earth, Planets and Space.

L’histoire d’un aller et retour

Les chances de parvenir à effectuer cet aller-retour laser entre la Terre et l’orbite lunaire (d’une durée d’environ 2,5 secondes seulement) sont assez minces. Selon la NASA, un photon de lumière émis depuis la Terre possède une chance sur 25 millions d’atteindre une cible sur la Lune, et une chance sur 250 millions qu’il soit réfléchi par la cible jusqu’à son lieu d’émission terrestre. Plusieurs facteurs rentrent en compte comme l’épaisseur de notre atmosphère, le mouvement de rotation de la Terre et de la Lune, etc. Et jusqu’en 2009 et le lancement du LRO, les astronomes devaient en plus composer avec les vieux réflecteurs déposés sur la Lune il y a plus de 50 ans (bien que plus larges) pour tenter l’expérience. Les missions lunaires Apollo 11 en 1969, 14 en 1971 puis 15 en 1973 ont chacune déposés des miroirs réflecteurs sur notre satellite naturel : deux de 100 miroirs tubulaires (qui leur donnent leur capacité de réflexion) et un de 300. Les rovers robotiques soviétiques, Lunokhod 1 et 2, en ont largué deux de plus, en 1971 et 1973, de 14 miroirs chacun. Depuis leurs installations, ces cinq réflecteurs prennent littéralement la poussière. De ce fait, lorsque un laser les atteint, ils ne réfléchissent en moyenne qu’un dixième du signal – ce qui diminue les chances de le recevoir sur Terre. Le panel réflecteur installé sur le LRO ne comprend, quant à lui, que 14 miroirs tubulaires.

La dérive des corps célestes

Pour les astronomes, cette expérience optique leur permet de suivre un phénomène gravitationnel spécifique. L’émission de laser vers la Lune et leur réflexion sur Terre leur permettent d’estimer la distance exacte, à quelques millimètres près, entre la Terre et la Lune. Si elle est communément établie à environ 386 000 km, elle est en réalité plus grande que cela et augmente chaque année. Grâce à ces multiples expériences lasers, les scientifiques sont en capacité de confirmer que la Lune et la Terre s’éloignent l’une de l’autre à raison de 3,8 centimètres par an. Ce phénomène serait le résultat de la disparition de l’ancien champ magnétique lunaire, il y a plusieurs milliards d’années. C’est, peu ou prou, ce qui se déroule entre Mars et l’un de ses satellites naturels, Deimos, à l’heure actuelle. Nul doute que ces mesures constantes de la distance Terre-Lune intéressent aussi la NASA : elles jouent sûrement un rôle dans les futurs plans de route des prochaines missions lunaires Artemis.

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