Un outil de perçage construit par l’ESA est sur le point d’ouvrir un conteneur de sol lunaire d’Apollo 17 qui n’a pas été touché depuis près de 50 ans. Crédit : Équipe scientifique ANGSA
Le déballage d’un cadeau assez spécial aura bientôt lieu – un outil de perçage construit par l’ESA ouvrira un conteneur de sol lunaire d’Apollo 17 qui n’a pas été touché depuis près de 50 ans. L’ouverture permettra l’extraction des précieux gaz lunaires qui auraient pu être conservés dans l’échantillon.
L’analyse des volatils gazeux permettra aux scientifiques de mieux comprendre la géologie de la Lune et aidera les ingénieurs à concevoir de meilleurs outils et techniques d’échantillonnage pour les futures missions vers la Lune ou même Mars.
L’expérience d’extraction de gaz fait partie du plus grand Analyse d’échantillons de nouvelle génération Apollo (ANGSA) qui coordonne l’analyse d’échantillons lunaires vierges de l’ère Apollo. Et pour la première fois, l’ESA est impliquée dans l’ouverture du sol renvoyé par la Lune.
L’astronaute d’Apollo 17 Gene Cernan se préparant à collecter des échantillons 73001 et 73002 sur la Lune en 1972. Gene Cernan a collecté l’échantillon d’un dépôt de glissement de terrain qui s’est déversé dans la vallée de Taurus-Littrow. L’astronaute d’Apollo 17 a enfoncé un tube cylindrique de 70 cm de long dans la surface pour extraire une carotte du sol lunaire. Crédit : NASA
« L’ouverture et les analyses de ces échantillons maintenant, avec les progrès techniques réalisés depuis l’ère Apollo, peuvent permettre de nouvelles découvertes scientifiques sur la Lune. Cela peut également inspirer et informer une nouvelle génération d’explorateurs », déclare Francesca McDonald, responsable scientifique et chef de projet de la contribution de l’ESA à l’ANGSA.
Francesca et son collègue Timon Schild se sont rendus le mois dernier à NasaJohnson Space Center à Houston, aux États-Unis, pour livrer l’outil de perçage et former l’équipe de conservation des échantillons lunaires à son utilisation.
Francesca McDonald, responsable scientifique et chef de projet de la contribution de l’ESA à l’ANGSA, et son collègue Timon Schild se sont rendus en novembre 2021 au Johnson Space Center de la NASA à Houston, aux États-Unis, pour livrer l’outil de perçage et former l’équipe de conservation des échantillons lunaires à son utilisation. L’outil de perçage de l’ESA, appelé en plaisantant « l’ouvre-boîte Apollo » parmi l’équipe, peut perforer le conteneur sous vide de l’échantillon Moon pour aider à capturer les gaz piégés lorsqu’ils s’échappent. Crédit : Équipe scientifique ANGSA
“C’est un privilège de pouvoir travailler parmi le trésor d’anciens échantillons de lune qui ont été témoins de l’histoire de notre système solaire et de faire partie d’un programme qui peut aider à révéler leurs secrets”, ajoute Francesca.
Échantillon 73002, la section supérieure d’un échantillon de carotte à double tube d’entraînement extrait du site d’atterrissage d’Apollo 17 (apparié à la section inférieure 73001 qui reste encore scellée dans un conteneur sous vide spécial appelé CSVC). Les échantillons de carottes proviennent d’un glissement de terrain lunaire sur le site d’atterrissage d’Apollo 17 dans la vallée de Taurus Littrow. En regardant le dessus de la carotte alors qu’elle est extraite à des intervalles de 5 mm sur toute sa longueur. Dans cette image, l’emplacement et l’orientation d’origine d’un clast de roche plus gros sont observés. Crédit : ESA–Francesca McDonald
L’outil est désormais prêt à être utilisé sur le conteneur d’échantillons Apollo dans les semaines à venir.
Origines lunaires
L’astronaute Gene Cernan a collecté l’échantillon sur la Lune en 1972 à partir d’un dépôt de glissement de terrain qui s’est déversé dans la vallée de Taurus-Littrow. L’astronaute d’Apollo 17 a enfoncé un tube cylindrique de 70 cm de long dans la surface pour extraire une carotte du sol lunaire.
La moitié inférieure de cette carotte a été scellée dans un récipient étanche au vide sur la surface lunaire. De retour sur Terre, le conteneur a été placé dans une chambre à vide supplémentaire où il est resté intact jusqu’à ce jour.
Les scientifiques pensent qu’il peut y avoir des gaz faiblement liés, tels que l’hydrogène, l’hélium et des gaz rares encore piégés dans le conteneur d’échantillon.
« L’outil de perçage est une solution pour accéder aux gaz. Nous sommes impatients de savoir dans quelle mesure le conteneur sous vide préserve l’échantillon et les gaz fragiles », explique Francesca.
L’effort international peut aider à développer de nouveaux conteneurs et protocoles de retour d’échantillons, en particulier pour les échantillons riches en glace d’eau provenant des emplacements polaires lunaires et des futurs échantillons martiens.
Opérations d’un ouvre-boîte lunaire
L’outil de perçage de l’ESA, appelé en plaisantant « l’ouvre-boîte Apollo » parmi l’équipe, peut perforer le conteneur sous vide de l’échantillon de la Lune pour aider à capturer les gaz piégés lorsqu’ils s’échappent.
Les gaz fragiles sont ensuite collectés dans des canisters dédiés grâce à un collecteur d’extraction conçu par une équipe partenaire de l’Université de Washington à Saint-Louis aux États-Unis.
Un outil de perçage construit par l’ESA est sur le point d’ouvrir un conteneur de sol lunaire d’Apollo 17 qui n’a pas été touché depuis près de 50 ans. Crédit : Équipe scientifique ANGSA
Les bidons d’échantillons de gaz seront envoyés à des laboratoires spécialisés dans le monde entier, y compris en Europe, pour des études plus détaillées.
“Chaque composant gazeux analysé peut aider à raconter une partie différente de l’histoire de l’origine et de l’évolution des composés volatils sur la Lune et au début du système solaire”, explique Francesca.
Le travail avec du matériel lunaire imposait de nombreuses règles strictes en matière de choix des matériaux, de propreté et de procédures opératoires. Avant de quitter ESTEC, le produit final a subi un nettoyage et une cuisson rigoureux (chauffage à 180 degrés Celsius pendant 72 heures dans un four à vide) pour garantir le respect des exigences scientifiques et de conservation. Crédit : Équipe scientifique ANGSA
Un défi unique d’innovation et de design
L’ESA a développé l’« ouvre-boîte Apollo » sur une période d’environ 16 mois dans le cadre d’un effort véritablement international. Des experts scientifiques et techniques de six équipes différentes et de sept nationalités réparties sur deux sites de l’ESA ont travaillé avec le consortium ANGSA, avec le soutien des installations de laboratoire de l’ESTEC, le principal centre technologique de l’ESA.
“Cet outil de perçage est un système unique en son genre conçu dans le seul but de perforer le conteneur d’échantillons Apollo 73001”, explique Timon Schild, qui a dirigé le développement au sein de l’équipe Spaceship EAC de l’ESA.
Le travail avec du matériel lunaire imposait de nombreuses règles strictes en matière de choix des matériaux, de propreté et de procédures opératoires. De plus, toutes les informations provenaient de documents vieux de 50 ans.
« Certaines des caractéristiques du conteneur d’échantillons étaient tout simplement inconnues. Dans l’ensemble, la construction de l’outil a été un défi, mais aussi un projet extrêmement inspirant et enrichissant sur lequel travailler », ajoute Timon.
Leçons pour les futures missions sur la Lune et sur Mars
Pour l’avenir, les enseignements tirés du programme ANGSA contribueront à améliorer les futures missions sur la Lune, telles que les programmes Artemis de la NASA et Prospect de l’ESA.
De nouvelles approches de manipulation et de confinement des échantillons peuvent également contribuer à l’exploration de la planète rouge. En collaboration avec la NASA, l’ESA vise à restituer des échantillons avec le programme Mars Sample Return.
