Animation d’artiste d’un booster de fusée s’écrasant sur la lune.
L’expérience accidentelle permettra de faire la lumière sur la physique des impacts dans l’espace.
Le 4 mars 2022, un booster de fusée épuisé et solitaire… s’écrasera sur la surface de la Lune. à près de 6 000 mph. Une fois que la poussière sera retombée, Le Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA se mettra en position pour obtenir une vue rapprochée du cratère fumant et, espérons-le, faire la lumière sur la physique mystérieuse des impacts planétaires.
En tant que scientifique planétaire qui étudie la Luneje considère cet impact non planifié comme une opportunité passionnante. La Lune a été un témoin inébranlable de l’histoire du système solaire, sa surface fortement cratérisée ayant enregistré d’innombrables collisions au cours des 4 derniers milliards d’années. Cependant, les scientifiques ont rarement l’occasion d’apercevoir les projectiles – généralement des astéroïdes ou des comètes – qui ont provoqué ces collisions. forment ces cratères. Sans connaître les spécificités de ce qui a créé un cratère, les scientifiques ne peuvent pas apprendre grand-chose en l’étudiant.
L’impact de fusée à venir constituera une expérience fortuite qui pourrait en dire long sur la façon dont les collisions naturelles frappent et récurent les surfaces planétaires. Une meilleure compréhension de la physique des impacts aidera les chercheurs à interpréter le paysage aride de la Lune et les effets des impacts sur la Terre et les autres planètes.
La fusée devrait s’écraser dans le grand cratère de Hertzsprung – que l’on voit au centre de cette photo – juste hors de vue de la Terre sur la face cachée de la Lune. Crédit : NASA/Lunar and Planetary Institute.
Quand une fusée s’écrase sur la Lune
Il y a un débat sur l’exacte l’identité de l’objet qui a dégringolé actuellement en collision avec la Lune. Les astronomes savent que l’objet est un propulseur d’étage supérieur mis au rebut lors du lancement d’un satellite à haute altitude. Il mesure environ 12 mètres de long et pèse près de 4 500 kilogrammes. Les preuves suggèrent que c’est probablement une fusée SpaceX lancée en 2015. ou une fusée chinoise lancée en 2014mais les deux parties ont nié la propriété.
Le booster pourrait provenir d’une fusée chinoise Long March – similaire à celle vue ici – lancée en 2015. Crédit : AAxanderr via WikimediaCommons
On s’attend à ce que la fusée s’écrase sur le vaste plaine désertique dans le cratère géant de Hertzsprung, juste au-dessus de l’horizon sur la face cachée de la lune de la Terre.
Un instant après que la fusée ait touché la surface lunaire, une onde de choc se propage sur la longueur du projectile à plusieurs kilomètres par seconde. En quelques millisecondes, la l’arrière de la coque de la fusée sera oblitéré. avec des morceaux de métal explosant dans toutes les directions.
Une double onde de choc se déplacera vers le bas dans la couche supérieure poudreuse de la coque de la fusée. la surface de la Lune appelée régolithe. La compression de l’impact va chauffer la poussière et les roches et .générer un éclair chauffé à blanc qui serait visible de l’espace s’il y avait un vaisseau dans la région à ce moment-là. Un nuage de roches et de métal vaporisés se répandra à partir du point d’impact, tandis que des particules de poussière et de sable seront projetées vers le ciel. Au cours de plusieurs minutes, les matériaux éjectés retomberont en pluie sur la surface autour du cratère en flammes. Il ne restera pratiquement rien de l’infortunée fusée.
Si vous êtes un fan de l’espace, vous avez peut-être eu une impression de déjà vu en lisant cette description – ;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA performed a similar experiment in 2009 when it intentionally crashed the Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, or LCROSS, into a permanently shadowed crater near the lunar south pole. I was a part of the LCROSS mission, and it was a smashing success. By studying the composition of the dust plume lofted into the sunlight, scientists were able to find signs of a few hundred pounds of water ice that had been liberated from the Moon’s surface by the impact. This was a crucial piece of evidence to support the idea that for billions of years, comets have been delivering water and organic compounds to the Moon when they crash on its surface.
However, because the LCROSS rocket’s crater is permanently obscured by shadows, my colleagues and I have struggled for a decade to determine the depth of this buried ice-rich layer.
The impact crater will not be visible from Earth, so scientists will rely on photos from the Lunar Reconnaissance Orbiter. Credit: NASA
Observing with the Lunar Reconnaissance Orbiter
The accidental experiment of the upcoming crash will give planetary scientists the chance to observe a very similar crater in the light of day. It will be like seeing the LCROSS crater in full detail for the first time.
Since the impact is going to occur on the far side of the Moon, it will be out of view for Earth-based telescopes. But about two weeks after the impact, NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter will begin to get glimpses of the crater as its orbit takes it above the impact zone. Once conditions are right, the lunar orbiter’s camera will start taking photos of the impact site with a resolution of about a 3 feet (1 meter) per pixel. Lunar orbiters from other space agencies may also train their cameras on the crater.
The shape of the crater and ejected dust and rocks will hopefully reveal how the rocket was oriented at the moment of impact. A vertical orientation will produce a more circular feature, whereas an asymmetric debris pattern might indicate more of a belly flop. Models suggest that the crater could be anywhere from around 30 to 100 feet (10 to 30 meters) in diameter and about 6 to 10 feet (2 to 3 meters) deep.
The amount of heat generated from the impact will also be valuable information. If observations can be made quickly enough, there’s a possibility the lunar orbiter’s infrared instrument will be able to detect glowing-hot material inside the crater. This could be used to calculate the total amount of heat from the impact. If the orbiter can’t get a view fast enough, high-resolution images could be used to estimate the amount of melted material in the crater and debris field.
By comparing before and after images from the orbiter’s camera and heat sensor, scientists will look for any other subtle changes to the surface. Some of these effects can extend for hundreds of times the radius of the crater.
Why this is important
Impacts and crater formation are a pervasive phenomenon in the solar system. Craters shatter and fragment planetary crusts, gradually forming the loose, granular top layer common on most airless worlds. However, the overall physics of this process are poorly understood despite how common it is.
Observing the upcoming rocket impact and resulting crater could help planetary scientists better interpret the data from the 2009 LCROSS experiment and produce better impact simulations. With a veritable phalanx of missions planned to visit the Moon in the coming years, knowledge of lunar surface properties – especially the quantity and depth of buried ice – is in high demand.
Regardless of this wayward rocket’s identity, this rare impact event will provide new insights that may prove critical to the success of future missions to the Moon and beyond.
Written by Paul Hayne, Assistant Professor of Astrophysical and Planetary Sciences, University of Colorado Boulder.
