Le programme spatial chinois et Mars

Chapitre 1 · 1970 – 2012 Du premier satellite aux premières sondes lunaires

Avant de viser Mars, la Chine a appris à aller dans l’espace, puis autour de la Lune. Les sondes Chang’e 1 et 2 sont ses premières tentatives de quitter durablement l’orbite terrestre.

Le 24 avril 1970

Le 24 avril 1970, la Chine lance son premier satellite, Dongfanghong-1. Depuis 2016, cette date est devenue la « Journée de l’espace » chinoise : chaque 24 avril, l’administration spatiale nationale, la CNSA, y présente ses résultats et annonce ses projets. C’est un 24 avril, en 2021, qu’elle donnera son nom au premier rover martien chinois.

Le 15 octobre 2003, Yang Liwei part dans l’espace à bord du vaisseau Shenzhou-5 : la Chine devient le troisième pays, après les États-Unis et la Russie, à envoyer un être humain en orbite par ses propres moyens. En septembre 2008, trois astronautes partent à bord de Shenzhou-7 et réalisent la première sortie dans l’espace d’un Chinois.

Un programme lunaire en trois étapes

En janvier 2004, après de longues démarches des scientifiques, le gouvernement chinois approuve le plan d’ensemble d’un programme d’exploration de la Lune et lance officiellement les travaux. C’est aussi, selon la CNSA, le début de l’exploration chinoise de l’espace lointain. Le programme porte le nom de Chang’e, la déesse de la Lune dans la légende chinoise. Il suit trois étapes : tourner autour de la Lune, s’y poser, puis en rapporter des échantillons.

Chang’e 1

Le 24 octobre 2007, la Chine lance sa première sonde lunaire, Chang’e 1, depuis la province du Sichuan. Un mois plus tard, elle transmet la première carte complète de la surface lunaire. En orbite, les ingénieurs procèdent à une douzaine d’essais pour éprouver sa capacité à modifier sa trajectoire.

Le 1er mars 2009, au terme d’une mission de seize mois, la sonde est volontairement précipitée sur la Lune. À 15 h 36, heure de Pékin, elle commence à ralentir, guidée depuis deux stations de contrôle, à Qingdao, sur la côte est, et à Kashgar, dans le nord-ouest ; à 16 h 13, elle percute la surface à 1,50 degré de latitude sud et 52,36 degrés de longitude est. Ce crash programmé doit, selon Wu Weiren, concepteur en chef du programme lunaire, fournir de l’expérience pour le futur atterrissage de la sonde suivante.

Chang’e 2, la sonde qui partit plus loin

Le 1er octobre 2010, une fusée Longue Marche 3C lance Chang’e 2. La sonde ne corrige qu’une fois sa trajectoire entre la Terre et la Lune, ce qui lui laisse beaucoup de carburant en réserve. Le 3 novembre, elle se place sur son orbite de travail, à 100 kilomètres d’altitude, et commence à photographier la baie des Arcs-en-ciel, Sinus Iridum, choisie comme site d’atterrissage des futures missions.

Le 21 décembre 2010, la Lune passe dans l’ombre de la Terre : c’est une éclipse. Pendant trois heures, la sonde, qui fonctionne à l’énergie solaire, ne vit que sur ses batteries, dans un froid que le centre de contrôle de Pékin estime à environ 200 degrés sous zéro, et sans pouvoir être commandée directement depuis la Terre : elle exécute des instructions programmées à l’avance. Pendant les six heures qui précèdent, hors de portée des stations chinoises, ce sont les stations de l’Agence spatiale européenne qui la suivent.

Le 1er avril 2011, Chang’e 2 a rempli tous ses objectifs prévus pour six mois. Comme il lui reste du carburant, on lui confie des tâches supplémentaires : photographier les pôles nord et sud de la Lune, puis redescendre jusqu’à quinze kilomètres de la surface pour prendre des images à haute résolution de Sinus Iridum. Le 9 juin 2011, elle quitte l’orbite lunaire pour une région située à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, un voyage d’environ quatre-vingt-cinq jours. Les ingénieurs soulignent la difficulté : la sonde n’a pas été conçue pour cela, et la distance affaiblit les signaux et complique le suivi. La Chine construit alors des stations de suivi de l’espace lointain, que Chang’e 2 doit permettre d’éprouver.

Sources : CNSA, « Update: China Focus: China’s first Mars rover named Zhurong », 25 avril 2021, et « China kicks off its Space Day, showcases images of Mars », 24 avril 2023 (Dongfanghong-1 le 24 avril 1970 ; Journée de l’espace depuis 2016) ; CNSA, « China’s lunar probe Chang’e-1 impacts moon », mars 2009 (impact du 1er mars 2009, heures, coordonnées, stations de Qingdao et Kashgar, mission de seize mois, lancement du 24 octobre 2007, première carte un mois plus tard, une douzaine d’essais, expérience pour l’atterrissage, Wu Weiren ; Yang Liwei et Shenzhou-5 le 15 octobre 2003, troisième pays ; Shenzhou-7 et première sortie) ; CNSA, « Chang’e 5’s reentry capsule lands with moon samples », 17 décembre 2020 (approbation du programme en janvier 2004) ; CNSA, « Global Solicitation of Important Scientific Questions in Deep Space Exploration », novembre 2022 (début de l’exploration de l’espace lointain en 2004, trois étapes) ; CNSA, articles de 2010 et 2011 sur Chang’e 2 (lancement du 1er octobre 2010 par Longue Marche 3C, une seule correction et carburant restant, orbite de 100 km, orbite de travail le 3 novembre, Sinus Iridum ; éclipse du 21 décembre 2010, trois heures sur batteries, environ −200 °C, instructions préprogrammées, soutien de l’ESA pendant six heures ; objectifs remplis au 1er avril 2011 ; tâches supplémentaires ; départ du 9 juin 2011 vers 1,5 million de km en environ 85 jours ; difficultés ; stations de l’espace lointain). Kashgar est la forme française du nom que la source écrit « Kashi ».

Chapitre 2 · 2011 – 2012 Un premier essai, à bord d’une sonde russe

La première sonde chinoise destinée à Mars n’est jamais sortie de l’orbite terrestre. Elle voyageait comme passagère d’une mission russe.

Yinghuo-1

Le 8 novembre 2011, la Russie lance Phobos-Grunt, une sonde qui doit rapporter sur Terre des échantillons de Phobos, la plus grande lune de Mars. Elle emporte un petit orbiteur chinois, Yinghuo-1, qui devait étudier Mars depuis son orbite. Placée sur son orbite d’attente autour de la Terre, Phobos-Grunt ne parvient pas à allumer son moteur pour partir vers Mars. L’ensemble retombe sans contrôle au-dessus de l’océan Pacifique le 15 janvier 2012. Yinghuo-1 disparaît avec elle.

Neuf ans plus tard, la Chine part seule.

Sources : NASA History, « 25 Years of Continuous Robotic Mars Exploration – From Pathfinder to Perseverance » (Phobos-Grunt et Yinghuo-1, effort conjoint russo-chinois, lancement du 8 novembre 2011, échec de l’allumage, rentrée au-dessus du Pacifique le 15 janvier 2012). Le rôle scientifique précis prévu pour Yinghuo-1 n’est pas détaillé par cette source ; le livre consacré à Roscosmos raconte la mission plus en détail.

Chapitre 3 · 2013 – 2026 Tianwen-1 et Zhurong

Pour sa première mission interplanétaire indépendante, la Chine tente en une seule fois ce que personne n’avait réussi d’un coup : se placer en orbite autour de Mars, s’y poser et y faire rouler un rover.

« La Chine est en retard »

Le 24 septembre 2013, à Pékin, la CNSA, l’Agence spatiale européenne et l’agence spatiale russe tiennent leur première réunion tripartite sur l’exploration de l’espace lointain. Elles conviennent d’étudier une coopération pour se soutenir mutuellement dans la recherche scientifique et les opérations, en particulier pour Mars.

En janvier 2016, les autorités centrales chinoises approuvent une mission martienne. Le directeur de la CNSA, Xu Dazhe, l’annonce en avril, à l’approche de l’anniversaire du premier satellite chinois : la sonde devra, en une seule mission, se placer en orbite, se poser et déployer un rover, « ce qui est assez difficile à réaliser ». Elle partira en 2020, car la Terre et Mars ne sont bien placées l’une par rapport à l’autre que pendant quelques semaines tous les vingt-six mois. « Ce n’est qu’en réussissant cette mission martienne que la Chine pourra dire qu’elle s’est vraiment lancée dans l’exploration de l’espace lointain », dit-il. Ye Peijian, l’un des principaux experts spatiaux du pays et conseiller du programme, reconnaît : « La Chine est déjà en retard dans l’exploration de Mars, mais notre capacité d’exploration de l’espace lointain a été renforcée par le programme lunaire. » Plus de quarante missions sont alors parties vers Mars depuis 1960 ; l’Union soviétique, les États-Unis, l’Europe et l’Inde y ont déjà réussi des missions.

La sonde est confiée à l’Académie chinoise de technologie spatiale et sera lancée par la nouvelle fusée lourde Longue Marche 5. En août 2016, Zhang Rongqiao, architecte en chef de la mission, présente les premières images du projet : « Les défis que nous affrontons sont sans précédent. » Le rover aura six roues et quatre panneaux solaires, deux de plus que le rover lunaire, et pèsera environ deux cents kilogrammes.

Le test de Huailai

Le 14 novembre 2019, la CNSA invite des ambassades et des organisations internationales à Huailai, dans la province du Hebei. Environ soixante-dix invités de dix-neuf pays, dont des diplomates du Brésil, de France et d’Italie, assistent à un essai de l’atterrisseur martien sur le plus grand site d’essais d’atterrissage extraterrestre d’Asie : la machine y simule le vol stationnaire, l’évitement d’obstacles et le ralentissement dans une gravité d’environ un tiers de celle de la Terre, comme sur Mars. C’est la première apparition publique de la mission martienne chinoise.

Tianwen, « Questions au ciel »

Le 24 avril 2020, la CNSA baptise son programme d’exploration planétaire Tianwen, « Questions au ciel », d’après un long poème de Qu Yuan, un poète du royaume de Chu qui vécut vers 340-278 avant notre ère. La première mission martienne s’appellera Tianwen-1. Elle comprendra trois parties : un orbiteur, un atterrisseur et un rover, qui pèsera finalement environ 240 kilogrammes.

Le départ

Le 23 juillet 2020, à 12 h 41, heure de Pékin, une Longue Marche 5, la plus grosse fusée chinoise, décolle de Wenchang, sur l’île de Hainan, avec la sonde Tianwen-1, d’une masse d’environ cinq tonnes. Trente-six minutes plus tard, celle-ci est sur sa trajectoire de transfert vers Mars. L’Agence spatiale européenne, le CNES français et l’agence spatiale argentine participent à la mission. Une semaine plus tard, la CNSA félicite la NASA pour le lancement de Perseverance et souhaite bon voyage aux trois sondes qui partent cet été-là vers Mars : Hope, des Émirats arabes unis, Tianwen-1 et Perseverance.

À environ 1,2 million de kilomètres de la Terre, Tianwen-1 photographie la Terre et la Lune. Le 2 août, elle corrige une première fois sa trajectoire, puis le 20 septembre. Le 28 octobre, ses huit moteurs de 25 newtons fonctionnent ensemble pour une troisième correction, après une manœuvre dans l’espace lointain. Le 5 février 2021, à 1,1 million de kilomètres de Mars, une quatrième correction l’aligne ; la CNSA publie alors sa première photo de Mars, en noir et blanc, prise à 2,2 millions de kilomètres. La sonde dispose au total de quarante-huit moteurs, grands et petits.

En orbite

Elle parcourt environ 475 millions de kilomètres et, le 10 février 2021, se place en orbite autour de Mars, alors à 193 millions de kilomètres de la Terre. Le 24 février, après une troisième manœuvre de freinage, elle rejoint une orbite d’attente dont le point le plus bas est à environ 280 kilomètres. Elle y reste environ trois mois, active peu à peu ses sept instruments, et commence à photographier la surface pour choisir le lieu d’atterrissage et étudier l’atmosphère. Le 4 mars 2021, la CNSA publie ses premières images en haute définition, prises entre 330 et 350 kilomètres d’altitude, avec une résolution de sept mètres : cratères, crêtes et dunes y sont nets. De janvier à mars 2021, la CNSA et la NASA échangent les données d’orbite de leurs sondes martiennes pour garantir la sécurité de leurs vols.

Le 24 avril 2021, la CNSA dévoile le nom du rover, choisi parmi dix candidats soumis au vote du public : Zhurong, le dieu du feu de la mythologie chinoise, qui fait écho au nom chinois de Mars, Huoxing, la « planète du feu ». L’orbiteur porte sept instruments : deux caméras, un radar de sondage du sous-sol, un spectromètre minéralogique, un magnétomètre et deux analyseurs de particules. Le rover, qui ressemble à un papillon bleu, en porte six : une caméra de terrain, une caméra multispectrale, un radar de sous-sol, un détecteur de composition de surface, un détecteur de champ magnétique et une station météorologique.

Neuf minutes

Le 15 mai 2021, vers 1 heure du matin, heure de Pékin, la sonde allume certains de ses moteurs pour se rapprocher de Mars. Vers 4 heures, elle se sépare en deux : l’orbiteur d’un côté, le module d’atterrissage de l’autre. Trois heures plus tard, le module, qui contient Zhurong, entre dans l’atmosphère à environ 125 kilomètres d’altitude.

Le 15 mai 2021, à 7 h 18, heure de Pékin, le module d’atterrissage se pose dans le sud d’Utopia Planitia, une vaste plaine de l’hémisphère nord de Mars, à l’intérieur du plus grand bassin d’impact connu de la planète. Les scientifiques l’ont choisie pour son relief et sa météo favorables, et parce qu’elle a sans doute fait partie d’un ancien océan martien. L’entrée, la descente et l’atterrissage, les neuf minutes les plus risquées de la mission, se déroulent de façon autonome, car les signaux mettent trop longtemps à parcourir les quelque 320 millions de kilomètres qui séparent alors Mars de la Terre : bouclier thermique vers 125 kilomètres d’altitude, parachute, puis, vers 1,5 kilomètre, déploiement des jambes et allumage des rétrofusées ; vers 100 mètres, le module s’immobilise un instant pour repérer les obstacles, puis se pose. « Chaque étape s’est déroulée avec une parfaite précision », déclare Wu Yanhua, administrateur adjoint de l’agence spatiale chinoise. Il rappelle que plus de la moitié des tentatives d’atterrissage sur Mars, plus d’une vingtaine en tout, ont échoué. Geng Yan, planificateur des programmes d’exploration lointaine, souligne une difficulté supplémentaire : « Nous ne savons pas grand-chose de l’atmosphère martienne. » Tianwen-1 est la première mission martienne à réussir avec une seule sonde l’orbite, l’atterrissage et le déploiement d’un rover.

Au centre de contrôle, Zhang Rongqiao essuie ses larmes. « J’étais tellement submergé », confiera-t-il à la revue Nature. Né en 1966, il coordonne une équipe de plusieurs dizaines de milliers de personnes ; l’atterrissage lui rappelle un vieux proverbe chinois, selon lequel il faut dix ans pour aiguiser une bonne épée.

Zhurong

Le rover, Zhurong, pèse environ 240 kilogrammes et mesure 1,85 mètre de haut. Il peut rouler à 200 mètres par heure. Il est programmé pour se mettre en veille dans des conditions extrêmes et se réactiver seul quand le danger est passé. Le 19 mai, la CNSA publie ses premières images : la rampe de l’atterrisseur déployée vers le sol, le terrain devant le rover, puis, en couleurs, ses panneaux solaires et son antenne dépliés sur le sol rouge. Le 22 mai 2021, il descend sa rampe et roule sur Mars : la Chine devient le deuxième pays, après les États-Unis, à faire rouler un engin sur la planète, et Zhurong le sixième rover martien, après cinq rovers américains. Le 2 juin, la caméra haute résolution de l’orbiteur photographie depuis l’espace l’atterrisseur et le rover, deux points brillants, ainsi que le bouclier thermique, le parachute et la coque arrière abandonnés pendant la descente.

Le 15 août 2021, après quatre-vingt-dix jours martiens, Zhurong a accompli toutes ses tâches prévues et continue vers le sud, en direction de ce qui pourrait être l’ancien rivage d’un océan. Au centième jour, il a parcouru 1 064 mètres. De la mi-septembre à la fin d’octobre, le Soleil s’interpose entre la Terre et Mars et brouille les communications : l’orbiteur et le rover se protègent seuls, en mode de sécurité. En novembre 2021, Zhurong réussit un essai de relais de communications avec la sonde européenne Mars Express. Le 1er janvier 2022, après 224 jours de travail, il a parcouru plus de 1 400 mètres, et la mission a transmis près de 540 gigaoctets de données. En mars 2022, l’orbiteur photographie avec une résolution d’un demi-mètre les traces du rover, qui a roulé 1 784 mètres en 306 jours martiens ; ses autoportraits montrent la poussière accumulée sur son dos, que ses panneaux solaires ont été spécialement conçus pour compenser.

Il parcourt 1 921 mètres, puis entre en sommeil ; en avril 2023, il est toujours endormi. L’orbiteur, lui, fonctionne plus de 780 jours et sert de relais.

Les résultats

En septembre 2022, l’agence spatiale chinoise présente les premiers résultats : des minéraux contenant de l’eau dans des croûtes rocheuses près du site d’atterrissage, signe que de l’eau liquide y était active il y a environ un milliard d’années ; des formes du relief liées à l’eau, qui appuient l’hypothèse d’un ancien océan dans Utopia Planitia ; un sol à forte portance. Le même mois, à Paris, la Fédération internationale d’astronautique décerne à l’équipe de Tianwen-1 son World Space Award. Le 24 avril 2023, à Hefei, la CNSA dévoile une carte en couleurs de toute la planète, assemblée à partir de 14 757 images prises par l’orbiteur entre novembre 2021 et juillet 2022, d’une résolution de 76 mètres. La mission a renvoyé au total environ 1 800 gigaoctets de données. Vingt-deux formations géologiques proches du site d’atterrissage ont reçu le nom de villages chinois réputés pour leur patrimoine historique. En avril 2026, la CNSA indique que l’orbiteur poursuit ses relevés de Mars et que 3,5 téraoctets de données scientifiques sont ouverts aux chercheurs du monde entier.

Sources : CNSA, « Space Agencies of China, Europe and Russia Discuss Cooperation in Deep Space Exploration », septembre 2013 ; CNSA, « China’s mission to Mars sets around 2020 », avril 2016, d’après Xinhua (approbation de janvier 2016, propos de Xu Dazhe et de Ye Peijian, fenêtre de 26 mois, CAST, Longue Marche 5, plus de 40 missions depuis 1960) ; CNSA, « China unveils Mars probe, rover for ambitious 2020 mission », août 2016 (Zhang Rongqiao, rover de six roues et quatre panneaux, environ 200 kg) ; CNSA, communiqué du 14 novembre 2019 sur l’essai de Huailai ; CNSA, « China’s first Mars mission named Tianwen 1 », 24 avril 2020 ; CNSA, « Tianwen-1: China successfully launches probe », 23 juillet 2020 (12 h 41, cinq tonnes, 36 minutes, partenaires) ; CNSA, félicitations à la NASA, 30 juillet 2020 ; CNSA, articles de juillet 2020 à février 2021 (photo de la Terre et de la Lune ; corrections des 2 août, 20 septembre, 28 octobre et 5 février ; huit moteurs de 25 N ; première image de Mars) ; CNSA, « Tianwen 1 probe enters preset parking orbit », 24 février 2021 (280 km, trois mois, sept instruments) ; CNSA, « China shows first high-def pictures of Mars », 4 mars 2021 ; CNSA, échanges d’éphémérides avec la NASA, 31 mars 2021 ; CNSA, « China’s first Mars rover named Zhurong », 25 avril 2021 (nom, vote, instruments, papillon bleu) ; CNSA, « Probe makes historic landing on Mars », 17 mai 2021 (horaires de la nuit, 7 h 18, sud d’Utopia Planitia, plus grand bassin d’impact, ancien océan, neuf minutes autonomes, 320 millions de km, étapes et altitudes, Wu Yanhua, plus de la moitié de plus de vingt tentatives, Geng Yan, 48 moteurs, 193 millions de km, 200 m/h, mise en veille, première mission à orbite, atterrissage et rover d’un coup, Zhurong 240 kg et 1,85 m) ; CNSA, « Zhang Rongqiao: Mars explorer », 16 décembre 2021, article de Nature (larmes, citation, naissance en 1966, dizaines de milliers de personnes, proverbe) ; CNSA, articles de mai à août 2021 (premières images du 19 mai ; sortie du 22 mai ; image du 2 juin ; 1 064 m au centième jour ; conjonction solaire) ; CNSA, « Tianwen-1 mission marks 1st year on Mars », mai 2022 (90 jours martiens le 15 août 2021 ; essai de relais avec Mars Express en novembre 2021) ; CNSA, « Chinese Mars mission sends photos », 1er janvier 2022 (224 jours, plus de 1 400 m, près de 540 Go) ; CNSA, « China releases images of Martian dust », 25 mars 2022 (0,5 m, 1 784 m en 306 jours martiens, poussière) ; CNSA, « China unveils first global panoramic images of Mars », 24 avril 2023 (475 millions de km, 1 921 m, rover en sommeil, 14 757 images, Hefei, 76 m, environ 1 800 Go, 22 formations nommées) ; CNSA, prix de l’IAF, septembre 2022 ; gouvernement chinois, « China’s first Mars exploration mission achieves rich scientific results », 19 septembre 2022 (780 jours, minéraux hydratés et un milliard d’années, hypothèse de l’océan, portance du sol) ; gouvernement chinois, « China to carry out intensive space missions in 2026 », 17 avril 2026 (3,5 To de données ouvertes) ; NASA History, « 25 Years of Continuous Robotic Mars Exploration », et base NSSDCA de la NASA (orbite le 10 février 2021, sortie du rover le 22 mai 2021, deuxième pays à faire rouler un engin sur Mars). Les citations sont traduites de l’anglais. La CNSA donne aussi, en avril 2021, une durée de sept à huit minutes pour l’atterrissage ; voir l’annexe « Sources et méthode ».

Chapitre 4 · 2013 – 2023 Chang’e 3 et 4, se poser sur la face cachée

Le 3 janvier 2019, une sonde chinoise se pose pour la première fois sur la face de la Lune qu’on ne voit jamais depuis la Terre. Pour lui parler, il a fallu placer un relais dans l’espace.

Chang’e 3, le premier atterrissage

En 2013, la Chine lance Chang’e 3. C’est le premier engin chinois à se poser en douceur sur un autre corps céleste et à l’explorer, avec un petit rover. Il se pose dans Sinus Iridum, la baie des Arcs-en-ciel, vers 45 degrés de latitude nord : son système de contrôle thermique et ses panneaux solaires sont conçus pour l’ensoleillement de cette latitude.

Une sœur jumelle

Chang’e 4 est née comme une sonde de secours pour Chang’e 3. Beaucoup de ses pièces ont été conçues et fabriquées en même temps, ce qui laisse peu de place aux modifications. Les ingénieurs veulent pourtant lui confier une tâche plus ambitieuse ; certains évoquent même un autre corps céleste, mais il faudrait trop transformer la sonde. Ils choisissent la face cachée de la Lune.

Parce que la Lune tourne sur elle-même dans le même temps qu’elle tourne autour de la Terre, elle nous montre toujours la même face. L’autre face, dont la plus grande partie est invisible depuis la Terre, est appelée face cachée. Les sondes en orbite ont montré que les deux faces sont très différentes : la face visible est relativement plate, la face cachée criblée de cratères. Aucun engin ne s’y était jamais posé.

Choisir l’endroit

Le choix du site obéit à une série de contraintes. Comme Chang’e 4 hérite de la conception de Chang’e 3, elle doit se poser entre 40 et 50 degrés de latitude. Sur la face cachée, la Terre est toujours invisible : pour communiquer, la Chine lance en mai 2018 un satellite relais, Queqiao, le « pont des pies », placé sur une orbite autour d’un point d’équilibre situé au-delà de la Lune, à environ 455 000 kilomètres de la Terre, d’où il voit à la fois la Terre et la face cachée. Il ne couvre en permanence qu’une bande de quelques dizaines de degrés de longitude, et il faut éviter que les montagnes masquent le signal.

Dans cette zone se trouve le bassin Pôle Sud-Aitken, le plus grand, le plus profond et le plus ancien bassin d’impact connu de la Lune : environ 2 500 kilomètres de diamètre et 13 kilomètres de profondeur. Il pourrait conserver les plus anciennes informations sur la Lune, comme la présence passée d’eau. À l’intérieur, le cratère von Kármán, large de 180 kilomètres, a un fond relativement plat : c’est le meilleur choix. À environ 13 degrés de longitude de là, le cratère Chrétien sert de site de secours, si la sonde ne peut pas se poser le premier jour.

Le 3 janvier 2019

Lancée le 8 décembre 2018, Chang’e 4 se pose le 3 janvier 2019 à 10 h 26, heure de Pékin, dans le cratère von Kármán, par 177,6 degrés de longitude est et 45,5 degrés de latitude sud. Une vidéo de la descente, assemblée à partir de plus de 4 700 images, montre la sonde ajuster son altitude, s’arrêter en vol stationnaire et éviter les obstacles. Le soir même, le rover Yutu-2, le « Lapin de jade 2 », descend sur le sol lunaire.

Le rover fait d’abord une « sieste » : le soleil porte la température de la surface à plus de 100 degrés. Puis l’atterrisseur et le rover se photographient mutuellement, chacun portant le drapeau chinois. Une caméra prend un panorama de 360 degrés, assemblé à partir de 80 images. Le terrain est accidenté, criblé de petits cratères, avec moins de pierres que sur le site de Chang’e 3, ce qui suggère qu’il est plus ancien. Le 11 janvier 2019, la Chine déclare la mission totalement réussie.

Survivre à la nuit lunaire

Un jour lunaire dure environ quatorze jours terrestres, et la nuit autant. Privés de soleil, l’atterrisseur et le rover se mettent en sommeil, puis se réveillent seuls quand le soleil remonte. La température descend la nuit vers −180 °C ; une source de chaleur radio-isotopique, fruit d’une collaboration entre scientifiques chinois et russes, aide la sonde à passer ces nuits. Après la première, le rover se réveille le 29 janvier 2019, l’atterrisseur le lendemain. En juin 2020, à la fin du dix-neuvième jour lunaire, Yutu-2 a parcouru 463,26 mètres. En 2023, selon la CNSA, il est devenu le rover lunaire ayant fonctionné le plus longtemps.

Une mission partagée

Chang’e 4 doit faire de la radioastronomie à basse fréquence, étudier le relief, la composition minérale et la structure du sous-sol peu profond, et mesurer le rayonnement de neutrons et les atomes neutres. Quatre de ses instruments ont été développés par les Pays-Bas, l’Allemagne, la Suède et l’Arabie saoudite. La station sol que la Chine a construite en Argentine joue un rôle important dans le suivi, avec le soutien de stations de l’ESA ; les scientifiques de la sonde américaine Lunar Reconnaissance Orbiter étudient l’atterrissage avec l’équipe chinoise. « La coopération internationale est l’avenir de l’exploration lunaire », déclare Wu Weiren. En novembre 2019, la Royal Aeronautical Society britannique remet à l’équipe sa médaille d’or, la première décernée à une équipe chinoise depuis la création de la société en 1866 ; en 2020, la Fédération internationale d’astronautique lui décerne son World Space Award.

Pour Sun Zezhou, concepteur en chef de la sonde, la précision exigée par la face cachée prépare l’avenir : se poser sur les régions polaires accidentées, ou rassembler plusieurs engins au même endroit pour bâtir une station de recherche lunaire. Les leçons de Chang’e 4, dit-il, posent les bases des futurs atterrissages sur d’autres planètes. C’est lui qui dirigera la conception de la sonde martienne Tianwen-1.

Sources : CNSA, « Chang’e-4 lands on largest crater in solar system », 4 janvier 2019 (Chang’e 3 lancée en 2013, premier atterrissage chinois, Sinus Iridum vers 45° N et conception thermique ; Chang’e 4 sonde de secours, autre corps céleste envisagé ; rotation synchrone ; contraintes de latitude ; Queqiao lancé en mai 2018 ; couverture et angle d’élévation ; bassin Aitken de 2 500 km et 13 km ; von Kármán de 180 km ; Chrétien à 13° ; 10 h 26, 177,6° E et 45,5° S ; propos de Sun Zezhou) ; CNSA, « Chang’e-4 probe takes panoramic photos » et « China declares Chang’e-4 mission complete success », 15 janvier 2019 (455 000 km ; sieste et plus de 100 °C ; photos mutuelles ; panorama de 80 images ; vidéo de plus de 4 700 images ; moins de pierres ; objectifs scientifiques ; quatre instruments étrangers ; source radio-isotopique sino-russe et −180 °C ; station en Argentine, ESA, LRO ; propos de Wu Weiren ; déclaration de succès le vendredi 11 janvier 2019) ; CNSA, articles de février 2019 à juillet 2020 (lancement du 8 décembre 2018 ; jour et nuit de quatorze jours ; réveils du 29 et du 30 janvier 2019 ; 463,26 m au dix-neuvième jour) ; CNSA, « China’s Chang’e-4 mission team awarded Team Gold Medal », novembre 2019 ; CNSA, « Tianwen-1 Spacecraft Development Team won the highest award », septembre 2022 (prix de l’IAF à Chang’e 4 en 2020) ; CNSA, « China lunar samples gifted to Russia, France », avril 2023 (Yutu-2 rover lunaire ayant fonctionné le plus longtemps) ; CNSA, « China’s first Mars mission named Tianwen 1 », avril 2020 (Sun Zezhou concepteur en chef de la sonde martienne). La citation est traduite de l’anglais ; la date du 11 janvier se déduit du « vendredi » de l’article du 15 janvier. La traduction de Queqiao suit la CNSA (« Magpie Bridge »).

Chapitre 5 · 2011 – 2026 Chang’e 5, la répétition générale

En vingt-trois jours, une sonde chinoise se pose sur la Lune, y prélève 1 731 grammes de roches et de poussière, redécolle, s’amarre seule en orbite lunaire et rentre sur Terre. C’est, en petit, le scénario que Tianwen-3 devra jouer sur Mars.

Une longue préparation

La conception de Chang’e 5 commence en janvier 2011 et s’achève en décembre 2012 ; les ingénieurs construisent alors un prototype. La fabrication de la sonde elle-même débute en décembre 2015 à l’Académie chinoise de technologie spatiale. La mission devait avoir lieu fin 2017, mais elle est repoussée : la fusée Longue Marche 5, qui doit l’emporter, a connu un échec en juillet de cette année-là.

Quatre engins en un

Le 24 novembre 2020, à 4 h 30 du matin, une Longue Marche 5, la plus grosse fusée chinoise, haute comme un immeuble de vingt étages, décolle de Wenchang, sur l’île de Hainan. Elle emporte Chang’e 5, une sonde de 8,2 tonnes, la plus lourde et la plus complexe de la flotte lunaire chinoise. Celle-ci se compose de quatre éléments : un orbiteur, un atterrisseur, un module de remontée et une capsule de rentrée.

Le 28 novembre au soir, un moteur de 3 000 newtons de poussée fonctionne environ dix-sept minutes à quelque 400 kilomètres de la Lune : ce freinage permet à la sonde d’être capturée par la gravité lunaire au lieu de la dépasser. Le 30 novembre à 4 h 40, elle se sépare en deux : l’orbiteur et la capsule restent en orbite, à environ 200 kilomètres d’altitude ; l’atterrisseur et le module de remontée descendent.

L’atterrissage du 1er décembre

Le 1er décembre à 22 h 57, l’ensemble allume son moteur de 7 500 newtons et commence à descendre depuis une quinzaine de kilomètres d’altitude. À 2,5 kilomètres, il ajuste rapidement son orientation. Ses caméras photographient le sol pour repérer les gros rochers et les éviter. Vers 100 mètres, il s’arrête un instant en vol stationnaire pour une détection précise des obstacles, puis descend lentement. À quelques mètres du sol, le moteur s’arrête : à 23 h 11, Chang’e 5 se pose au nord du mont Rümker, un relief volcanique isolé de l’océan des Tempêtes, sur le bord ouest de la face visible. Aucun engin n’avait jamais visité cette région.

Forer, gratter, emballer

La foreuse prélève environ 500 grammes de matériaux sous la surface, en visant jusqu’à deux mètres de profondeur ; un bras mécanique ramasse environ 1,5 kilogramme de poussière de surface. Les échantillons sont scellés dans un conteneur métallique sous vide, à l’intérieur du module de remontée. Toutes les opérations s’achèvent le 2 décembre au soir, bien plus tôt que prévu. L’atterrisseur déploie aussi ce que la CNSA présente comme le premier drapeau chinois dressé sur la Lune.

Décoller de la Lune, s’amarrer en orbite

Le 3 décembre au soir, le module de remontée allume son moteur et s’élève sur une orbite lunaire elliptique : c’est la première fois qu’un engin chinois décolle d’un autre corps céleste. Le 6 décembre au matin, ce module de 400 kilogrammes s’amarre à l’ensemble orbiteur et capsule, de 2,3 tonnes, et lui transfère le conteneur d’environ deux kilogrammes. Un radar à micro-ondes, monté sur l’orbiteur, mesure en permanence la distance qui change rapidement entre les deux engins et leur permet de communiquer. C’est le premier amarrage automatique en orbite lunaire de l’histoire. La dernière fois que deux éléments d’un vaisseau s’étaient amarrés autour de la Lune, c’était en décembre 1972, lors de la dernière mission Apollo, sous le contrôle des astronautes. Le module de remontée se sépare vers midi ; il sera dirigé pour s’écraser sur la Lune le 8 décembre.

Le ricochet

Après près de six jours sur une orbite presque circulaire, l’orbiteur et la capsule repartent vers la Terre. Le 17 décembre vers 1 heure du matin, les contrôleurs envoient les dernières données de navigation. La capsule se sépare de l’orbiteur à environ 5 000 kilomètres au-dessus de l’Atlantique sud. À 1 h 33, elle entre dans l’atmosphère à 11,2 kilomètres par seconde, la vitesse de libération terrestre, puis rebondit sur l’atmosphère comme un galet sur l’eau, pour perdre une partie de sa vitesse sans s’abîmer. Elle y rentre de nouveau, plus lentement, vers 7,9 kilomètres par seconde. À une dizaine de kilomètres du sol, ses parachutes s’ouvrent. À 1 h 59, elle se pose sur les prairies enneigées de la bannière de Siziwang, en Mongolie-Intérieure.

1 731 grammes

Le 19 décembre 2020, la CNSA remet les échantillons à l’Académie chinoise des sciences : ils pèsent environ 1 731 grammes. La Chine devient le troisième pays à rapporter des échantillons de la Lune, après les États-Unis et l’Union soviétique. Aucun échantillon lunaire n’était revenu sur Terre depuis août 1976, quand la sonde soviétique Luna 24 en avait rapporté 170,1 grammes. De 1969 à 1976, les astronautes d’Apollo et les robots Luna avaient rapporté au total environ 382 kilogrammes de roches et de poussière lunaires.

Les échantillons sont partagés. En février 2022, la Chine en offre 1,5 gramme à la Russie, qui lui rend en mars 2023 une quantité équivalente rapportée par la sonde soviétique Luna 16 en 1970 ; en avril 2023, lors de la visite du président Emmanuel Macron, elle en offre 1,5 gramme à la France. Des scientifiques des États-Unis, d’Australie, de France et de Suède ont étudié ces échantillons. Ils révèlent une activité volcanique datée d’il y a seulement deux milliards d’années, ce qui prolonge d’un milliard d’années l’histoire volcanique connue de la Lune. Ils contiennent aussi trois minéraux inconnus jusque-là : la changésite-(Y), identifiée en 2022, puis, en 2026, la magnésiochangésite-(Y) et la changésite-(Ce), des phosphates de terres rares en grains de quelques micromètres seulement, sans équivalent sur Terre. Ce sont les septième et huitième minéraux découverts dans des échantillons lunaires dans le monde.

Sources : CNSA, articles du 24 novembre au 19 décembre 2020, d’après China Daily et Xinhua (lancement du 24 novembre à 4 h 30, Longue Marche 5 de vingt étages, 8,2 t, quatre éléments ; freinage du 28 novembre, 3 000 N, environ 17 min, 400 km ; séparation du 30 novembre à 4 h 40, 200 km ; descente du 1er décembre à 22 h 57, 7 500 N, 15 km, 2,5 km, 100 m, 23 h 11 ; mont Rümker, océan des Tempêtes, région jamais visitée ; 500 g forés et 1,5 kg prélevés en surface, conteneur sous vide ; fin des prélèvements le mercredi 2 décembre ; premier drapeau libre ; décollage du 3 décembre ; amarrage du 6 décembre, 400 kg et 2,3 t, radar à micro-ondes, premier amarrage automatique, précédent d’Apollo en décembre 1972 ; impact du module le 8 décembre ; près de six jours en orbite ; rentrée du 17 décembre, 5 000 km au-dessus de l’Atlantique sud, 11,2 puis 7,9 km/s, parachutes à 10 km, 1 h 59, Siziwang ; 1 731 g remis le 19 décembre ; troisième pays ; Luna 24 et 170,1 g ; 382 kg ; conception de janvier 2011 à décembre 2012, fabrication en décembre 2015, report après l’échec de Longue Marche 5 en juillet 2017) ; CNSA, « China lunar samples gifted to Russia, France », 24 avril 2023 (échanges avec la Russie et la France ; pays des chercheurs) ; CNSA, « China’s Chang’e-6 sheds first light on evolution history of moon’s far side », juillet 2025 (volcanisme de deux milliards d’années) ; CNSA, « Chinese scientists discover two new lunar minerals », 24 avril 2026 (trois minéraux, merrillites, septième et huitième minéraux lunaires). La comparaison avec un galet est la nôtre ; « vitesse de libération » traduit la « deuxième vitesse cosmique » de la source.

Chapitre 6 · 2019 – 2035 Chang’e 6, des échantillons de la face cachée

Avant 2024, l’humanité avait réussi dix retours d’échantillons lunaires, tous depuis la face visible. Chang’e 6 va les chercher de l’autre côté, avec à son bord le premier instrument scientifique français conçu pour fonctionner à la surface de la Lune.

Un nouveau relais

Sur la face cachée, il faut un relais pour parler à la Terre. Le 20 mars 2024, une fusée Longue Marche 8 lance depuis Wenchang le satellite Queqiao-2. Le 25 mars, il freine à environ 440 kilomètres de la Lune et se place en orbite dix-neuf minutes plus tard ; le 2 avril, il atteint son orbite elliptique définitive, qu’il parcourt en environ vingt-quatre heures. Il doit servir Chang’e 6, puis les missions Chang’e 7 et 8. Deux petits satellites expérimentaux de communication et de navigation, Tiandu-1 et Tiandu-2, l’accompagnent pour préparer une future constellation de relais lunaires.

DORN, un instrument français

Au printemps 2019, le directeur de la CNSA et le président du CNES signent un accord pour emporter un instrument français sur Chang’e 6. En septembre, le CNES choisit DORN ; le 6 novembre 2019, lors de la visite d’État du président Emmanuel Macron en Chine, la collaboration est officialisée. C’est la première coopération franco-chinoise dans l’exploration planétaire. DORN, conçu et réalisé à l’IRAP de Toulouse sous la maîtrise d’ouvrage du CNES, doit mesurer pour la première fois depuis la surface lunaire le radon, un gaz radioactif qui s’échappe en permanence du sol lunaire par la désintégration de l’uranium. Son nom évoque le physicien Friedrich Dorn, qui découvrit ce gaz.

La Lune n’a pas d’atmosphère au sens terrestre, mais une enveloppe de gaz extrêmement ténue, l’exosphère, que le rayonnement ultraviolet et le vent solaire chassent sans cesse et qui doit donc se renouveler en permanence. Le radon ne peut provenir que du sol : il est le traceur idéal du dégazage lunaire. En comprenant comment il se déplace, explique Pierre-Yves Meslin, chercheur à l’IRAP et responsable scientifique de DORN, on comprendra mieux comment les molécules d’eau migrent vers les cratères polaires, où elles se piègent sous forme de glace « comme dans un congélateur ».

Chang’e 6 emporte aussi d’autres instruments internationaux. La CNSA indique que l’un d’eux, fourni par le Pakistan, a livré ses premiers résultats ; les pages consultées ne détaillent pas les autres.

Le départ et la descente

Le 3 mai 2024 à 17 h 27, une Longue Marche 5, haute de vingt étages et lourde de 870 tonnes, décolle de Wenchang avec Chang’e 6, une sonde de 8,35 tonnes. Les autorités touristiques locales attendaient au moins 200 000 spectateurs. Comme Chang’e 5, la sonde comprend un orbiteur, un atterrisseur, un module de remontée et une capsule de retour, et suit le même scénario.

Le 6 mai, à 330 000 kilomètres de la Terre, DORN est allumé pendant dix heures pour mesurer le bruit de fond de l’espace. Le 8 mai, la sonde se place en orbite lunaire. Du 17 au 19 mai, après la très forte tempête solaire des 10 et 11 mai, DORN mesure en orbite les particules chargées du vent solaire et l’effet d’écran de la Lune ; ses seize détecteurs fonctionnent normalement. À partir du 23 mai, il est rallumé pendant presque cinq jours pour cartographier depuis l’orbite le radon et le polonium. Le 30 mai, l’atterrisseur et le module de remontée se séparent de l’orbiteur.

Le 2 juin, à 6 h 09, heure de Pékin, le moteur principal à poussée variable s’allume. Pendant la descente, un système d’évitement d’obstacles repère automatiquement, à partir des zones claires et sombres photographiées par une caméra, une zone relativement sûre. Vers 100 mètres, la sonde s’arrête en vol stationnaire et balaie le sol avec un scanner laser en trois dimensions pour choisir le point exact. Comme la poussière soulevée pourrait aveugler les capteurs optiques, des capteurs à rayons gamma mesurent la hauteur pour couper le moteur au bon moment. À 6 h 23, Chang’e 6 se pose dans le bassin Apollo, à l’intérieur du bassin Pôle Sud-Aitken, à 41,6 degrés de latitude sud. Le bassin Apollo a été choisi pour son intérêt scientifique, ses conditions de communication et la planéité relative de son terrain.

Quatorze heures pour prélever

Même avec Queqiao-2, les fenêtres de communication sont plus courtes sur la face cachée : le temps de prélèvement passe de vingt-deux heures pour Chang’e 5 à environ quatorze heures. Les ingénieurs rendent donc la sonde plus autonome : après chaque ordre, elle exécute une série d’actions et vérifie elle-même, avec ses capteurs, si elles ont réussi. Chang’e 5 avait reçu environ 1 000 instructions pendant ses prélèvements ; pour Chang’e 6, l’objectif est d’environ 400. Sur Terre, une réplique grandeur nature du site, construite d’après les premières observations, sert à vérifier chaque manœuvre. La sonde fore le sous-sol et prélève la surface avec un bras robotisé, puis déploie pour la première fois un drapeau chinois sur la face cachée. DORN, allumé quelques heures après l’atterrissage, y mesure la radioactivité du sol.

Le 4 juin, le module de remontée décolle de la face cachée de la Lune, une première. Le 6 juin à 14 h 48, il s’amarre à l’orbiteur et à la capsule et leur transfère les échantillons : c’est le deuxième amarrage chinois en orbite lunaire. Le 25 juin, la capsule se pose dans la bannière de Siziwang, en Mongolie-Intérieure, au terme d’un aller-retour de cinquante-trois jours. Elle contient 1 935,3 grammes d’échantillons.

Ce que racontent les échantillons

Les analyses se succèdent. En février 2025, une étude publiée dans la revue Science, à partir de deux grammes confiés à l’Institut de géologie de l’Académie chinoise des sciences géologiques, montre que les basaltes de la face cachée, âgés pour la plupart de 2,823 milliards d’années, ressemblent à ceux de la face visible : la Lune aurait été entièrement recouverte, à sa naissance, d’un océan de magma. « Sans échantillons de la face cachée, c’était comme résoudre un puzzle avec la moitié des pièces », résume le chercheur Liu Dunyi.

En juillet 2025, quatre articles publiés dans Nature révèlent un volcanisme sur la face cachée il y a environ 4,2 et 2,8 milliards d’années, soit une activité d’au moins 1,4 milliard d’années ; un possible regain du champ magnétique lunaire vers 2,8 milliards d’années ; un manteau bien plus pauvre en eau que sous la face visible ; et une date précise pour la formation du bassin Pôle Sud-Aitken : 4,25 milliards d’années. En novembre 2025, des chercheurs découvrent dans ces échantillons de minuscules cristaux d’hématite et de maghémite, des oxydes de fer formés par de grands impacts, sur une Lune que l’on croyait presque dépourvue de telles réactions d’oxydation. En septembre 2025, la Fédération internationale d’astronautique décerne à l’équipe de Chang’e 6 son World Space Award.

Vers une base lunaire

Chang’e 6 ouvre la quatrième phase du programme lunaire chinois. Chang’e 7, prévue vers 2026, doit étudier le pôle sud lunaire, son eau et sa glace, avec six instruments venus d’Égypte, de Bahreïn, d’Italie, de Russie, de Suisse, de Thaïlande et d’une organisation internationale. Chang’e 8, prévue vers 2029 sur le plateau Leibnitz-Beta, près du pôle sud, doit tester l’utilisation des ressources lunaires sur place et emporter des charges de onze pays et régions et d’une organisation internationale, dont un rover pakistanais de trente kilogrammes et un rover turc.

Ces missions doivent former le socle de la Station internationale de recherche lunaire, proposée par la Chine. En avril 2025, dix-sept pays et organisations internationales et plus de cinquante institutions de recherche l’ont rejointe. Selon Wu Weiren, son « modèle de base » doit être construit d’ici 2035 dans la région du pôle sud, et un modèle étendu dans les années 2040.

Sources : CNSA, « Braking maneuver puts satellite in lunar orbit », 25 mars 2024, et « Timeline of Chang’e-6 mission », 26 juin 2024 (Queqiao-2, Longue Marche 8, 20 mars, 440 km, 19 minutes, orbite de 24 heures le 2 avril, Tiandu-1 et 2 ; lancement du 3 mai ; orbite le 8 mai ; séparation le 30 mai ; atterrissage le 2 juin ; drapeau ; décollage le 4 juin ; amarrage le 6 juin ; retour le 25 juin à Siziwang) ; CNSA, « China advances lunar exploration program », 24 avril 2023 (Tiandu et constellation Queqiao ; quatrième phase) ; CNSA, « Historic journey from Chang’e 6 lifts off », 3 mai 2024 (17 h 27 ; 870 t ; 8,35 t ; 200 000 spectateurs attendus ; dix retours d’échantillons antérieurs, tous de la face visible ; même scénario que Chang’e 5) ; CNSA, « China’s Chang’e-6 lands on moon’s far side », 2 juin 2024 (6 h 09 et 6 h 23 ; évitement d’obstacles ; scanner laser ; capteurs gamma ; bassin Apollo et raisons du choix ; 14 heures contre 22 ; autonomie ; 1 000 et 400 instructions ; réplique du site) ; CNSA, « Chang’e-6 ascender transfers lunar samples », 7 juin 2024 (14 h 48 ; deuxième amarrage) ; CNSA, « Chang’e-6 retrieves 1,935.30 grams of moon samples », 28 juin 2024 ; CNSA, « China Lunar Exploration- Pakistan payload on board Chang’e 6 delivers first results » (titre de la liste des actualités) ; CNES, « Chang’e 6 / DORN » (accord du printemps 2019, sélection en septembre, officialisation du 6 novembre 2019, première coopération franco-chinoise planétaire, radon, IRAP et CNES) ; CNES, « DORN, l’instrument français de la mission Chang’e 6 », 2019 (nom de Friedrich Dorn ; exosphère et dégazage ; propos de P.-Y. Meslin) ; CNES, communiqué « L’instrument français DORN réussit sa mission lunaire », 2024 (premier instrument actif français à la surface de la Lune ; aller-retour de 53 jours ; allumages des 6, 17-19 et 23 mai ; tempête solaire des 10 et 11 mai ; seize détecteurs ; 41,6° S ; mesures en surface) ; CNSA, « Chang’e-6 samples provide evidence suggesting global “magma ocean” », 28 février 2025 ; CNSA, « China’s Chang’e-6 sheds first light on evolution history of moon’s far side », 10 juillet 2025 ; CNSA, « Study on Chang’e-6 samples sheds new light on lunar oxidation mechanism », 16 novembre 2025 ; China Daily, « Tianwen 2 advances on key mission », 2 octobre 2025 (prix de l’IAF) ; CNSA, « China’s Chang’e-7 lunar mission to carry instruments developed through int’l cooperation », 24 avril 2024 ; CNSA, « China to launch Chang’e-8 lunar mission around 2029 », 24 avril 2025 ; CNSA, « International Lunar Research Station attracts more partners », 24 avril 2025 (17 partenaires, 50 institutions, rover pakistanais de 30 kg, modèle de base d’ici 2035 et modèle étendu dans les années 2040). La citation de Liu Dunyi est traduite de l’anglais. Pour le décollage de la face cachée, nous suivons la CNSA (4 juin) ; voir l’annexe « Sources et méthode ».

Chapitre 7 · 2019 – 2026 Tianwen-2, un quasi-satellite de la Terre

Entre la Lune et Mars, la Chine s’entraîne sur un tout petit astéroïde qui accompagne la Terre autour du Soleil. Il s’agit de rapporter, pour la première fois, des échantillons venus de l’espace interplanétaire.

Kamoʻoalewa

En avril 2016, un télescope de surveillance des astéroïdes installé à l’observatoire de Haleakala, à Hawaï, repère un petit astéroïde baptisé 2016 HO3, aussi connu sous le nom de 469219 Kamoʻoalewa. Il tourne autour du Soleil, mais d’une façon telle qu’il reste un compagnon constant de la Terre. Trop lointain pour être un véritable satellite, il est, selon les planificateurs chinois, le meilleur et le plus stable exemple connu de « quasi-satellite » de la Terre. Large de 40 à 100 mètres selon les estimations faites depuis le sol, il pourrait être un fragment de la Lune. Les scientifiques pensent qu’il garde des indices sur les débuts du système solaire.

Préparer la mission

En avril 2019, la CNSA lance un appel à propositions pour des instruments scientifiques destinés à sa mission vers un astéroïde. En mai 2022, selon la CNSA, la sonde en est au stade du développement de ses premiers prototypes. Le 24 avril 2023, Zhang Rongqiao, qui dirigeait déjà la conception de Tianwen-1 et devient concepteur en chef de Tianwen-2, annonce un lancement vers 2025 : la sonde doit tourner autour de 2016 HO3, s’y poser brièvement pour prélever des échantillons, les rapporter sur Terre, puis poursuivre sa route vers une comète de la ceinture principale d’astéroïdes, entre Mars et Jupiter. « En cas de succès, ce seraient les premiers échantillons chinois venus de l’espace interplanétaire », dit-il. En juin 2024, la CNSA confirme que Tianwen-2 fait partie des quatre missions d’exploration planétaire approuvées par l’État.

Le départ

Le 18 mai 2025, la sonde, assemblée, testée et remplie d’ergols, est transportée sur son aire de lancement à Xichang, dans le Sichuan. Le 29 mai 2025, une fusée Longue Marche 3B la lance vers son astéroïde. Huit jours plus tard, à plus de trois millions de kilomètres de la Terre, la sonde envoie une image de ses panneaux solaires souples et circulaires, conçus pour alimenter une expédition d’une dizaine d’années. Au début d’octobre 2025, à plus de 43 millions de kilomètres, sa caméra de contrôle photographie la Terre, avec au premier plan la capsule de retour blanche et le drapeau chinois.

Le rendez-vous

Le 6 juin 2026, la sonde détecte et identifie l’astéroïde pour la première fois. Le lendemain, à 30 000 kilomètres de lui, elle accorde son mouvement au sien. Le 19 juin, elle n’est plus qu’à 2 000 kilomètres. Jusque-là, la position de l’astéroïde n’était connue que par les observations depuis le sol ; les images prises pendant l’approche permettent de réduire l’incertitude de plusieurs centaines de kilomètres à quelques kilomètres seulement. Dans la semaine qui précède le 6 juillet 2026, après un voyage d’environ un milliard de kilomètres en quatre cents jours, Tianwen-2 se place à une vingtaine de kilomètres de 2016 HO3 et commence à voler à ses côtés. Le 6 juillet, la CNSA publie une image de l’astéroïde prise de cette distance.

La suite du programme

La sonde doit étudier l’astéroïde par étapes avec ses onze instruments, caméras, spectromètres et radars, pour connaître son relief, sa composition et sa structure interne, avant de prélever des matériaux de surface par une technique de contact bref, comme l’ont fait la sonde japonaise Hayabusa2 et la sonde américaine OSIRIS-REx. Elle doit ensuite revenir près de la Terre et larguer sa capsule, puis, profitant de la gravité terrestre, repartir vers la comète 311P, dont la composition ressemble à celle d’une comète mais l’orbite à celle d’un astéroïde. Les échantillons seront distribués à des scientifiques pour étudier la formation des astéroïdes et les débuts du système solaire.

À la date où ce livre est écrit, les pages consultées n’annoncent pas encore le prélèvement. Pour la Chine, Tianwen-2 est une étape de plus vers Mars : approcher un petit corps, se poser, prélever, revenir. Phobos et Déimos, les deux lunes de Mars, sont elles aussi de petits corps.

Sources : CNSA, « Announcement of Opportunities for Scientific Payloads and Projects onboard Asteroid Exploration Mission », 19 avril 2019 ; CNSA, « Tianwen-1 mission marks 1st year on Mars », 16 mai 2022 (développement des prototypes) ; CNSA, « China to launch Tianwen-2 mission to explore asteroid », 25 avril 2023 (Zhang Rongqiao, lancement vers 2025, 2016 HO3, comète de la ceinture principale, citation) ; CNSA, « China plans new deep space exploration missions », 28 juin 2024 (quatre missions approuvées) ; CNSA, « Tianwen-2 probe scheduled for launch at end of May », 19 mai 2025 (transfert du 18 mai, Xichang, Longue Marche 3B) ; China Daily, « All set for Thursday’s Tianwen 2 mission launch », 26 mai 2025 (quasi-satellite, fragment possible de la Lune, Haleakala en avril 2016, contact bref comme Hayabusa2 et OSIRIS-REx, capsule, comète 311P et sa nature) ; China Daily, « Tianwen 2 probe makes steady progress », 6 juin 2025 (lancement du 29 mai 2025, plus de trois millions de km après huit jours, panneaux souples, expédition d’une décennie, 40 à 100 m, onze instruments, arrivée prévue à l’été 2026, distribution des échantillons) ; China Daily, « Tianwen 2 advances on key mission », 2 octobre 2025 (43 millions de km, image de la Terre et de la capsule) ; China Daily, « Tianwen 2 rendezvouses with target asteroid » et « 1-billion-km flight brings Tianwen 2 to target asteroid », 6 et 7 juillet 2026 (détection du 6 juin, capture à 30 000 km le 7 juin, 2 000 km le 19 juin, éphémérides, environ 20 km, un milliard de km en 400 jours, étude par phases). Le rapprochement avec les lunes de Mars est notre réflexion.

Chapitre 8 · 2020 – 2031 Rapporter Mars sur Terre

Après avoir rapporté des échantillons de la face cachée de la Lune, la Chine prépare la mission la plus difficile de son programme planétaire : ramener sur Terre un morceau de Mars.

Une idée aussi vieille que Tianwen-1

Avant même l’arrivée de Tianwen-1, les responsables chinois annoncent la suite. En novembre 2020, ils évoquent une deuxième étape du programme martien : une sonde plus grosse, qui partira vers 2030 pour prélever des échantillons et les rapporter sur Terre. Le jour de l’atterrissage, le 15 mai 2021, Zhang Rongqiao confirme que la Chine a commencé à préparer un retour d’échantillons martiens, ce qu’aucun pays n’a encore réussi.

L’expérience de la Lune

En mars 2022, Wu Weiren, l’un des principaux responsables de l’exploration lointaine chinoise, décrit le scénario envisagé. Il ressemblera, dit-il, à celui de Chang’e 5 : une capsule se pose sur Mars, prélève et scelle les échantillons ; un module de remontée les emporte jusqu’à un vaisseau en orbite ; celui-ci libère un véhicule de rentrée qui les ramène sur Terre. C’est la même logique en plusieurs morceaux que Chang’e 5 et Chang’e 6 ont appliquée à la Lune, racontée dans les chapitres précédents. Mais le vaisseau martien sera bien plus lourd qu’une sonde lunaire, car il devra emporter beaucoup plus de carburant pour un voyage beaucoup plus long : « il nous faut construire un lanceur puissant », dit Wu Weiren. Le grand constructeur de fusées chinois développe alors un lanceur super-lourd, la Longue Marche 9, destiné aux futurs vols habités vers la Lune et à d’autres expéditions lointaines. À plus long terme, Wu Weiren voudrait envoyer des engins jusqu’aux confins du système solaire, à environ quinze milliards de kilomètres, avant 2049, centenaire de la République populaire.

Quatre missions planétaires

Le 27 juin 2024, Bian Zhigang, administrateur adjoint de la CNSA, annonce que quatre missions d’exploration planétaire ont reçu l’approbation de l’État : Tianwen-1, déjà réussie en 2021 ; Tianwen-2 vers un astéroïde, vers 2025 ; Tianwen-3, pour rapporter des échantillons martiens, et Tianwen-4, pour explorer le système de Jupiter, toutes deux vers 2030. Elles doivent être achevées dans dix à quinze ans et viser de grands objectifs scientifiques : l’origine et l’évolution du système solaire, l’influence des petits corps et de l’activité solaire sur la Terre, et la vie extraterrestre.

Tianwen-3

Le 12 mars 2026, le concepteur en chef de Tianwen-3, Liu Jizhong, annonce que la mission de retour d’échantillons martiens entre cette année-là dans la phase de développement des modèles de vol. Le lancement est prévu vers 2028, avec l’objectif de rapporter au moins 500 grammes d’échantillons martiens vers 2031. Le vaisseau réunira un orbiteur, un module de retour, un atterrisseur, un module de remontée et un module de service, formant deux ensembles. Il faudra prélever et sceller des échantillons à la surface, décoller de Mars, se rejoindre en orbite, transférer les échantillons et protéger la Terre d’une éventuelle contamination. Les objectifs scientifiques comprennent la recherche de signes possibles de vie. Des scientifiques étrangers sont invités à participer. Liu Jizhong parle d’une entreprise « très difficile, innovante et pionnière ».

Les instruments

Le 24 avril 2026, à Chengdu, pour la onzième Journée de l’espace, la CNSA précise le projet. Les deux ensembles partiront vers 2028 depuis Wenchang, sur deux fusées Longue Marche 5. Cinq instruments issus de coopérations sont retenus. Sur l’orbiteur : un spectromètre destiné à chercher des traces de vie et à analyser les minéraux de surface, développé sous l’égide du groupe d’exploration du COSPAR, le comité international de la recherche spatiale ; un analyseur d’ions moléculaires, de l’université des sciences et technologies de Macao, pour suivre la fuite de l’atmosphère martienne ; un spectromètre laser hétérodyne, de l’université chinoise de Hong Kong, pour mesurer la répartition en altitude des isotopes de l’eau et les vents ; un spectromètre imageur hyperspectral, de l’université de Hong Kong, pour rechercher des traces de vie et des minéraux contenant de l’eau. Sur l’atterrisseur : un réseau de rétroréflecteurs laser, fourni par l’Institut national italien de physique nucléaire, qui servira de point de repère précis à la surface de Mars. Si tout se passe comme prévu, Tianwen-3 deviendra vers 2031 la première mission à rapporter sur Terre des matériaux de Mars.

Le même 24 avril 2026, le gouvernement chinois annonce que la « deuxième phase de l’exploration planétaire » sera mise en œuvre pendant le quinzième plan quinquennal, de 2026 à 2030.

Sources : CNSA, « China’s Mars probe travels over 300 million km », 17 novembre 2020 (deuxième étape vers 2030) ; CNSA, « Probe makes historic landing on Mars », 17 mai 2021 (Zhang Rongqiao et le retour d’échantillons) ; CNSA, « Challenges await sample-return expedition to Mars », 11 mars 2022 (Wu Weiren, scénario proche de Chang’e 5, masse et carburant, citation, Longue Marche 9, confins du système solaire avant 2049) ; CNSA, « China plans new deep space exploration missions », 28 juin 2024 (Bian Zhigang, quatre missions, calendrier, objectifs) ; Xinhua, « China’s Mars sample return mission to start flight model development in 2026: designer », 12 mars 2026 (Liu Jizhong, modèles de vol, lancement vers 2028, au moins 500 g vers 2031, les cinq éléments, les technologies, la recherche de vie, les scientifiques étrangers, « highly challenging, innovative and pioneering ») ; CNSA, « China celebrates Space Day with a sneak peek at Tianwen 3’s tech », 24 avril 2026 (Chengdu, onzième Journée de l’espace, cinq instruments et leurs origines, deux Longue Marche 5, vers 2028, vers 2031) ; gouvernement chinois, « China advances space industry to new stage of high-quality development », 24 avril 2026 (deuxième phase de l’exploration planétaire, 2026-2030). Les citations sont traduites de l’anglais.