LCROSS

LCROSS était un engin spatial robotique lancé par la NASA en juin 2009 en tant que mission à faible coût pour détecter la glace d'eau et d'autres substances volatiles dans les cratères lunaires en permanence à l'ombre. L'engin spatial se composait de deux éléments : l'étage supérieur Centaur d'une fusée Atlas V et un engin spatial Shepherd plus petit qui transportait des instruments. Le 9 octobre 2009, le Centaur a percuté le cratère Cabeus près du pôle sud lunaire à environ 2,5 kilomètres par seconde, suivi quelques secondes plus tard par l'engin spatial Shepherd. Les impacts ont créé des panaches de débris qui ont été analysés par des instruments à bord du Shepherd avant qu'il ne percute lui aussi la surface.

L'objectif principal de la mission était de confirmer la présence de glace d'eau dans le régolithe lunaire, qui avait été détectée indirectement par spectroscopie orbitale mais jamais confirmée par échantillonnage direct ou analyse d'impact. L'impact du Centaur a libéré environ 350 tonnes métriques de matière dans la mince atmosphère lunaire, créant un panache de débris visible par les télescopes terrestres et par les instruments à bord du Lunar Reconnaissance Orbiter. Les données spectroscopiques recueillies lors de l'événement d'impact ont révélé des signatures d'hydroxyle et de vapeur d'eau dans le matériau éjecté, fournissant une preuve définitive de la glace d'eau souterraine dans certaines régions lunaires.

Exécution technique et résultats

LCROSS était remarquable pour la réutilisation de son infrastructure : l'étage Centaur lui-même est devenu l'impacteur principal plutôt que d'être mis au rebut après le déploiement de la charge utile, réduisant ainsi le coût de la mission tout en maximisant l'énergie d'impact. L'engin spatial Shepherd transportait des caméras à lumière visible, des spectromètres infrarouges et des capteurs ultraviolets pour caractériser le panache d'impact pendant les quelque 60 secondes entre l'impact du Centaur et la propre collision du Shepherd avec la surface. La transmission des données vers la Terre s'est poursuivie jusqu'à l'impact, l'engin spatial descendant à travers le panache de débris pour recueillir des mesures in situ.

La mission a confirmé que les concentrations de glace d'eau dans certains cratères en permanence à l'ombre dépassaient les estimations antérieures, certaines régions contenant 5 à 10 pour cent de glace d'eau en masse mélangée au régolithe. Cette découverte a eu des implications significatives pour la future exploration lunaire et la planification de l'utilisation des ressources, car les dépôts de glace pourraient servir de sources d'eau pour les systèmes de survie et de matière première pour le propergol de fusée par électrolyse. Le cratère d'impact Cabeus lui-même est resté d'intérêt pour les scientifiques lunaires en raison de son froid extrême et de son ombre permanente, qui préserve les composés volatils pendant des milliards d'années.

LCROSS a fonctionné sous des contraintes budgétaires strictes, typiques du programme Discovery de la NASA, avec un coût de mission d'environ 79 millions de dollars. L'engin spatial était contrôlé depuis les opérations de mission au Centre de recherche Ames de la NASA. Bien que les objectifs scientifiques primaires aient été atteints, l'objectif secondaire de la mission, qui consistait à imager l'impact avec le télescope spatial Hubble, s'est avéré difficile en raison de la coordination du timing et de la géométrie d'observation, limitant la collecte de données supplémentaires à partir des installations spatiales.