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Premières missions robotisées

Après le lancement en 1957 du satellite Spoutnik de l’U.R.S.S., premier engin spatial à graviter autour de la Terre, il est devenu évident que le prochain objectif majeur des programmes spatiaux soviétique et américain serait la Lune (voir exploration spatiale). Les États-Unis ont rapidement préparé et lancé quelques sondes lunaires robotisées, dont la plupart ont échoué et dont aucune n’a atteint la Lune. L’Union soviétique a eu plus de succès, réalisant en 1959 la première sortie de la gravité terrestre avec Luna 1, le premier impact sur la surface lunaire avec Luna 2, et le premier relevé photographique de la face cachée de la Lune avec Luna 3. Après la création de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) en 1958, le programme américain est devenu plus ambitieux sur le plan technique et plus orienté vers la science. Les premières investigations des vaisseaux spatiaux visaient à étudier le caractère fondamental de la Lune en tant que corps planétaire au moyen de l’observation sismique, de la spectrométrie des rayons gamma et de l’imagerie rapprochée. Les scientifiques pensaient que des données sismiques, même limitées, donneraient des indices permettant de résoudre la question de savoir si la Lune était un corps primitif et indifférencié ou un corps qui avait été chauffé et modifié par des processus physiques et chimiques tels que ceux de la Terre. Les mesures de rayons gamma compléteraient les résultats sismiques en montrant si l’intérieur de la Lune avait suffisamment de radioactivité pour servir de moteur thermique actif, et elles donneraient également des informations sur la composition chimique de la surface lunaire. L’imagerie révélerait des caractéristiques trop petites pour être vues depuis la Terre, fournissant peut-être des informations sur les processus de la surface lunaire et suscitant également l’intérêt du public.

Parmi les neuf missions Ranger américaines lancées entre 1961 et 1965, Ranger 4 (1962) est devenu le premier engin spatial américain à frapper la Lune. Seuls les trois derniers engins, cependant, ont évité les dysfonctionnements fâcheux qui ont limité ou mis fin prématurément aux missions de leurs prédécesseurs. Ranger 7 (1964) a renvoyé des milliers d’excellentes images télévisées avant de s’écraser comme prévu, et Ranger 8 et 9 (1965) ont suivi avec succès. Le lieu d’impact de Ranger 7 a été nommé Mare Cognitum pour les nouvelles connaissances acquises, dont un exemple majeur était la découverte que même les petites caractéristiques lunaires ont été en grande partie subjuguées par les impacts incessants de météorites.

Après un certain nombre d’échecs au milieu des années 1960, l’Union soviétique a obtenu plusieurs succès notables : le premier atterrissage lunaire en douceur réussi par Luna 9 et la première orbite lunaire par Luna 10, tous deux en 1966. Les images de Luna 9 ont révélé la nature molle et caillouteuse du régolithe et, comme la capsule d’atterrissage n’a pas coulé hors de vue, ont confirmé sa force portante approximative. Les données de rayons gamma de Luna 10 ont laissé entrevoir une composition basaltique pour les régions proches. En 1965, la mission de survol soviétique désignée Zond 3 a renvoyé de bonnes images de la face cachée de la Lune.

Au milieu des années 1960, les États-Unis ont réalisé leurs propres missions d’atterrissage en douceur et de mise en orbite. En 1966, Surveyor 1 s’est posé sur la Lune et a renvoyé des images télévisées panoramiques. Six autres Surveyor ont suivi entre 1966 et 1968, avec deux échecs ; ils ont fourni non seulement des images télévisées détaillées du paysage lunaire, mais aussi les premières données chimiques sur le sol lunaire et les premières informations sur la mécanique du sol montrant les propriétés mécaniques des quelques centimètres supérieurs du régolithe. En outre, en 1966-67, cinq orbiteurs lunaires américains ont effectué des relevés photographiques de la majeure partie de la surface lunaire, fournissant la cartographie essentielle à la planification des missions Apollo.

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