Les radiations spatiales nous empêchent d'envoyer des humains sur Mars

Des dangers innombrables menacent les astronautes humains voyageant dans l'espace lointain. Certains de ceux-ci, comme les astéroïdes, sont évidents et évitables avec certains LIDAR décents. D'autres ne le sont pas. Au premier rang de la liste, on trouve le rayonnement spatial, ce que la NASA est en train de préparer pour protéger les explorateurs tout en les amenant sur Mars. L'environnement de rayonnement au-delà de la magnétosphère n'est pas propice à la vie, ce qui signifie que l'envoi d'astronautes sans protection équivaut à le renvoyer à leur destin.

Bien que nous envoyions des astronautes dans l’espace depuis plus d’un demi-siècle, la grande majorité de ces missions se sont bornées à se déplacer sur une orbite terrestre basse, entre 99 et 1 200 milles d’altitude. Le champ magnétique terrestre - qui s'étend sur des milliers de kilomètres dans l’espace - empêche la planète d’être frappée de plein fouet par les particules solaires à haute énergie qui se déplacent à plus d’un million de kilomètres par heure.

Il existe trois grandes sources de rayonnements dans l’espace et elles représentent toutes un certain risque qu’il est impossible de prévoir ou de protéger. Le premier est le rayonnement piégé. Certaines particules ne sont pas déviées par le champ magnétique terrestre. Au lieu de cela, ils sont piégés dans l’un des deux grands anneaux magnétiques entourant la Terre et s’accumulent ensemble dans les ceintures de radiations de Van Allen. La NASA n'a eu à affronter les ceintures de Van Allen qu'au cours des missions Apollo.

La deuxième source est le rayonnement cosmique galactique, ou GCR, qui provient de l'extérieur du système solaire. Ces atomes ionisés se déplacent essentiellement à la vitesse de la lumière, bien que le champ magnétique de la Terre puisse également protéger la planète et les objets en orbite terrestre basse de la GCR.

La dernière source provient d'événements de particules solaires, qui sont d'énormes injections de particules énergétiques produites par le soleil. Il existe une distinction entre les vents solaires normalement émis par le soleil, qui mettent environ une journée pour atteindre la Terre, et ces événements de plus haute intensité qui nous ont frappés dans les 10 minutes. En plus de produire une quantité de rayonnement potentiellement mortelle pour les astronautes, la SPE peut parfois être extrêmement imprévisible, ce qui complique la tâche des scientifiques et des ingénieurs de la NASA pour mettre au point des mesures de protection contre eux.

La NASA examine le rayonnement spatial de la manière dont les employeurs déterminent les risques acceptables pour leurs employés - ils ne soumettront pas les astronautes à un risque professionnel de développer un cancer au-delà d'un certain seuil. Pour élaborer cette évaluation, la NASA examine divers facteurs, tels que l’origine d’un équipage, son éloignement du soleil, son apparence pendant le cycle solaire, et son type de navire et de protection. re travailler avec. Une équipe de biologistes étudie les effets physiologiques d'un voyage et utilise des modèles informatiques pour évaluer les risques professionnels.

Pour la NASA, un risque acceptable signifie un risque de cancer excédentaire à vie de 3%.

Mais atténuer le risque de cancer n’est pas le seul problème. Le problème le plus courant est la nausée - pas si grave si vous êtes dans un vaisseau spatial avec des sacs à dos, mais assez dangereux si vous êtes sur une promenade dans l’espace et que vous n’avez qu’une combinaison pour attraper votre vomi. Le système immunitaire peut également subir un choc pendant quelques jours ou quelques semaines, et attraper une infection là-bas à perte de vue n’est pas un bueno.

À l'heure actuelle, le plus important élément dont nous disposons pour protéger les astronautes contre les radiations spatiales, en particulier la GCR, est le blindage des matériaux. Cela fonctionne assez bien, mais nous ne savons pas à quel point le blindage doit être épais sur un navire à destination de Mars. Trop épais et coût prohibitif pour sortir le vaisseau dans l’espace, sans parler de la stratosphère. Trop maigre et l'équipage en souffre. En fait, les écrans minces pourraient entraîner une augmentation du rayonnement secondaire. C’est pourquoi l’aluminium est le matériau de prédilection: il est suffisamment robuste pour dissocier les particules de rayons cosmiques, mais suffisamment léger pour que les vaisseaux spatiaux puissent voyager efficacement.

Mais la NASA a envoyé des astronautes sur la Lune et à l'arrière - à travers les ceintures de Van Allen, pas moins - et personne n'est mort. Cela ne signifie-t-il pas que nous avons déjà compris tout ce qui concerne les rayons cosmiques?

Pas assez. Les effets du rayonnement spatial dépendent de l’exposition: plus vous restez dans l’espace, plus vous courez de risques. Les missions Apollo ont pris environ trois jours pour arriver sur la lune. L'équipage pour Apollo 11 était de retour à la maison huit jours après le décollage. Le calendrier des missions sur Mars est de l'ordre de années. «Il existe deux classes de missions sur Mars», explique Gregory Nelson, chercheur à l’Université de Loma Linda, spécialisé dans les effets physiologiques du rayonnement spatial. «L'un de ceux-ci arrivera plus rapidement afin que vous puissiez rester plus longtemps sur la surface de Mars. Je pense que c’est 500 jours et que tu reviens vite. Dans l’autre version, vous êtes partis pour environ 900 jours. »Selon Nelson, un équipage se rendant sur Mars serait probablement exposé à environ un gris de rayonnement - plus de 277 fois la dose d’exposition au rayonnement normale d’une année sur Terre.

Les risques de développer un cancer ou d'être exposés à une quantité mortelle de rayonnement augmentent de manière exponentielle au cours de cette période. Le simple blindage en aluminium ne le coupe pas. Certaines technologies émergentes que les scientifiques étudient et testent pourraient toutefois s’avérer utiles.

L'un est un concept appelé «blindage actif» dans lequel vous créez un champ magnétique artificiel à l'aide d'aimants supraconducteurs. Malheureusement, comme le dit Nelson, ces technologies nécessitaient beaucoup trop d'énergie. "Vous devez piloter un autre vaisseau spatial lourd et une alimentation électrique pour le faire fonctionner", dit-il. Des scientifiques envisagent de créer des champs plus petits pour protéger des individus ou des véhicules terrestres. Mais selon Nelson, le blindage actif est «non prouvé».

«Le problème, explique-t-il, est que les particules arrivent dans toutes les directions en même temps, alors ce n’est pas comme si vous tendiez la main et que vous bloquiez votre vision du soleil, cela suffirait.»

Une autre idée est d'intervenir réellement au niveau biologique lui-même. Une idée actuellement à l’étude et à l’essai est l’utilisation d’antioxydants en grande concentration qui pourraient être administrés après un mauvais événement solaire. Nelson cite des études sur l'exploitation de composés de vitamine E ou d'éléments nutritifs présents dans les bleuets, les fraises ou le vin rouge. Dorit Donoviel, scientifique principale adjointe à l'Institut national de recherche biomédicale spatiale, travaille sur un projet similaire en identifiant des composés potentiels susceptibles de prévenir la formation de tumeurs locales dues à des événements de rayonnement spécifiques, par le biais d'essais cliniques sur des patients atteints d'un cancer à un stade avancé.

Malheureusement, la plupart de ces études s’appuient sur des modèles murins ou des humains qui ne représentent pas le physique sain et en forme qui définit presque tous les astronautes. Dans l’ensemble, Nelson pense que ces méthodes sont jusqu’à présent inefficaces, en raison des quantités élevées de particules chargées présentes dans le rayonnement cosmique. Cela est aggravé par le fait que les interventions biologiques peuvent créer d’horribles effets secondaires - et vous voudriez que les astronautes ne soient pas obligés d’injecter quelque chose d’horrible dans leur corps toutes les semaines.

Nelson et Donoviel répètent qu'actuellement, la NASA n'est pas en mesure d'envoyer des gens sur Mars et reste néanmoins confiante sur un risque de trois pour cent de développer un cancer plus tard dans sa vie. Cela ne veut certainement pas dire que les recherches cesseront - mais si l’agence a l’intention de mettre les pieds sur la planète rouge d’ici la fin des années 2030, elle aura encore beaucoup de travail à faire pour résoudre le casse-tête des radiations spatiales.