Lorsqu'il s'agit de planifier des missions vers Mars et d'autres endroits éloignés du système solaire, la menace posée par les radiations est devenue quelque chose d'un éléphant dans la pièce. Qu'il s'agisse du «Journey to Mars» proposé par la NASA, des plans de SpaceX pour effectuer des vols réguliers vers Mars, ou de tout autre plan pour envoyer des missions en équipage au-delà de l'orbite terrestre basse (LEO), de l'exposition à long terme aux rayonnements spatiaux et des risques pour la santé que cela pose est un problème indéniable.
Mais comme le dit le vieil adage, "pour chaque problème, il y a une solution"; sans oublier, «la nécessité est la mère de l'invention». Et comme l’ont récemment indiqué des représentants du programme de recherche humaine de la NASA, le défi posé par le rayonnement spatial ne dissuadera pas l’agence de ses objectifs d’exploration. Entre la protection contre les radiations et les efforts visant à l'atténuation, la NASA prévoit de poursuivre sa mission sur Mars et au-delà.
Depuis le début de l'ère spatiale, les scientifiques ont compris qu'au-delà du champ magnétique terrestre, l'espace est imprégné de rayonnement. Cela comprend les rayons cosmiques galactiques (GCR), les événements de particules solaires (SPE) et les ceintures de rayonnement Van Allen, qui contiennent des rayonnements spatiaux piégés. Beaucoup a également été appris grâce à l'ISS, qui continue d'offrir des possibilités d'étudier les effets de l'exposition aux rayonnements spatiaux et à la microgravité.
Par exemple, bien qu'il orbite dans le champ magnétique terrestre, les astronautes reçoivent plus de dix fois la quantité de rayonnement que les gens connaissent en moyenne ici sur Terre. La NASA est en mesure de protéger les équipages des SPE en leur conseillant de chercher un abri dans les zones plus fortement protégées de la station - comme le module de service de Zvezda de construction russe ou le laboratoire Destiny de construction américaine.
Cependant, les GCR sont plus un défi. Ces particules énergétiques, qui sont principalement composées de protons de haute énergie et de noyaux atomiques, peuvent provenir de n'importe où dans notre galaxie et sont capables de pénétrer même le métal. Pour aggraver les choses, lorsque ces particules traversent le matériau, elles génèrent une réaction en cascade de particules, envoyant des neutrons, des protons et d'autres particules dans toutes les directions.
Ce «rayonnement secondaire» peut parfois représenter un risque plus important que les GCR eux-mêmes. Et des études récentes ont indiqué que la menace qu'elles représentent pour les tissus vivants peut également avoir un effet en cascade, où les dommages causés à une cellule peuvent ensuite se propager à d'autres. Comme l'a expliqué la Dre Lisa Simonsen, scientifique des éléments de rayonnement spatial au HRP de la NASA:
«L'une des parties les plus difficiles du voyage humain vers Mars est le risque d'exposition aux radiations et les conséquences en vol et à long terme sur la santé de l'exposition. Ce rayonnement ionisant se propage à travers les tissus vivants, déposant de l'énergie qui endommage la structure de l'ADN et modifie de nombreux processus cellulaires. »
Pour faire face à ce risque, la NASA évalue actuellement divers matériaux et concepts pour protéger les équipages des GCR. Ces matériaux feront partie intégrante des futures missions spatiales. Des expériences impliquant ces matériaux et leur incorporation dans des véhicules de transport, des habitats et des combinaisons spatiales sont actuellement en cours au NASA Space Radiation Laboratory (NSRL).
Dans le même temps, la NASA étudie également les contre-mesures pharmaceutiques, qui pourraient s'avérer plus efficaces que la protection contre les radiations. Par exemple, l'iodure de potassium, l'acide diéthylènetriamine pentaaciétique (DTPA) et le colorant appelé «bleu de Prusse» sont utilisés depuis des décennies pour traiter le mal des radiations. Au cours de missions à long terme, les astronautes devront probablement prendre des doses quotidiennes de médicaments pour atténuer l'exposition aux rayonnements.
Des technologies de détection et d’atténuation du rayonnement spatial sont également mises au point par le biais de la Division des systèmes d’exploration avancés de la NASA. Il s'agit notamment de l'évaluateur de rayonnement électronique hybride pour le vaisseau spatial Orion, et d'une série de dosimètres personnels et opérationnels pour l'ISS. Il existe également des instruments existants qui devraient jouer un rôle important lorsque la mission en équipage sur Mars commencera.
Qui peut oublier le Radiation Assessment Detector (RAD), qui a été l'un des premiers instruments envoyés sur Mars dans le but précis d'informer les futurs efforts d'exploration humaine. Cet instrument est chargé d'identifier et de mesurer le rayonnement sur la surface martienne, qu'il s'agisse d'un rayonnement spatial ou d'un rayonnement secondaire produit par des rayons cosmiques interagissant avec l'atmosphère et la surface martienne.
En raison de ces préparations et d'autres, beaucoup à la NASA espèrent naturellement que les risques de rayonnement spatial peuvent et seront abordés. Comme Pat Troutman, le responsable de l'analyse stratégique de l'exploration humaine de la NASA, l'a déclaré dans un récent communiqué de presse de la NASA:
«Certaines personnes pensent que les radiations empêcheront la NASA d'envoyer des gens sur Mars, mais ce n'est pas la situation actuelle. Lorsque nous additionnons les différentes techniques d'atténuation, nous sommes optimistes que cela mènera à une mission sur Mars réussie avec un équipage sain qui vivra une vie très longue et productive après leur retour sur Terre.
Les scientifiques sont également engagés dans des études en cours sur la météorologie spatiale afin de développer de meilleurs outils de prévision et contre-mesures. Dernier point, mais non des moindres, plusieurs organisations cherchent à développer des engins spatiaux plus petits et plus rapides afin de réduire les temps de trajet (et donc l'exposition aux rayonnements). Ensemble, toutes ces stratégies sont nécessaires pour les vols spatiaux de longue durée vers Mars et d'autres endroits du système solaire.
Certes, il reste encore beaucoup de recherches à faire avant de pouvoir affirmer avec certitude que les missions en équipage sur Mars et au-delà seront sûres, ou du moins ne poseront aucun risque ingérable. Mais le fait que la NASA est occupée à répondre à ces besoins sous plusieurs angles montre à quel point elle est déterminée à voir une telle mission se produire dans les décennies à venir.
"Mars est la meilleure option que nous avons en ce moment pour étendre la présence humaine à long terme", a déclaré Troutman. «Nous avons déjà trouvé des ressources précieuses pour soutenir les humains, comme la glace d'eau juste en dessous de la surface et des preuves géologiques et climatiques passées que Mars avait à une époque des conditions propices à la vie. Ce que nous apprenons sur Mars nous en dira plus sur le passé et l'avenir de la Terre et pourrait aider à déterminer si la vie existe au-delà de notre planète. »
Au-delà de la NASA, Roscosmos, l'Agence spatiale nationale chinoise (CSNA) ont également exprimé leur intérêt à mener une mission en équipage sur la planète rouge, peut-être entre les années 2040 ou aussi tard que les années 2060. Bien que l'Agence spatiale européenne (ESA) n'ait aucun plan actif pour envoyer des astronautes sur Mars, ils considèrent la création d'un village lunaire international comme une étape majeure vers cet objectif.
Au-delà du secteur public, des entreprises comme SpaceX et des organisations à but non lucratif comme MarsOne étudient également des stratégies possibles pour protéger et atténuer les rayonnements spatiaux. Elon Musk a été très vocal (surtout récemment) sur ses plans pour effectuer des voyages réguliers vers Mars dans un proche avenir en utilisant le système de transport interplanétaire (ITS) - également connu sous le nom de BFR - sans parler de l'établissement d'une colonie sur la planète.
Et Baas Landsdorp a indiqué que l'organisation qu'il avait fondée pour établir une présence humaine sur Mars trouverait des moyens de faire face à la menace posée par les radiations, quoi qu'en dise un certain rapport du MIT! Quels que soient les défis, il n'y a tout simplement pas de pénurie de personnes qui veulent voir l'humanité aller sur Mars, et peut-être même y rester!
Et n'oubliez pas de regarder cette vidéo sur le programme de recherche humaine, gracieuseté de la NASA:
