Dans le vaste vide de l'espace, deux formes de radiation menacent les astronautes: les rayons cosmiques traversent la galaxie à des vitesses proches de la lumière, tandis que l'activité solaire produit une forme de radiation plus atténuée. Les deux sont un problème pour les voyageurs de l'espace, causant des conditions allant de la déficience visuelle au cancer.
Cette radiation ne pose pas de problème ici sur Terre grâce à l'atmosphère protectrice de la planète, qui bloque le pire. Mais les ingénieurs ne disposent toujours pas de méthodes efficaces pour protéger les astronautes de ces dangers, ce qui ajoute un niveau de risque supplémentaire aux projets déjà risqués d’envoyer des hommes sur Mars pour un voyage de trois ans d’ici à 2030.
"Il peut y avoir des risques au niveau de la mission qui mettent littéralement la mission en danger - toute la mission, et pas seulement les astronautes individuels - si un ou plusieurs membres de l'équipage ont une incapacité", déclare Ron Turner, expert en radiations, conseiller scientifique principal à la NASA Institute for Advanced Concepts à Atlanta qui étudie les stratégies de gestion des risques pour les missions spatiales habitées. "Il est important que nous obtenions ces données au cours des dix prochaines années afin de pouvoir planifier prudemment notre future mission sur Mars."
Le soleil envoie constamment des particules énergétiques à travers le vent solaire. Et les niveaux de ces particules montent et descendent au cours du cycle solaire de 22 ans du soleil. Les tempêtes solaires peuvent également projeter des blocs de particules chargées dans l’espace, le pic de 11 ans produisant la plus grande activité. La puissante radiation peut non seulement augmenter les risques de cancer à long terme, mais aussi causer des problèmes immédiats tels que vomissements, fatigue et problèmes de vision.
Tout comme l'activité solaire, les rayons cosmiques peuvent causer le cancer. Ces particules à haute énergie et haute vitesse proviennent de l'extérieur du système solaire et peuvent endommager gravement les cellules humaines. Cependant, contrairement aux rayons solaires, les rayons cosmiques pourraient également provoquer des effets dégénératifs à long terme dans l’espace, notamment des maladies cardiaques, une réduction de l’efficacité du système immunitaire et des symptômes neurologiques similaires à ceux de la maladie d’Alzheimer.
Sans l'atmosphère terrestre pour les protéger, les astronautes à bord de la Station spatiale internationale doivent déjà faire face à ces dangers de radiation. Ils peuvent se mettre à l’abri dans une partie du navire plus fortement protégée lorsque le soleil émet un rayonnement particulièrement puissant. Mais éviter l'assaut constant et constant du rayonnement cosmique représente un plus grand défi. Et personne sur l'ISS n'a encore expérimenté tous les dangers des radiations qui seraient vus lors d'une mission de trois ans sur Mars et retour; le temps maximal qu'une personne a passé sur la station spatiale est de 14 mois.
Une coque plus épaisse peut aider à bloquer les rayons cosmiques de faible énergie, mais tout rayon de forte puissance peut facilement passer, note Turner. De plus, le fait de doubler l'épaisseur nominale d'une coque de vaisseau spatial ne fait que réduire la menace pesant sur les astronautes d'environ 10%, chiffre qui dépend de la nature des rayons et du blindage. Ce blindage supplémentaire ajoute également du poids à un vaisseau spatial, limitant ce qui peut être consacré aux fournitures pour la science et la survie.
Turner dit que le meilleur moyen d'atténuer le danger des rayons cosmiques ne viendra pas du blindage. Au lieu de cela, il pense que la solution viendra de réduire le temps passé par les astronautes à voyager vers et depuis d'autres mondes. Une fois que les humains auront atterri sur Mars, la plus grande partie de la planète fournira une protection importante, réduisant de moitié la quantité de rayonnement qui la traverse. Alors que la mince atmosphère de Mars ne fournira pas le même bouclier que l'épaisse couche de gaz de la Terre, elle réduira également les rayons cosmiques qui atteignent les explorateurs à la surface.
Pour comprendre l'impact des rayons cosmiques sur les explorateurs humains, les scientifiques devront d'abord mesurer les propriétés du champ magnétique du soleil à un moment donné. "Plus nous connaissons l'environnement des rayons cosmiques galactiques dans lequel nous envoyons nos astronautes, mieux nous pourrons planifier des missions et comprendre l'effet d'une mission sur les astronautes", a déclaré Turner. Avec cette information, les chercheurs pourraient être en mesure de prévoir les effets du rayonnement cosmique un ou deux ans avant le lancement d'une mission, ce qui permettra de mieux planifier la météo spatiale. Ce serait comme savoir si une tempête approchante sur Terre était un ouragan ou un orage; les informations peuvent aider à adapter les mesures de protection.
Les scientifiques comprennent désormais mieux à quoi ressemblent les rayons cosmiques en dehors du bouclier de protection solaire en utilisant les données recueillies par le vaisseau spatial Voyager 1, qui a quitté le système solaire en 2012. Cela devrait les aider à mieux comprendre l'incidence de l'activité solaire en mutation sur la des rayons.
À l'intérieur de l'héliosphère, le système solaire est partiellement protégé des rayons cosmiques. (Laboratoire d'images conceptuelles de Walt Feimer / NASA GSFC) Voyager 1 "est le seul instrument que l'humanité ait fabriqué et qui a réussi à pénétrer dans le milieu interstellaire, la partie où nous sommes en dehors de l'influence du champ magnétique solaire", déclare Ilias Cholis, chercheur postdoctoral à la Johns Hopkins University de Maryland.
Alors que Voyager 1 sonde le rayonnement cosmique hors de portée du soleil, des instruments tels que le satellite russe Charge utile pour l'exploration d'antimatière et l'astrophysique des noyaux de lumière (PAMELA) et le spectromètre magnétique Alpha (AMS) embarqué sur l'ISS le prélèvent depuis l'intérieur du Soleil. système. La comparaison des mesures de chacune de ces sources aide Cholis et d’autres chercheurs à comprendre en quoi l’activité du soleil a modifié le rayonnement dangereux dans le passé et comment elle pourrait modifier le rayonnement dans les cycles solaires à venir. Ensemble, ces engins spatiaux et ces instruments augmentent la quantité d'informations sur les rayons cosmiques, et cela ne fera que s'améliorer avec le temps.
Cholis et ses collègues, par exemple, ont récemment utilisé de nouvelles données de Voyager 1 pour modifier les formules existantes décrivant la manière dont le champ magnétique du soleil affecte les rayons cosmiques. De nombreux rayons cosmiques proviennent des supernovas - l'explosion d'une étoile massive qui envoie des particules chargées en direction de l'extérieur. Contrairement à la lumière de l'explosion, le matériau énergétique ne se déplace pas en ligne droite, mais rebondit sur le gaz et la poussière dans l'espace dans ce que Cholis a décrit comme "un chemin très zigzag". Cela peut rendre difficile la détermination de la provenance des rayons cosmiques individuels, en particulier une fois qu’ils passent dans le système solaire.
En s'éloignant de l'influence du soleil, Cholis et ses collègues espéraient pouvoir mieux identifier la source et les propriétés des rayons. Cela les aidera non seulement à en savoir plus sur la provenance des particules énergétiques, mais aussi à mieux comprendre leurs effets sur les humains, en particulier ceux qui voyagent dans l'espace.
La radiation est «un risque sur lequel nous devons en apprendre davantage au cours de la prochaine décennie afin de pouvoir prendre les mesures d'atténuation appropriées, de sorte que nous puissions faire de notre mieux pour les astronautes qui vont mettre leur vie en danger face à un certain nombre de menaces différentes., "Turner dit. Mais la solution optimale pourrait être celle qui, pour le moment, semble difficile - aller plus vite et éviter autant de radiations que possible. Il dit:" Le meilleur rapport qualité-prix est l'argent, la propulsion avancée, pas le blindage. "
