Voyage dans l’espace : la gravité des conséquences du rayonnement cosmique revue à la hausse

Aller poser le pied sur Mars ne sera pas chose aisée, chacun s’accorde là-dessus à l’heure actuelle. Dans tous les laboratoires d’aérospatiale du monde, de la NASA à l’ESA en passant par la FKA russe et bien d’autres institutions encore, chacun travaille à faire de la Planète Rouge une destination moins inabordable. Et le moins que l’on puisse dire, c’est qu’entre le problème de la charge utile, de la combinaison spatiale, de l’atterrisseur ou encore de la psychologie de l’équipage pour n’en citer que quelques uns, les points qui posent problème sont légion.

L’un des points les plus importants est évidemment la santé de l’équipage, et tous les problèmes physiologiques qu’un voyage dans l’espace peut engendrer. On parle ici de dégâts considérables sur la paroi artérielle, d’une atrophie musculaire, d’une déminéralisation des os, d’une altération du système nerveux central lié au déplacement du sang vers la tête… la liste est longue, et s’allonge encore davantage à chaque fois qu’un astronaute nous revient d’entre les étoiles. Mais parmi tous ces problèmes, il en est un qui fait résolument partie des priorités : les radiations qui balaient en permanence le vide de l’espace.

Une équipe de recherche des universités de Californie, Irvine, Standford, Colorado State et East Vrirgina a ainsi monté un protocole novateur pour étudier les effets des radiations cosmiques sur un cerveau vivant. Et le moins que l’on puisse dire, c’est que ces résultats n’incitent pas à l’optimisme quant à la date des premiers voyages vers Mars.

Durant cette expérience, des souris ont été soumises à des niveaux de radiations comparables à ceux que subiraient des humains en partance vers Mars. Il s’avère qu’une exposition chronique à une faible dose de ces radiations a des conséquences très sévères au niveau de l’hippocampe, une zone du cerveau qui joue un rôle prépondérant notamment dans la mémoire. Pour Charles Limoli, l’un des rédacteurs de l’étude, un astronaute sur 5 qui resterait dans l’espace pendant une durée prolongée pourrait présenter des symptômes d’anxiété, et ⅓ d’entre eux des pertes de mémoire.

Les agence spatiales redoutaient déjà l’apparition de tumeurs cancéreuses causées par ces rayonnements lors de longs voyages spatiaux. Mais au fur et à mesure que les preuves de leurs effets sur la cognition s’accumulent, l’horizon s’assombrit encore davantage car rien n’indique que ces effets soient réversibles… Ces taux sont bien évidemment trop élevés pour être acceptables en conditions réelles, surtout lorsqu’on connaît toutes les autres agressions auxquelles les corps des astronautes doivent faire face.

Défendre notre corps fragile contre de vraies balles nanométriques

Cela confirme l’absolue nécessité de trouver un système efficace et abordable pour protéger un équipage de ce flux mortel, mais invisible. A l’heure actuelle, on sait en théorie comment les arrêter entièrement. La première idée nous vient de la Terre elle-même.
Au centre de notre planète, une épaisse couche de métal en fusion convecte autour d’une graine métallique solide : cela génère un puissant champ magnétique, qui protège la Terre de ces rayonnements.

L’une des pistes serait de reconstituer un champ magnétique analogue autour d’un vaisseau, mais la technologie actuelle est loin de pouvoir y parvenir. On peut aussi travailler sur des matériaux plus imperméables. Une couche de quelques mètres d’eau suffit à bloquer ces rayonnements, mais c’est impossible à embarquer sur un vaisseau spatial : tout le challenge sera donc de trouver un matériau adapté. Certaines pistes commencent à se montrer convaincantes, comme le diboride de magnésium.

Ces rayonnements sont de deux natures. Les premiers nous arrivent directement du Soleil, qui émet en permanence des rayonnements infrarouges, visibles, et UV. Mais surtout, lors d’événements baptisés éruptions solaires (solar flares), l’étoile émet une énorme quantité d’énergie sous la forme de rayons X, gamma, et d’un violent flux de protons et d’électrons.

L’autre partie est constituée des Galactic Cosmic Radiation (GCR). Ce sont des rayonnements qui émanent de la Voie Lactée et même au-delà. On sait par exemple que les explosions de supernovas génèrent un rayonnement cosmique intense. Pour résumer, ce rayonnement est constitué principalement des noyaux atomiques de différents éléments, mais dont la couche d’électrons a été arrachée : cela leur confère la propriété d’être extrêmement ionisants.

C’est cette propriété ionisante qui est le cœur du souci : cela signifie que lorsqu’ils traversent un matériau, ils sont assez énergétiques pour arracher des électrons de leur orbite. Parmi les rayonnements ionisants, on trouve également les particules alpha, bêta et gamma issues des processus de désintégration radioactive (bons baisers de Tchernobyl) mais aussi les rayons X.

Le problème que posent ces rayonnements ionisants, c’est que contrairement aux radiations non-ionisantes comme l’infrarouge ou la lumière visible, certains peuvent se frayer un chemin à travers la matière et en altérer la structure atomique au passage. Imaginez une particule très chargée en énergie, qui traverse un matériau comme une balle à quelques pourcents de la vitesse de la lumière. Cette particule va arracher des électrons des atomes à proximité,qui peuvent eux-mêmes interagir avec les atomes aux alentours… Une sorte de bowling atomique, qui lors d’une exposition prolongée peut causer des dégâts considérables, comme l’a une nouvelle fois prouvé cette étude.

Il faudra donc trouver une manière de gérer ces rayonnements, si on souhaite retrouver autre chose que de la soupe d’astronaute à l’ADN très endommagé au retour de la première mission sur Mars.

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