Ce communiqué est disponible en anglais.
Autrefois du domaine de la science fiction, une mission humaine vers Mars devient plus faisable et une nouvelle étude dans la revue Science du 31 mai renseigne sur les risques d'irradiation qu'elle comporte.
L'exposition aux rayonnements pour ceux qui participeraient à des missions longues dans l'espace est un problème connu depuis longtemps. Comme ces missions pourraient prendre des années, elles exposeraient tout ce qui est à bord à de grandes quantités de particules hautement énergétiques appelées rayons cosmiques galactiques, ou GCR, et aussi aux particules moins énergétiques provenant du Soleil, dites SEP. La caractérisation du rayonnement que les vaisseaux allant sur Mars ou d'autres sites éloignés dans l'espace devront absorber est essentielle pour améliorer leur sûreté.
Dans leur étude, Cary Zeitlin du Southwest Research Institute et ses collègues précisent les conditions de rayonnement qui ont régné à bord du Mars Science Laboratory (MSL), le vaisseau qui a emporté le véhicule Curiosity sur Mars en 2011 et 2012. Des études antérieures qui avaient évalué l'exposition aux radiations dans l'espace l'avaient fait sur des engins non protégés, ce qui n'est pas parfait pour connaître les risques potentiels encourus par les humains qui ne voyageront qu'à bord de véhicules protégés.
« Les données de notre étude sont différentes parce que le détecteur de rayons que nous avons utilisé, le Radiation Assessment Detector, ou RAD, était bien protégé » explique Cary Zeitlin. Le Mars Science Laboratory qui a fourni les données à Zeitlin et ses collègues était protégé par un bouclier complexe bien plus important par exemple que celui de la mission Apollo. « Ce qui fait que notre mesure est la première de la sorte. »
Durant la plus grande partie du trajet de 253 jours du MSL vers Mars, entre le 26 novembre 2011 et le 6 août 2012, le RAD a fait des mesures détaillées de l'environnement en rayonnement de particules énergétiques à l'intérieur du véhicule, produisant un flot de données. « Je suis toujours impressionné de voir combien le RAD a bien fonctionné » admire Zeitlin.
Comme la protection du MSL est semblable à celle qui devrait être utilisée pour de futurs voyages spatiaux au long cours par l'homme, les doses relevées à bord par le RAD sont réalistes. En se basant sur ces mesures et en supposant un cycle d'activité solaire comparable, avec une durée de voyage de 180 jours (correspondant à celle estimée par la NASA pour un voyage sur Mars), Zeitlin et ses collègues rapportent que la dose de rayonnement absorbée par un spationaute au cours d'un aller-retour sur la « Planète rouge » représenterait une grosse proportion de celle acceptable au cours de sa vie.
Le temps passé sur Mars en ajouterait encore plus.
Comme le travail de Zeitlin et son équipe n'envisage une exposition aux rayonnements que sur le trajet aller-retour pour Mars, il précise que la prochaine étape pour son équipe sera de poursuivre les mesures de rayonnement reçus par Curiosity à la surface Mars. « La publication de ces résultats donnera à la communauté scientifique des informations supplémentaires utile pour évaluer de futures missions dans l'espace. »
L'obtention de ces données est particulièrement cruciale dans l'optique de certains scénarios d'atterrissage sur Mars envisagés par la NASA. « Dans certains d'entre eux » explique Zeitlin, « la séquence des évènements est le voyage vers Mars, suivi d'un séjour d'environ 500 jours à sa surface, puis du voyage retour. La plus grande partie du temps est alors passée sur Mars. » Avant le travail de Zeitlin et ses collègues, de nombreuses prédictions faites à partir de modèles sur l'exposition aux rayons d'un spationaute en mission martienne avaient été faites. Ces prédictions étaient réalisées à partir de modèles qui incorporaient des hypothèses sur la répartition des protections du vaisseau spatial utilisé ainsi que sur l'état du cycle solaire, ces deux facteurs jouant sur les mesures du rayonnement.
À ce propos, Cary Zeitlin a expliqué qu'il avait été surpris par l'état du cycle solaire au cours du voyage du MSL vers Mars.
« En nous fondant sur les prédictions de la progression du cycle solaire faites il y a quelques années » précise-t-il, « nous nous serions attendus à être au maximum solaire ou proche de lui à la fin 2011 et à la première moitié de 2012 ». Le maximum solaire est associé à un fort champ magnétique qui supprime la force des GCR. Au lieu de cela, Zeitlin et ses collègues n'ont observé jusqu'à présent qu'un très faible maximum solaire, avec une activité solaire relativement limitée. « Et du fait de ce faible maximum solaire » poursuit Zeitlin, « le flux de GCR a été élevé. »
Même ainsi, les résultats de cette étude reflètent bien les conditions d'un voyage sur Mars, avec une activité solaire faible ou modérée et dans la gamme des prédictions déjà modélisées d'exposition aux rayons pour ce type de mission.
L'étude de Zeitlin et ses collègues va faciliter l'amélioration de la technologie de protection sur les vaisseaux qui emporteront un jour des êtres humains sur la planète Mars. Elle constitue un premier pas essentiel dans le processus de développement d'un modèle de transport spatial.
Cary Zeitlin avertit cependant ceux qui voudraient utiliser les résultats du RAS pour faire des jugements définitifs sur la faisabilité d'une mission humaine sur Mars. « L'exposition aux rayonnements que nous avons mesurée est juste à la limite, et peut-être même supérieure à ce qui est considéré comme acceptable en terme d'exposition au cours d'une carrière par la NASA et d'autres agences spatiales. Ces limites dépendent de notre compréhension, qui est reste encore bien limitée, des risques pour la santé associés à l'exposition aux rayons cosmiques. »
Un ensemble de chercheurs travaillent ferme maintenant pour mieux quantifier les risques de ces rayonnements.
Cary Zeitlin dit qu'il est enthousiasmant de faire partie de l'équipe scientifique du MSL et du programme plus général pour mieux comprendre le climat, la géologie et la minéralogie de Mars.
« Nous sommes aux premières loges pour les mesures qui arrivent des autres instruments » dit-il.
« En plus de notre propre travail, nous voyons et entendons parler du magnifique travail que font les équipes chargées des autres instruments. »
L'étude de Zeitlin et coll. a été financée par la NASA et le German Aerospace Center.
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