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Mars : les radiations ne sont pas un frein aux voyages habités

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La route vers Mars s'éclaircit. Alors que l'on sait qu'une exposition des astronautes aux radiations entraînerait une augmentation du risque de développer un cancer mortel, l'instrument Rad de Curiosity montre que les doses reçues tant pendant les voyages aller et retour que lors du séjour sur la planète Mars sont certes importantes, mais pas suffisantes pour empêcher une mission habitée.

Un des nombreux concepts de la Nasa à l'étude pour l'exploration habitée de la planète Mars. Les agences spatiales comme le secteur privé ont la Planète rouge en ligne de mire pour de futures missions habitées. © Nasa

Bien qu'aucune agence spatiale ne prépare officiellement un voyage habité vers Mars, toutes y pensent ! De l'Agence spatiale européenne à celle des États-Unis, la Nasa, en passant par la chinoise CNSA et ses homologues indienne (Isro) et japonaise (Jaxa), toutes ont en projet d'envoyer des astronautes sur Mars. Mais devant la difficulté d'une telle entreprise (modes de propulsion et de transport, habitacles, systèmes de survie, utilisation des ressources, santé des astronautes, etc.), les agences avancent par étapes, effaçant à chaque fois les incertitudes liées à chacun des domaines précédemment cités.

Le secteur privé n'est pas en reste, entre SpaceX qui veut construire des vaisseaux pour envoyer des humains sur Mars à Dennis Tito qui prépare un tour de la Planète rouge comme Apollo 8 l'a fait autour de la Lune, sans oublier le consortium Mars One qui veut financer par la téléréalité une expédition martienne. Le secteur privé peut donc se permettre de crier haut et fort qu'un voyage martien est en préparation (Mars One), voire imminent (Inspiration Mars de Dennis Tito), tant il sait qu'il pourra bénéficier des technologies clés pour le voyage martien que développe et finance le secteur public à travers les agences spatiales.

Deux astronautes en sortie extravéhiculaire en novembre 2013. La dose de rayonnements est mesurée en sieverts (Sv) ou millisieverts. Il s’agit d’une unité de mesure évaluant la quantité de radiation absorbée par les tissus humains. © Nasa

Bien que les radiations auxquelles seront exposées les astronautes lorsqu'ils voyageront à destination de Mars et fouleront son sol soient un sujet d'inquiétude, on sait aujourd'hui quantifier ce risque avec précision. Et c'est important, car cela permettra de développer une protection pour les astronautes à bord de leur système de transport et d'habitacle martien, mais également de prévoir des procédures pour limiter les risques d'exposition lorsque les astronautes seront en activité sur Mars.

Les radiations lors du voyage vers Mars, un risque acceptable

En juin dernier, une équipe de chercheurs faisait la synthèse des mesures de radiations subies à l'intérieur de la sonde Mars Science Laboratory (MSL) qui transportait le rover Curiosity sur Mars. Effectuées par l'instrument Rad (Radiation Assessment Detector), ces mesures ont montré que lors du voyage, les astronautes étaient susceptibles d'être exposés à une dose moyenne de radiations de 1,8 millisievert par jour. Rapporté à la durée estimée du voyage (aller et retour), le total serait de 0,66 Sv, ce qui resterait en dessous de la dose maximale tolérée par les agences spatiales, fixée à 1 Sv. De plus, la sonde MSL n'était pas blindée, contrairement à un compartiment de l'engin spatial qui transportera les astronautes.

Ces données ne tenaient pas compte non plus du temps passé sur la planète. C'est chose faite aujourd'hui. Donald Hassler, concepteur de l'instrument Rad et chercheur au Southwest Research Institute, au Texas, vient de dévoiler avec son équipe dans la revue Science une synthèse de la mesure des radiations enregistrées sur la surface martienne pendant les 300 premiers jours de la mission Curiosity. Et elle est encourageante. Depuis que Curiosity s'est posé dans le cratère Gale, en août 2012, ses mesures ont montré que les doses de radiations qu'un humain est susceptible d'absorber sur Mars sont tolérables. Malgré sa faible densité, l'atmosphère martienne fait bien écran aux radiations. Cependant, le rayonnement sur Mars est beaucoup plus dense que sur Terre pour deux raisons. L'atmosphère donc, mais également l'absence de champ magnétique global entourant Mars.

Vie martienne contre radiations

Concrètement, l'instrument Rad montre un taux moyen de dose galactique équivalant à 0,67 mSv entre août 2012 et juin 2013 sur la surface de Mars. Si l'on se fie à ces données, une mission de 500 jours sur la surface entraînerait une exposition totale d'environ 1 Sv. À cela s'ajoute que des études démographiques réalisées sur de très grandes périodes ont montré que l'exposition aux rayonnements augmente de 5 % le risque de développer un cancer, au-delà de la limite fixée à 3 % par la Nasa pour ses astronautes en activité en orbite basse. Pour des missions plus lointaines, la Nasa n'a pas encore fixé de limite, et ne s'est pas prononcée sur la nécessité d'augmenter ou non ce pourcentage pour ses futures expéditions lointaines. Elle travaille avec l'académie de médecine états-unienne à déterminer les limites acceptables pour la santé des astronautes lorsqu'ils voyageront entre deux planètes ou à destination d'astéroïdes.

Enfin, les données de Rad ne sont pas seulement utiles pour la santé des astronautes. Des chercheurs les utilisent également en parallèle avec d'autres instruments du rover afin de mieux comprendre l'histoire de l'habitabilité de la planète. Les radiations solaires (particules énergétiques associées aux éruptions solaires et aux éjections de masse coronale) et spatiales (rayons cosmiques galactiques) affectent également la vie microbienne, ainsi que les combinaisons organiques et chimiques. Qu'elles proviennent du Soleil ou de l'espace, ces radiations interagissent avec l'atmosphère, mais aussi avec le sol martien (régolithe), dans lequel elles s'enfoncent.