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Un vaisseau spatial en plastique pour aller sur Mars ?

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Comme l'illustre bien un de nos récents dossiers, le sac plastique jetable présente intrinsèquement un risque pour notre environnement. Mais, s'ils sont fustigés à juste titre dans le cas d'un usage intensif, ces sacs plastiques renferment peut-être la clé pour aller sur Mars. En effet, comparées à l'aluminium, des variantes du polyéthylène bloqueraient 50% de radiations d'origine solaire en plus, et 15% des radiations cosmiques galactiques.

Des boucliers anti-radiations en polyéthylène pour aller sur Mars ? (Crédit : NASA/John Frassanito and Associates)

Les dangers des radiations

« Nous connaissons la quantité de radiations qui nous attend entre la Terre et Mars, mais nous ignorons comment le corps humain y réagira. » Par cette seule phrase, Frank Cucinotta, qui travaille sur le projet de bouclier anti-radiations de la NASA, mesure toute l'étendue du problème.

Le terme "radiation cosmique" désigne toute particule énergétique d'origine spatiale parvenant jusqu'à nous. Il existe des radiations cosmiques galactiques, régulières et moyennement énergétiques, qui proviennent de l'extérieur du système solaire, et des radiations d'origine solaire, très énergétiques mais qui ne se produisent que rarement - moins d'une fois par an, et ne durent que quelques minutes. La dose reçue par l'homme se calcule en REM (Radiation Equivalent Man) ou en Sievert.

Les radiations cosmiques galactiques sont constituées de particules se déplaçant sans direction privilégiée dans l'espace, et à des vitesses très élevées - 0,85 à 0,99 fois la vitesse de la lumière. Composées en majorité de protons (85%), mais aussi d'atomes plus lourds tels que le Fer 56 (2%), ces particules traversent aisément les blindages des vaisseaux spatiaux d'aujourd'hui et, à des doses trop élevées, peuvent accroître les risques de cancer, voire être létales pour l'homme.

Quand une particule de haute énergie entre en collision avec un atome, elle produit un nombre important de nouvelles particules, de plus petites tailles. Ces dernières vont à leur tour choquer d'autres atomes, et ainsi de suite. Toutes ces particules se déplacent à des vitesses proches de celle de la lumière. A haute dose, elles peuvent être létales pour l'homme. (Crédit : NASA)

Protéger les astronautes du rayonnement cosmique est l'un des premiers problèmes soulevés par un hypothétique vol habité vers Mars. En effet, si des astronautes voyagent dans l'espace depuis 45 ans, une longue mission vers Mars, sans planète à proximité pour bloquer ou infléchir les radiations, est un nouveau défi pour le corps humain.

Ainsi, un tel voyage pourrait durer près de 30 mois, et obligerait les astronautes à quitter la sphère protectrice du champ magnétique terrestre. C'est la raison pour laquelle certains scientifiques pensent que, si des matériaux à base d'aluminium sont efficaces pour atteindre l'orbite terrestre ou aller sur la Lune, ils ne seraient pas adaptés à un voyage sur Mars, en dehors de la sphère d'influence de la Terre.

Nasser Barghouty, un scientifique travaillant également au projet de bouclier anti-radiations de la NASA, est de ceux-là. Selon lui, « aller sur Mars avec un vaisseau spatial en aluminium est irréalisable ».

Un vaisseau spatial en plastique : la solution miracle ?

La plupart des sacs plastiques utilisés dans nos maisons sont fabriqués à partir d'un polymère nommé polyéthylène. Les scientifiques savent depuis fort longtemps que des variantes de cette molécule peuvent constituer d'excellents boucliers contre les radiations.

L'éthylène, la brique de base du polyéthylène

Si le concept est relativement ancien, le problème qui se posait depuis longtemps aux scientifiques était la fragilité de cette matière, qui rendait difficile son application sur l'intégralité d'une structure spatiale. Mais c'était sans compter sur les experts de la NASA, qui ont mis au point le RXF1, un matériau à base de polyéthylène plus léger et deux à trois fois plus résistant que l'aluminium.

Le principal avantage des matériaux à base de polyéthylène est qu'ils produisent beaucoup moins de « radiations secondaires » que les matériaux lourds comme l'aluminium et le plomb. En effet, quand les particules du rayonnement cosmique entrent en collision avec les atomes du bouclier, elles déclenchent de petites réactions nucléaires et produisent des composés plus petits qui, eux, peuvent pénétrer dans le vaisseau. C'est un peu comme si, pour se protéger d'un fragment de roche arrivant dans leur direction, les astronautes dressaient une grande vitre qui parerait l'impact mais volerait en éclats, leur grêlant le visage au passage : ces radiations « secondaires » peuvent, à terme, se montrer plus dangereuses que le rayonnement incident.

Blocs de RXF1 (Crédit : NASA)

Si le RXF1 à base de polyéthylène mis au point par la Nasa pourrait draper les zones sensibles des vaisseaux spatiaux et réduire les radiations, la question cruciale reste la suivante : un tel bouclier anti-radiations serait-il suffisant pour transporter en toute sécurité des astronautes sur Mars ? « Certains rayonnements galactiques sont si énergétiques qu'aucun bouclier ne peut les stopper », déplore Frank Cucinotta.

Si des incertitudes persistent quant à la dose limite de radiations que le corps humain peut endurer, et hormis les problèmes thermiques que cela pourrait engendrer, utiliser un vaisseau drapé de plastique serait à l'heure actuelle le moyen le plus sûr de combattre les radiations.