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Voyage vers Mars : Une bulle de plasma en guise de bouclier anti-radiations ?

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« Nous connaissons la quantité de radiations qui nous attend entre la Terre et Mars, mais nous ignorons comment le corps humain y réagira ». C'est par cette assertion que Frank Culcinotta, qui œuvre sur le projet de bouclier anti-radiations de la NASA, résume le mieux la menace à laquelle les premiers astronautes à prendre la route vers la planète rouge auront à faire face.

Selon John Slough, de l'université de Washington, une solution pourrait être d'enrober le vaisseau spatial qui les transportera dans une bulle de plasma...

Comment concevoir le bouclier anti-radiations nécessaire à un voyage habité vers Mars ? Selon John Slough, une bulle de plasma serait la meilleur solution ! (Crédits : National Physical Laboratory)

Les radiations : le talon d'Achille des vols habités vers Mars

Une enveloppe de plasma confinée autour d'un engin spatial filant en direction de Mars. De prime abord, cette image peut sembler sortir tout droit d'un roman de Science-Fiction. Pourtant, ce projet s'est récemment vu octroyer un prix de 75.000 dollars par le NIAC (NASA's Institute for Advanced Concept). L'objectif : étudier la faisabilité d'un tel bouclier.

Mais quelle est cette épée de Damoclès qui pèsera au-dessus des astronautes qui partiront rejoindre les Rovers Spirit et Opportunity sur le sol martien ? Il s'agit d'une arme à double tranchant. D'un côté, on trouve les radiations cosmiques galactiques, des particules qui proviennent de l'extérieur du Système Solaire, qui voyagent à des vitesses proches de celle de la lumière et qui percent avec aisance les blindages. De l'autre, on a les radiations d'origine solaire, plus rares mais nettement plus énergétiques. Pris entre ces deux feux, les astronautes qui sortiront du champ magnétique protecteur de la Terre seront soumis à des doses élevées de radiations qui augmenteront les risques de cancer et pourront même se révéler létales.

Métal ou plastique ?

Disposer tout autour du vaisseau spatial une épaisse couche de métal serait susceptible de protéger l'équipage des radiations. Hélas, le surplus de poids engendré par la présence de ce bouclier serait incompatible avec le projet d'un long voyage dans l'espace.

L'une des idées envisagées par la NASA : disposer les réservoirs tout autour du module d'habitation pour protéger l'équipage Ce concept avait déjà été évoqué en 1936 par l'auteur de Science-Fiction John W. Campbell (Crédits : NASA)

Les ingénieurs de la NASA ont également pensé à draper les zones sensibles du vaisseau spatial par un matériau à base de polyéthylène de leur conception, le RXF1, plus léger et deux à trois fois plus résistant que l'aluminium. Un vaisseau en plastique pour aller sur Mars ? Le concept est à l'étude, mais des incertitudes demeurent concernant l'efficacité réelle d'un tel bouclier anti-radiations.

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

Une bulle de plasma

John Slough, de l'université de Washington, a soumis à la NASA une solution originale : remplacer le lourd bouclier métallique par quelques grammes d'hydrogène confinés sous la forme d'un plasma tout autour du vaisseau. Sur le papier, le principe de cette bulle de plasma est simple : à l'aide d'un haut voltage, de l'hydrogène stocké à bord serait ionisé, ses électrons et ses protons arrachés, et le plasma résultant serait éjecté dans l'espace, au voisinage du module habité.

Pour confiner la bulle de plasma, John Slough envisage de déployer autour du vaisseau un filet, fabriqué à partir de matériaux supraconducteurs et parcouru en permanence par un courant électrique. D'après lui, un tel champ constituerait un bouclier anti-radiations aussi efficace qu'une couche d'aluminium d'une dizaine de centimètres d'épaisseur.

Le projet de bulle de plasma soumis par John Slough à la NASA (Crédits : John Slough / University of Washington)

Plus le diamètre de la bulle de plasma serait grand, plus son pouvoir déflecteur serait important. Néanmoins, le filet nécessaire à son confinement n'en serait que plus imposant, et la masse du vaisseau que plus grande. Comme souvent, il s'agit donc pour John Slough de trouver le bon compromis.

Ses calculs ont montré que la taille optimale de la bulle serait de 100 mètres de diamètre. Dans ces conditions, le filet devant l'enrober serait stocké au moment du décollage, puis déployé dans l'espace.

John Slough envisage une solution encore plus simple et rentable : si le vaisseau est propulsé par un moteur à plasma, il suffirait de recycler ce dernier dans le bouclier anti-radiations. Ainsi, échappement et protection ne feraient plus qu'un.