Dans chaque vie une petite pluie doit tomber, mais dans l'espace, l'un des plus grands risques pour la santé des astronautes est la « pluie » de rayonnement. Le programme de recherche sur l'homme de la NASA (HRP) simule le rayonnement spatial sur Terre à la suite des mises à niveau du laboratoire de rayonnement spatial de la NASA (NSRL) du laboratoire national de Brookhaven du département américain de l'Énergie. Ces mises à niveau aident les chercheurs sur Terre à en savoir plus sur les effets des rayonnements spatiaux ionisants pour aider à assurer la sécurité des astronautes lors d'un voyage vers Mars.

Le rayonnement est l'un des risques les plus dangereux pour l'homme dans l'espace, et l'un des plus difficiles à simuler ici sur Terre. Le risque pour la santé humaine augmente considérablement lorsque les astronautes voyagent au-delà de l'orbite terrestre inférieure (LEO) en dehors de la magnétosphère. La magnétosphère protège la Terre des événements de particules solaires (SPE) et du rayonnement causé par le soleil et les rayons cosmiques galactiques (GCR) produits par des fragments de supernova. Les particules de rayonnement comme les ions peuvent être dangereuses pour les humains car elles peuvent traverser la peau, déposer de l'énergie et endommager les cellules ou l'ADN en cours de route. Ces dommages peuvent augmenter le risque de maladies plus tard dans la vie ou provoquer le mal des rayons pendant la mission.

Les radiations peuvent endommager le système nerveux central, système cardiovasculaire, et le système circulatoire des astronautes. Il existe des preuves que les humains exposés à de fortes doses de rayonnement de la radiothérapie subissent des changements cognitifs et comportementaux, et des études récentes suggèrent que ces risques peuvent se produire à des doses plus faibles pour GCR, créant un risque possible pour l'exploitation d'un véhicule spatial. Variables de l'environnement spatial (Ex. microgravité, CO2, manque de sommeil, etc.) qui produisent du stress pourraient interagir avec le rayonnement de façon synergique exacerbant les impacts.

Avec les récentes mises à niveau du NSRL, La NASA améliore sa capacité à comprendre les effets des rayonnements sur le corps. Les améliorations les plus notables ont été apportées au simulateur GCR, qui a été récemment mis en évidence dans ScienceDirect.

« Il existe de nombreuses recherches sur les effets aigus de l'exposition aux rayonnements, mais très peu sur les effets latents, et ce dernier ressemble davantage aux effets sur la santé attendus des vols spatiaux de longue durée, " Lisa Carnell, Doctorat., a déclaré le responsable des contre-mesures médicales de la NASA Space Radiation. « Imaginez que les trajectoires des ions soient similaires à celles de la pluie ; parfois il y a une averse (événement de particules solaires) et parfois il y a une bruine légère ou forte, gouttelettes éparses (semblables au rayonnement cosmique galactique). Avec les mises à niveau, nous pouvons simuler différents types de pluie d'ions avec plusieurs types d'ions de manière séquentielle par rapport à un seul type d'ions à la fois."

Les mises à niveau du GCR permettent aux chercheurs de changer rapidement de type d'ions et d'intensité énergétique. Pour accompagner ces améliorations, des contrôles logiciels ont été ajoutés pour permettre un mouvement fluide d'une cible à l'autre. Le système de refroidissement dans l'une des sources d'ions à faisceau d'électrons, ou les aimants EBIS ont été améliorés pour gérer des courants d'énergie plus élevés. En outre, de nouvelles sondes ont été installées dans deux des aimants de la ligne de lumière pour accélérer les changements de réglage.

Avant ces mises à niveau, la commutation des faisceaux de rayonnement n'était pas un processus facile ou efficace dans le NSRL. Le laboratoire a été conçu à l'origine pour exploiter les ions de l'accélérateur Booster de Brookhaven, qui produit toutes les espèces d'ions dans une gamme d'énergies. Désormais, la commutation des espèces et des énergies ioniques peut être effectuée en quelques minutes. Des études plus réalistes et des tests de contre-mesures de rayonnement sont menés car les enquêteurs peuvent mieux simuler l'environnement spatial.

Les améliorations de l'énergie du faisceau permettent de couvrir une plus grande partie du spectre GCR. Le faisceau plus large permet de rayonner de nombreux échantillons à la fois et d'augmenter le débit et l'efficacité. Le contrôle de précision augmente également la précision de l'administration de la dose. L'uniformité de l'intensité du champ de rayonnement réduit également les incertitudes dans les livraisons de dose.

Cela se traduit par un environnement de test plus précis pour les chercheurs de la NASA qui développent divers types de matériaux de blindage pour protéger les astronautes des radiations. Les enquêteurs du HRP peuvent utiliser la technologie pour tester des échantillons de tissus, ce qui conduit à des contre-mesures sanitaires pour se protéger contre les dommages moléculaires. Les chercheurs sur le cancer peuvent également explorer diverses thérapies par ions lourds pour éradiquer les tumeurs. Le NSRL est l'un des rares laboratoires aux États-Unis capable de contribuer à la recherche en radiothérapie par ions lourds. Les utilisateurs de la NASA, laboratoires nationaux, et plus de 50 institutions et universités aux États-Unis, L'Europe , et le Japon testent médical, biologique, et des échantillons physiques utilisant la ligne de faisceau d'ions NSRL.

Alors que la NASA se prépare à envoyer des humains plus loin et plus longtemps que jamais, la recherche sur les rayonnements spatiaux continue de faire progresser notre compréhension des risques pour le corps humain. Il faut des recherches innovantes sur la Terre pour soutenir des recherches innovantes dans l'espace. Et si le jour de pluie vient, La NASA sera prête.

Le programme de recherche humaine (HRP) de la NASA est dédié à la découverte des meilleures méthodes et technologies pour soutenir la sécurité, voyage spatial habité productif. HRP permet l'exploration spatiale en réduisant les risques pour la santé humaine et les performances en utilisant des installations de recherche au sol, la Station spatiale internationale, et les environnements analogiques. Cela conduit à l'élaboration et à la prestation d'un programme axé sur :la santé humaine, performance, et normes d'habitabilité; les contre-mesures et les solutions d'atténuation des risques ; et des technologies avancées d'habitabilité et de soutien médical. HRP soutient l'innovation, recherche humaine scientifique en finançant plus de 300 subventions de recherche à des universités respectées, hôpitaux et centres de la NASA à plus de 200 chercheurs dans plus de 30 États.