Les astronautes en mission vers Mars seraient exposés à au moins 60 % de la limite de dose de rayonnement totale recommandée pour leur carrière pendant le voyage lui-même vers et depuis la planète rouge, selon les données de l'orbiteur ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter présentées au Congrès européen des sciences planétaires, EPSC, à Berlin, Allemagne, cette semaine.

L'équipe caméra de l'orbiteur présente également de nouvelles images de Mars lors de la réunion. Ils mettront également en évidence les défis rencontrés par la récente tempête de poussière qui a englouti la planète entière, empêchant une imagerie de haute qualité de la surface.

Surveillance des rayonnements

Le Trace Gas Orbiter a commencé sa mission scientifique sur Mars en avril, et bien que ses principaux objectifs soient de fournir l'inventaire le plus détaillé des gaz atmosphériques martiens à ce jour - y compris ceux qui pourraient être liés à des processus géologiques ou biologiques actifs - son moniteur de rayonnement collecte des données depuis son lancement en 2016.

Le dosimètre Liulin-MO du détecteur de neutrons épithermiques à résolution fine (FREND) a fourni des données sur les doses de rayonnement enregistrées au cours de la croisière interplanétaire de six mois de l'orbiteur vers Mars, et depuis que le vaisseau spatial a atteint l'orbite autour de la planète.

Sur Terre, un champ magnétique puissant et une atmosphère épaisse nous protègent du bombardement incessant des rayons cosmiques galactiques, fragments d'atomes provenant de l'extérieur de notre système solaire qui se déplacent à une vitesse proche de la vitesse de la lumière et sont très pénétrants pour le matériel biologique.

Dans l'espace, cela a le potentiel de causer de graves dommages aux humains, y compris la maladie des radiations, un risque accru de cancer à vie, effets sur le système nerveux central, et maladies dégénératives, c'est pourquoi l'ESA recherche des moyens de protéger au mieux les astronautes lors de longues missions de vol spatial.

Les mesures ExoMars couvrent une période de déclin de l'activité solaire, correspondant à une forte dose de rayonnement. L'activité accrue du Soleil peut dévier les rayons cosmiques galactiques, bien que de très grandes éruptions et éruptions solaires puissent elles-mêmes être dangereuses pour les astronautes.

"L'un des facteurs de base dans la planification et la conception d'une mission de longue durée avec équipage vers Mars est la prise en compte du risque de rayonnement, ", déclare Jordanka Semkova de l'Académie bulgare des sciences et scientifique principale de l'instrument Liulin-MO.

"Les doses de rayonnement accumulées par les astronautes dans l'espace interplanétaire seraient plusieurs centaines de fois supérieures aux doses accumulées par les humains au cours de la même période sur Terre, et plusieurs fois plus importantes que les doses des astronautes et cosmonautes travaillant sur la Station spatiale internationale. Nos résultats montrent que le voyage lui-même fournirait une exposition très importante aux astronautes aux radiations. »

Les résultats impliquent que lors d'un voyage de six mois sur la planète rouge, et en supposant à nouveau six mois en arrière, un astronaute pourrait être exposé à au moins 60 % de la limite de dose de rayonnement totale recommandée pour l'ensemble de sa carrière.

Les données ExoMars, qui est en bon accord avec les données de la croisière de Mars Science Laboratory vers Mars en 2011-2012 et avec d'autres détecteurs de particules actuellement dans l'espace - en tenant compte des différentes conditions solaires - sera utilisé pour vérifier les modèles d'environnement de rayonnement et les évaluations du risque de rayonnement pour les membres d'équipage des futures missions d'exploration.

Un capteur similaire est en préparation pour la mission ExoMars 2020 visant à surveiller l'environnement radiatif depuis la surface de Mars. Arrivée en 2021, la prochaine mission comprendra un rover et une plate-forme scientifique de surface stationnaire. Le Trace Gas Orbiter servira de relais de données pour les actifs de surface.

La tempête de poussière mondiale s'apaise

Les radiations ne sont pas le seul danger auquel sont confrontées les missions martiennes. Une tempête de poussière mondiale qui a englouti la planète plus tôt cette année a entraîné des niveaux de lumière considérablement réduits à la surface, envoyer le rover Opportunity de la NASA en hibernation. Le rover à énergie solaire est silencieux depuis plus de trois mois.

En orbite à 400 km au-dessus de la surface, le système d'imagerie couleur et stéréo de surface d'ExoMars Trace Gas Orbiter, Cassis, a aussi souffert. Parce que la surface de la planète était presque totalement obscurcie par la poussière, la caméra a été éteinte pendant une grande partie de la période de tempête.

"Normalement, nous n'aimons pas publier des images comme celle-ci (à droite), mais cela montre comment la tempête de poussière empêche une imagerie utile de la surface, " dit le chercheur principal de la caméra, Nicolas Thomas de l'Université de Berne. « Nous avons eu des images pires que cela lorsque nous avons jeté un coup d'œil occasionnel aux conditions, et cela n'avait pas trop de sens d'essayer de regarder à travers la « soupe ».

Mais l'équipe de tournage a découvert que même un nuage de poussière a une lueur d'espoir.

"Les observations obscurcies par la poussière sont en fait assez bonnes pour l'étalonnage, " dit Nicolas. " La caméra a une petite quantité de lumière parasite et nous avons utilisé les images de tempête de poussière pour trouver la source de la lumière parasite et commencer à dériver des algorithmes pour la supprimer. "

Depuis le 20 août, CaSSIS a redémarré l'imagerie 24 heures sur 24.

"Nous avons encore quelques images affectées par la tempête de poussière mais cela revient rapidement à la normale et nous avons déjà eu beaucoup d'images de bonne qualité qui descendent depuis début septembre, " ajoute Nicolas.

Une image acquise le 2 septembre (montrée ici en haut de page), bien qu'il ne soit pas complètement exempt d'artefacts, montre des stries sombres frappantes qui pourraient être liées à la tempête elle-même. Une interprétation possible est que ces caractéristiques ont été produites par des « démons de poussière » – des tourbillons – remuant des matériaux de surface meubles. La région, Ariane Colles dans l'hémisphère sud de Mars, a été photographié par la caméra Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA en mars, avant la tempête, et il semblait y avoir peu de preuves de ces stries.

« Nous sommes très heureux de discuter cette semaine de certains des premiers résultats scientifiques de l'ExoMars Trace Gas Orbiter à l'EPSC, ainsi que le déroulement de la prochaine mission de surface, " dit Håkan Svedhem, Scientifique du projet Trace Gas Orbiter de l'ESA.

"Pendant que nos équipes d'instruments travaillent dur pour analyser les détails de l'inventaire des gaz atmosphériques et préparer ces résultats pour publication, nous sommes certainement ravis de pouvoir déjà contribuer aux discussions d'actualité sur la tempête de poussière et sur des questions essentielles pour les futures missions en équipage vers Mars."