Autrefois l'apanage de la science-fiction, à travers des films comme Extraterrestre (photo) et 2001 :L'Odyssée de l'Espace , l'hibernation ou « l'animation suspendue » pourrait un jour devenir un important catalyseur du voyage dans l'espace lointain. Crédit :20th Century Fox
Si un vaisseau spatial de science-fiction n'est pas équipé d'hyperdrive, il est généralement équipé de capsules d'hibernation à la place. Dans les films de 2001 :de l'Odyssée de l'espace à Event Horizon, Étranger aux passagers, des astronautes fictifs sont mis en "animation suspendue" pour traverser l'immensité de l'espace. L'ESA a maintenant étudié l'impact de l'hibernation réelle des équipages sur la conception des missions spatiales.
L'hibernation humaine a fait l'objet de recherches initiales dans le cadre de l'élément Découverte des activités de base de l'ESA, puis recommandé comme « technologie habilitante » clé pour l'espace par le groupe consultatif sur les technologies futures de l'Agence, résultant en une "équipe thématique" dédiée à l'hibernation.
Aujourd'hui, l'équipe SciSpacE de l'Agence a fait appel à la Concurrent Design Facility de l'ESA, une installation multimédia permettant aux équipes d'experts d'effectuer des évaluations initiales des futures missions proposées, afin d'évaluer les avantages de l'hibernation humaine pour un voyage sur une planète voisine, comme Mars.
En commençant par une évaluation de l'état actuel de l'art en matière d'hibernation humaine, avec l'aide des scientifiques de l'équipe thématique de l'ESA de l'Université Ludwig Maximilian de Munich et de l'Université de Goethe, Francfort, l'équipe CDF est allée étudier pour la première fois l'impact potentiel de l'hibernation sur la conception de la mission au niveau du système. Ils ont pris comme référence une étude de mission existante pour envoyer six humains sur Mars et revenir dans un délai de cinq ans.
"Nous avons travaillé sur l'ajustement de l'architecture de l'engin spatial, sa logistique, protection contre les radiations, la consommation d'énergie et la conception globale de la mission, " commente Robin Biesbroek du CDF.
Un module d'habitation de référence pour une mission en équipage sur Mars par rapport à son équivalent basé sur l'hibernation. Crédit :ESA
"Nous avons regardé comment une équipe d'astronautes pourrait être mieux mise en hibernation, que faire en cas d'urgence, comment gérer la sécurité humaine et même quel impact l'hibernation aurait sur la psychologie de l'équipe. Enfin, nous avons créé une esquisse initiale de l'architecture de l'habitat et créé une feuille de route pour parvenir à une approche validée pour hiberner les humains sur Mars d'ici 20 ans."
L'étude a révélé que la masse du vaisseau spatial pourrait être réduite d'un tiers en supprimant les quartiers de l'équipage avec une réduction similaire des consommables, équivalent à plusieurs tonnes de masse économisée. L'hibernation aurait lieu dans de petites nacelles individuelles qui serviraient également de cabines pendant que l'équipage est éveillé.
L'hypothèse était qu'un médicament serait administré pour induire la « torpeur », le terme désignant l'état d'hibernation. Comme des animaux en hibernation, on s'attendrait à ce que les astronautes acquièrent de la graisse corporelle supplémentaire avant la torpeur. Leurs gousses à carapace molle seraient assombries et leur température considérablement réduite pour refroidir leurs occupants pendant leur croisière Terre-Mars prévue de 180 jours.
La phase de croisière d'hibernation se terminerait par une période de récupération de 21 jours, bien que basée sur l'expérience de l'hibernation des animaux, on s'attendrait à ce que l'équipage ne subisse pas de perte osseuse ou musculaire.
Zones fonctionnelles du module d'hibernation :(1) quartiers privés de l'équipage, (2) exercice, (3) hygiène et déchets, (4) salle à manger et carré, (5) poste de travail, (6) cuisine et nourriture, (7) fournitures médicales, (8) systèmes de survie et d'arrimage, (9) fournitures d'exploitation et d'entretien. En général, l'habitat est divisé en deux zones de volumes habitables :les quartiers de l'équipage qui sont utilisés pendant toute la durée de la mission, et les volumes du carré et du poste de travail, préparation et consommation des aliments, collecte et hygiène des déchets, exercer, médical, à des fins d'exploitation et de maintenance qui ne sont utilisées que pendant le temps où l'équipage est éveillé et actif. Crédit :ESA
Une coupe transversale du module d'hibernation montrant les quartiers individuels qui serviraient également de pods d'hibernation pendant la phase de croisière. Les gousses à coque souple auraient des contrôles thermiques individuels et une isolation flexible, avec un ventilateur pour faire circuler l'air et contrôler l'humidité pour éviter la condensation lorsque la température est réduite pendant l'hibernation. Les gousses seraient également bien protégées contre les radiations. (1) quartiers d'équipage privés, (8) système de survie et d'arrimage, (10) espace de circulation. Crédit :ESA
L'exposition aux rayonnements des particules de haute énergie est un danger majeur des voyages dans l'espace lointain, mais parce que l'équipage d'hibernation passera tellement de temps dans leurs pods d'hibernation, alors le blindage, comme les conteneurs d'eau, pourrait être concentré autour d'eux. Et les recherches existantes sur l'hibernation montrent qu'elle offre une radioprotection améliorée à part entière.
Mais avec tout l'équipage frappé d'incapacité pendant de longues périodes, la mission devrait être conçue pour des opérations largement autonomes, avec une utilisation optimale de l'intelligence artificielle et de la « détection de pannes, isolation et récupération" pour maintenir un niveau minimum de performance du système jusqu'à ce que l'équipage puisse être réanimé.
"Depuis un certain temps, l'hibernation est proposée comme un outil révolutionnaire pour les voyages spatiaux humains, " explique Jennifer Ngo-Anh, chef d'équipe de SciSpacE. " Si nous pouvions réduire le taux métabolique de base d'un astronaute de 75 % - semblable à ce que nous pouvons observer dans la nature avec de grands animaux hibernants tels que certains ours - nous pourrions nous retrouver avec une masse substantielle et des économies de coûts, rendre les missions d'exploration de longue durée plus réalisables.
« Et l'idée de base de mettre les astronautes en hibernation de longue durée n'est en fait pas si folle :une méthode largement comparable a été testée et appliquée comme thérapie chez les patients traumatisés en soins intensifs et ceux devant subir des interventions chirurgicales majeures pendant plus de deux décennies. les centres médicaux ont des protocoles pour induire l'hypothermie chez les patients afin de réduire leur métabolisme pour gagner du temps essentiellement, garder les patients en meilleure forme qu'ils ne le seraient autrement.
« Nous visons à tirer parti de cela à l'avenir, en recherchant les voies cérébrales activées ou bloquées lors de l'initiation de l'hibernation, en commençant par les animaux et en passant aux humains.
