En 1982, l'auteur James Michener a publié son roman tentaculaire "Space". Il y décrit une mission fictive d'Apollo 18 sur la Lune. Alors que les astronautes sont à la surface, le soleil déclenche une énorme tempête, les emprisonnant hors de leur capsule protectrice. Les deux hommes sont explosés par des quantités mortelles de radiations avant de pouvoir se mettre en sécurité.

Ils parviennent à regagner leur atterrisseur mais sont tellement malades qu'ils ne peuvent pas revenir rejoindre leur troisième coéquipier dans le module de commande lunaire en orbite. Ils finissent par retomber à la surface et mourir. Aussi macabre que cela puisse paraître, un événement de rayonnement comme celui de "Space" pose un défi très réel aux explorateurs de l'espace. Et c'est ce genre de scénario que les planificateurs de missions lunaires veulent éviter. Aujourd'hui, ils travaillent sur des moyens d'atténuer l'exposition et, si les astronautes reçoivent une dose de rayonnement, de trouver des méthodes médicales pour les traiter.

Météorologie spatiale et rayonnement

Les explosions solaires envoient chaque jour des particules énergétiques via le vent solaire. Ils provoquent la météo spatiale, qui interfère avec les systèmes de communication entre la Terre et les nombreuses missions dans l'espace (y compris l'ISS). Il peut également perturber gravement les systèmes ici sur Terre. La météo spatiale (et les tempêtes solaires qui la provoquent) s'intensifient lorsque le soleil est plus actif, pendant une période appelée maximum solaire.

Les tempêtes solaires peuvent aller de légères explosions à d'importants événements de particules énergétiques solaires, qui peuvent être mortels pour les humains dans l'espace. Ils se produisent lorsque des matériaux chargés de protons jaillissent du soleil, généralement associés à de grandes éruptions solaires et à des éjections de masse coronale (CME). Les particules sont accélérées par les fusées éclairantes et les CME et c'est ce qui les rend si mortelles. Pour les astronautes dans l'espace, la meilleure protection est d'être derrière des murs de protection dans leurs capsules et leurs habitats. Mais, s'il s'avère que des personnes en mission sont exposées à des radiations, il est important d'avoir des procédures médicales pour aider les astronautes à se rétablir.

Il convient de rappeler qu'il y a eu au moins un "appel rapproché" avec des explorateurs lunaires et une activité solaire potentielle. En 1972, des tempêtes solaires ont balayé la Terre et la Lune. Ils ont perturbé les communications par satellite ainsi que les systèmes de communication au sol sur Terre. Heureusement, aucune mission Apollo n'a été touchée, bien que les tempêtes se soient produites entre les missions Apollo 16 et 17. S'ils avaient éclaté pendant ces missions, les choses auraient mal tourné pour les astronautes, qui auraient été des canards assis soit sur le chemin de la lune, soit en surface.

Études de rayonnement d'Artemis 1

Heureusement, il existe une mission pour étudier l'environnement radiatif au-delà de la Terre :Artemis 1. C'est important pendant cette période alors que nous nous dirigeons vers le maximum solaire. Lorsqu'il volera, les radiations et la recherche médicale seront au centre de cette mission. La capsule Orion embarque des moniteurs de rayonnement de la NASA et de l'ESA, ainsi que des mannequins de test spécialisés. Il existe également des CubeSats avec des expériences (comme la levure génétiquement modifiée qui remplace les réactions humaines aux radiations). Ceux-ci ont tous été conçus pour étudier l'environnement de rayonnement auquel les astronautes seront confrontés sur le chemin de la lune.

Orion a un blindage contre les radiations, bien sûr, pour protéger les humains et la technologie. Les futurs engins tels que le système d'atterrissage humain de SpaceX seront bien protégés pour protéger les astronautes sur leur chemin vers la lune et vers la passerelle lunaire prévue. En cas de tempête très violente, les astronautes pourraient se cacher dans des abris à bord jusqu'à ce qu'ils soient en sécurité. C'est ce qu'ont fait les équipages de l'ISS lorsque le soleil a déclenché une explosion particulièrement violente en septembre 2017.

Risques de rayonnement au-delà de la Terre

Il convient toutefois de rappeler que l'ISS se trouve dans la bulle protectrice de la magnétosphère terrestre. Les astronautes s'aventurant hors de la magnétosphère à bord d'Orion ou d'autres engins spatiaux seront en danger. Il en sera de même pour les personnes vivant et travaillant sur la lune. Il n'y a pas de protection magnétosphérique de ce type disponible "là-bas". Lors d'une forte tempête solaire, les personnes dans l'espace seront très rapidement exposées à des quantités mortelles de rayonnement.

"Quitter la magnétosphère, c'est comme quitter un port sûr et s'aventurer en pleine mer", a déclaré Melanie Heil, coordinatrice du segment du Space Weather Office de l'Agence spatiale européenne. "L'exposition aux rayonnements des astronautes sur la Lune peut être d'un ordre de grandeur plus élevée que sur la Station spatiale et de plusieurs ordres de grandeur plus élevée qu'à la surface de la Terre. Les futurs astronautes seront confrontés à des risques plus élevés liés aux événements de particules solaires :il est très important que nous étudiions la environnement de rayonnement au-delà de la magnétosphère et améliorer notre capacité à prévoir et à nous préparer aux tempêtes solaires."

De son côté, l'ESA travaille sur le projet European Radiation Sensor Array (ERSA). Il s'agit d'une série de capteurs permettant de surveiller le rayonnement en temps réel à bord de la future station spatiale lunaire Gateway avec équipage. L'idée est d'obtenir des mesures à l'intérieur et à l'extérieur des capsules d'équipage et des habitats pour comprendre les risques de rayonnement et les fuites. Il est également possible d'inclure des capteurs de rayonnement sur des orbiteurs lunaires sans équipage tels que Lunar Pathfinder. Une autre possibilité est de mettre des capteurs sur les futurs satellites de télécommunications lunaires.

Prédire l'activité solaire

En plus de protéger nos astronautes et nos explorateurs lunaires, il est important d'explorer l'environnement radiatif entre la Terre et la Lune comme le fera Artemis. Mais nous avons besoin de plus d'informations sur les explosions solaires elles-mêmes. Bien que les astronomes en sachent beaucoup sur l'activité solaire, nous avons encore besoin d'un "système d'alerte précoce" solide pour les tempêtes solaires. Cela pourrait aider à alerter les astronautes et les explorateurs lunaires à temps pour prendre des mesures de sécurité.

C'est l'objectif des chercheurs en météorologie spatiale du monde entier. L'observation précoce des régions actives sur le disque solaire est un objectif majeur de la mission Vigil 2029 de l'ESA. Il donnera des avertissements à l'avance pour les événements météorologiques spatiaux potentiellement dangereux qui pourraient mettre en danger les astronautes et les explorateurs. D'autres missions, telles que SOHO, STEREO, Solar Dynamics Observatory et Parker Solar Probe, fournissent des données précieuses à long terme sur l'activité du soleil. + Explorer plus loin

Protéger Artemis et les explorateurs lunaires des radiations spatiales