La planète Mars nous appelle. C'est du moins l'impression que l'on a en examinant toutes les missions planifiées et proposées vers la planète rouge dans la décennie à venir. Avec autant d'agences spatiales qui envoient actuellement des missions là-bas pour caractériser son environnement, son atmosphère et son histoire géologique, il semble probable que des missions avec équipage soient imminentes. En fait, la NASA et la Chine ont clairement indiqué qu'elles avaient l'intention d'envoyer des missions sur Mars d'ici le début des années 2030 qui aboutiront à la création d'habitats de surface.

Pour assurer la santé et la sécurité des astronautes, tant en transit qu'à la surface de Mars, les scientifiques étudient plusieurs moyens de radioprotection. Dans une étude récente, une équipe du Blue Marble Space Institute of Science (BMSIS) a étudié comment divers matériaux pourraient être utilisés pour façonner des structures de protection contre les rayonnements. Cela comprenait des matériaux apportés de la Terre et ceux qui peuvent être récoltés directement dans l'environnement martien. Cela est conforme au processus d'utilisation des ressources in situ (ISRU), dans lequel les ressources locales sont exploitées pour répondre aux besoins des équipages d'astronautes et de la mission.

La recherche a été dirigée par Dionysios Gakis, chercheur invité au BMSIS et diplômé en physique de l'Université de Patras, en Grèce. Il a été rejoint par le Dr Dimitra Atri, chercheur principal au BMISIS, professeur de physique au Center for Space Science de l'Université de New York à Abu Dhabi et conseiller académique de Gakis. L'article qui décrit leurs découvertes ("Modélisation de l'efficacité des matériaux de protection contre les rayonnements pour la protection des astronautes sur Mars") est en cours d'examen pour publication par Acta Astronautica .

L'environnement de rayonnement martien est nettement plus dangereux que celui de la Terre en raison de sa mince atmosphère et de l'absence de champ magnétique planétaire. Sur Terre, les habitants des pays développés sont exposés à une moyenne de 0,62 rads (6,2 mSv) par an, alors que la surface de Mars reçoit environ 24,45 rads (244,5 mSv) par an, et encore plus lors d'événements solaires (ou éruptions solaires). se produire.

Comme l'a dit le Dr Atri à Universe Today par e-mail, ce rayonnement se présente sous plusieurs formes :"Les rayons cosmiques galactiques sont constitués de particules chargées qui sont un milliard (ou plus) de fois plus énergétiques que la lumière visible. Ils peuvent pénétrer à travers le blindage et causer des dommages irréparables à le corps humain. De plus, les tempêtes solaires peuvent parfois accélérer des particules chargées à des énergies très élevées (particules énergétiques solaires), ce qui peut causer des dommages comparables. La quantité de rayonnement provenant des rayons cosmiques est hautement prévisible alors que les tempêtes solaires sont très difficiles à prévoir.

Pour leur étude, Gakis et le Dr Atri ont étudié les propriétés de divers matériaux de protection qui pourraient être transportés vers Mars ou récoltés in situ. Ceux-ci consistaient en des matériaux courants dans l'industrie aérospatiale - comme l'aluminium, le polyéthylène, le cyclohexane, le polyméthacrylate de méthyle, le Mylar et le Kevlar - et de l'eau, de l'hydrogène liquide en fibre de carbone et du régolithe martien. Comme l'a expliqué Gakis, ils ont évalué chacun de ces matériaux à l'aide du modèle numérique GEANT4, une suite logicielle qui simule le passage des particules à travers la matière à l'aide de méthodes statistiques de Monte Carlo.

"Nous avons construit un modèle informatique de Mars et mesuré le dépôt d'énergie cosmique à l'intérieur d'un fantôme humain hypothétique, représentant un astronaute", a-t-il déclaré. "Un bouclier de matériau a été mis en place pour absorber une partie du rayonnement avant d'atteindre l'astronaute. Les matériaux les plus efficaces, en termes de radioprotection, étaient ceux qui laissaient passer le moins d'énergie dans le corps de l'astronaute."

Leurs résultats ont indiqué que les matériaux riches en hydrogène (c'est-à-dire la glace d'eau) ont une réponse prévisible aux GCR et constituent donc la meilleure défense contre les rayons cosmiques. Ils ont en outre découvert que le régolithe avait une réponse intermédiaire et pouvait donc être utilisé pour un blindage supplémentaire, en particulier lorsqu'il est combiné avec de l'aluminium.

Dit Gakis:"Par exemple, bien que l'aluminium ne se soit pas avéré aussi efficace que d'autres matériaux, il peut toujours être utile pour réduire les doses de rayonnement, et nous préconisons de le combiner avec d'autres matériaux. Le régolithe martien a un comportement similaire et l'avantage d'être un matériel in situ, ne nous obligeant pas à le transporter depuis la Terre."

La NASA et d'autres agences spatiales évaluent plusieurs conceptions, matériaux et technologies qui permettront la création d'habitats sur la Lune, Mars et au-delà. En particulier, la NASA et l'Agence spatiale nationale chinoise (CNSA) prévoient des missions habitées vers Mars au cours de la prochaine décennie, qui seront lancées tous les 26 mois (à partir de 2033) et aboutiront à la création d'habitats à la surface. Selon l'analyse de Gakis et du Dr Atri, ces habitats consisteront probablement en une structure intérieure façonnée à l'aide de matériaux légers transportés à faible coût depuis la Terre.

Dans le cas de l'aluminium et de la fibre de carbone, ils pourraient être produits in situ en utilisant de l'aluminium extrait de la roche martienne et du carbone récolté dans son atmosphère. Ceux-ci pourraient ensuite être protégés à l'aide de glace d'eau et de régolithe récoltés localement, que les robots imprimeront en 3D pour créer une superstructure protectrice. De tels habitats permettront des missions de longue durée bien au-delà de la Terre et pourraient même être un tremplin vers des établissements humains permanents dans l'espace.

"Le rayonnement est l'un des nombreux problèmes que l'humanité doit résoudre pour réussir l'exploration humaine de la planète rouge", a résumé Gakis. "Nous pensons que nos recherches sont une nouvelle étape dans la compréhension des effets dévastateurs des rayons cosmiques dans l'environnement martien et dans la planification de stratégies d'atténuation efficaces pour les futures missions en équipage vers Mars." + Explorer plus loin

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