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Médecine spatiale

Projets sur le rayonnement spatial

L'Agence spatiale canadienne (ASC), en coopération avec ses partenaires dans le projet de la Station spatiale internationale, participe à la réalisation d'une étude sur le rayonnement spatial. Le Groupe de médecine spatiale opérationnelle de l'ASC a pour principal objectif de mettre au point des technologies et des méthodes permettant de mesurer et de surveiller le degré d'exposition des astronautes aux rayonnements spatiaux afin de mieux les protéger contre leurs effets néfastes.

Contexte

L'astronaute de l'ASC Chris Hadfield, retenu par les pieds à l'extrémité du Canadarm de la navette spatiale, travaille sur le Canadarm2 de la Station spatiale internationale.
(Photo : NASA)

Le rayonnement spatial est beaucoup plus intense que les rayonnements auxquels nous sommes soumis sur Terre. Par exemple, la dose de rayonnement absorbée par un astronaute en une journée à bord de la station équivaut à celle que nous absorbons sur Terre de sources naturelles (hormis le radon) en une année. Cela s'explique par le fait que sur Terre, nous sommes protégés de la plupart des rayons cosmiques par l'atmosphère et le champ magnétique terrestres. Maintenant que des astronautes vivent à bord de la station spatiale pendant de longues périodes et que nous envisageons des missions spatiales interplanétaires, nous devons continuer d'améliorer les technologies utilisées pour surveiller et mesurer le rayonnement spatial et nous protéger contre celui-ci.

Les détecteurs de rayonnement, ou dosimètres, sont utilisés pour mesurer les doses de rayonnement absorbées par les astronautes qui s'exposent au milieu spatial. On appelle « dosimétrie des rayonnements » la science qui vise à mesurer la quantité d'énergie absorbée par une surface donnée. L'ASC travaille de pair avec le Space Radiation Analysis Group (SRAG) (disponible en anglais seulement) de la NASA afin de s'assurer que les doses de rayonnement absorbées par les astronautes en mission dans l'espace ne dépassent pas les niveaux acceptables. En se basant sur les prévisions de l'activité solaire de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) (disponible en anglais seulement), le SRAG parvient à évaluer l'exposition des astronautes aux rayonnements lors de leur mission spatiale. Les membres du SRAG surveillent également l'exposition réelle des astronautes au rayonnement cosmique lors de leurs missions spatiales au moyen des données produites par les dosimètres personnels des astronautes (des détecteurs de rayonnement qu'ils portent sur eux) et de dosimètres de zone (détecteurs de rayonnement placés à différents endroits à l'intérieur et à l'extérieur des engins spatiaux). En plus des mesures prises par le SRAG, les astronautes doivent fournir des échantillons de leur sang afin de déterminer s'il y a eu des changements ou des mutations dans leur ADN (le bagage génétique contenu à l'intérieur des cellules) afin de déterminer leur degré d'exposition au rayonnement spatial et d'évaluer les effets néfastes causés par cette irradiation.

Le fantôme sphérique Matroshka (indiqué par la flèche bleue) à l'intérieur de la cabine des membres d'équipage à bord de la station. (Photo : IBMP)

Description du projet

Le Groupe de médecine spatiale opérationnelle (MSO) de l'ASC appuie le développement de deux dosimètres canadiens qui pourront servir de dosimètres personnels ou de zone (dosimètres à bulles et dosimètres MOSFET) dans le cadre de futures missions à bord de la station spatiale. Les dosimètres à bulles sont de la taille d'une éprouvette et permettent de mesurer les doses de rayonnement neutronique absorbées par les astronautes. Les dosimètres MOSFET, pour leur part, sont des dispositifs électroniques miniaturisés qui permettent de mesurer les concentrations de protons et d'électrons en temps réel afin de fournir des informations sur les doses de rayonnement absorbées par des parties précises du corps humain. Présentement, le groupe de MSO collabore avec l'Institut des problèmes médicaux de Russie (IBMP) de l'Académie des sciences de Russie à l'exploitation des dosimètres MOSFET et à bulles dans le cadre d'une expérience appelée Matroshka-R, réalisée entre 2005 et 2008 à bord du segment russe de la Station spatiale internationale.

Le fantôme sphérique Matroshka. Dans l'image de gauche, la flèche rouge montre les dosimètres insérés dans les pochettes extérieures du dispositif. Dans l'image de droite, la flèche verte, pointe les détecteurs qui sont insérés à différentes profondeurs dans le fantôme. (Images : IBMP)

Matroshka-R

L'expérience Matroshka-R vise à déterminer les doses de rayonnement que les organes du corps humain absorbent lors de longs séjours dans l'espace. Pour cela, elle utilise un « fantôme » imitant le corps humain et fabriqué de plusieurs couches de matériaux semblables aux tissus humains. Des points situés à diverses profondeurs dans le fantôme correspondent aux organes vitaux du corps humain. Plusieurs détecteurs, dont des dosimètres MOSFET et à bulles, sont installés à divers endroits à l'intérieur du fantôme afin d'établir la dose d'exposition aux rayonnements pour chaque organe.

Les données qui seront produites dans le cadre du projet Matroshka-R permettront de déterminer les risques inhérents aux séjours à bord de la Station spatiale internationale et aux missions spatiales à long terme. D'ailleurs, le risque global de l'exposition aux rayonnements dépend largement des doses absorbées par les organes internes. Grâce à cette expérience, nous pourrons mieux comprendre comment les rayons cosmiques se propagent à l'intérieur de la station et dans le corps humain.

Les technologies et les procédures de rayonnement sont également utilisées sur Terre pour venir en aide aux personnes qui ont été exposées à des rayonnements de haute activité, tels que les patients soumis à une chimiothérapie.

Liens connexes

• Comment les rayonnements affectent-ils le corps humain dans l'espace?
  
  
• Système de surveillance des rayonnements MOSFET
  
  
• Mesure du rayonnement spatial par dosimètres à bulles