Expérience canadienne à l'affût des rayonnements spatiaux et de leurs risques

Les détecteurs à bulles mèneront à une meilleure protection des équipages en orbite terrestre et en mission dans l'espace lointain

L'espace peut être un milieu de vie et de travail potentiellement dangereux, surtout en ce qui a trait aux rayonnements. Issus des tempêtes violentes survenant sur le Soleil et des rayons cosmiques galactiques produits par les explosions de supernovae lointaines, ces rayonnements naturels peuvent poser un risque grave pour la santé des astronautes en missions spatiales de longue durée, notamment à bord de la Station spatiale internationale (ISS).

Les tempêtes solaires, comme cette éjection de masse coronale qui s'est produite le 31 août 2012, peuvent projeter un milliard de tonnes de particules chargées et de rayonnements dans l'espace. Parfois, ces éruptions sont dirigées vers la Terre, ce qui incite à prendre des mesures spéciales pour protéger les astronautes à bord de la Station spatiale internationale (ISS) ainsi que les équipages d'avions sur les vols transpolaires où les risques d'exposition sont les plus grands. (Source : NASA SDO)

À l'instar d'une bulle écran, l'atmosphère et la magnétosphère terrestres protègent la vie sur notre planète contre ce bombardement incessant de particules de haute énergie. Toutefois, en orbite terrestre basse où gravite l'ISS, les astronautes sont régulièrement exposés à de fortes doses de rayonnements, notamment des particules chargées piégées dans le champ magnétique de la Terre ainsi que des rayons cosmiques et des rayons solaires.

Le projet d'action Radi-N2

Plus de 7500 élèves dans 300 classes d'écoles secondaires à travers le Canada participent au projet d'action Radi-N2 du programme CurioCité de Parlons sciences. Le projet a été développé pour que les classes canadiennes prennent part à une expérience similaire à l'expérience Radi-N2 que Chris Hadfield effectue dans l'espace. Les étudiants compareront leur niveau de radiation à ceux de Chris via le site Web de Parlons sciences.

Afin de se préparer à des missions futures susceptibles de durer des mois, voire des années, l'Agence spatiale canadienne (ASC), de concert avec d'autres agences spatiales dans le monde, a intensifié la recherche sur la radiobiologie ces dernières années, reconnaissant qu'il fallait accorder la plus grande priorité à celle-ci.

Au cours de sa mission à bord de l'ISS, l'astronaute de l'ASC Chris Hadfield emmènera de nouveaux instruments en orbite afin de mesurer l'un des types de rayonnements les plus préoccupants —causé par des neutrons de haute énergie —et surveiller la dose qu'un astronaute peut absorber au cours d'un vol spatial.

Qu'est-ce que le rayonnement neutronique? 

Le rayonnement neutronique est considéré comme un des types de rayonnements les plus dangereux dans l'espace, car il peut causer des dommages biologiques. Pour ceux qui se trouvent à bord de l'ISS, il représente environ 30 % de l'exposition totale. Dans l'espace, les neutrons sont produits lorsque des particules chargées entrent en collision avec de la matière physique telle que les parois et l'équipement de l'ISS. Tout comme les rayons X médicaux, ces particules de haute énergie peuvent traverser des tissus délicats de l'organisme humain et, après une exposition à long terme, elles peuvent aller jusqu'à détériorer l'ADN et causer des cataractes, des dommages à la moelle osseuse ou même le cancer.

Tout est dans les bulles– les bulles et les troubles causés par le rayonnement

Les détecteurs à bulles Radi-N2 sont remplis d'un gel contenant des gouttelettes de liquide qui aident à quantifier le rayonnement neutronique à l'intérieur de la Station spatiale internationale (ISS). (Source : Agence spatiale canadienne)

Le matériel Radi-N2 constitue la deuxième génération d'appareil canadien de surveillance du rayonnement neutronique à bord de l'ISS. L'expérience prend le relais de l'expérience Radi-N initiale là où l'astronaute canadien Robert Thirsk  l'a laissée en 2009.

Fruit d'une collaboration entre l'ASC, la société russe RSC-Energia et le Centre scientifique national de l'Institut de recherche sur les problèmes biomédicaux (IBMP) de l'Académie des sciences de la Russie, l'étude Radi-N2 fera appel à Chris Hadfield et à son coéquipier Roman Romanenko pour mesurer les concentrations de rayonnement neutronique lorsqu'ils seront à bord de l'ISS pendant la mission Expedition 34/35.

Le matériel Radi-N2 utilise des détecteurs à bulles produits par une entreprise canadienne, Bubble Technology Industries (anglais seulement) de Chalk River, en Ontario. Il se concentre sur la détection des neutrons et ne tient pas compte des autres types de rayonnements. Pendant plus de vingt ans, les détecteurs à bulles ont été utilisés dans l'espace dans le cadre de missions de la navette américaine et à bord de la station orbitale MIR. Ils doivent leur popularité à leur précision et à leur facilité d'utilisation.

Huit détecteurs, de la taille d'un doigt, seront installés par Hadfield et Romanenko dans divers modules de l'ISS. Chaque détecteur est rempli d'un gel polymère transparent qui contient des gouttelettes de liquide. Lorsqu'un neutron frappe le tube du détecteur, une gouttelette peut se vaporiser, ce qui crée une bulle gazeuse visible dans le polymère. Chaque bulle, qui représente un rayonnement neutronique, est comptabilisée par un lecteur automatique.

L'expérience Radi-N2 fournira des informations essentielles qui seront mises à profit lors de missions futures éventuelles à destination de la Lune, d'astéroïdes et finalement de Mars.

Le soutien de l'ASC à la recherche sur les rayonnements mènera non seulement à des développements importants pour l'exploration future de l'espace par les humains, mais elle permettra aussi d'enrichir nos connaissances sur les risques que représentent les rayonnements pour la santé, notamment  le cancer, les dommages neurologiques et les maladies dégénératives des tissus.