Rayons cosmiques et voyage vers Mars

Puisqu'il est difficile d'échapper à l'actualité et que les media dégoulinent de cette "étude" qui "rendrait impossible le voyage vers Mars", voilà l'avis de Zubrin sur cette "étude" fort médiatisée :
https://www.facebook.com/RobZubrin/posts/10155504417605156
"According to Mars Society President Dr. Robert Zubrin, this is an invalid study. The researchers employed dose rates fully one million times those that would be experienced on a journey to Mars to induce ill effects in mice.
The authors subjected mice to a dose rate of 1 Gray/min = 100 Rads/min. Over the course of a 6 month journey to Mars astronauts could be expected to receive about 0.06 Gray (or 6 Rads= 1 Rad per month) of Galactic Cosmic Ray dose. The difference between the two dose rates is as great as that between taking 100 glasses of vodka in one minute or taking one glass per month for 8 years. The first would kill you, the latter would have no ill effects whatsoever."

En français (traduction facebook) :
"Selon le Président de la société Mars Dr. Robert Zubrin, c'est une étude non valide. Les chercheurs ont employé des débits de dose entièrement un million de fois ceux qui subiraient un voyage vers Mars pour induire des effets néfastes chez les souris.
Les auteurs ont soumis des souris à un débit de dose de 1 Gray/min = 100 Rads/min. Au cours des 6 mois voyage aux astronautes de Mars pourrait s'attendre à recevoir de 0,06 Gray (ou 6 Rads = 1 Rad par mois) de la dose de rayons cosmiques galactiques. La différence entre les débits de deux doses est aussi grande que celle entre prenant 100 verres de vodka en une minute ou prendre un verre par mois pendant 8 ans. La première serait de vous tuer, ce dernier n'aurait aucune séquelle que ce soit."

Comme on dit, la messe est dite... La question, hormis celle sans intérêt d'un labo qui cherche astucieusement à se faire mousser pour obtenir du fric, est plutôt celle des motivations politiques d'un tel tir groupé médiatique... On dirait que la perspective du voyage interplanétaire se rapprochant sérieusement, dérange les puissants partisans du "il faut se résigner à croupir dans la médiocrité sociale, politique et économique ambiante ; hors de cette dernière point de salut..."

L'analogie de Zubrin avec les verres de vodka est quand même un peu superficielle, il y a de féroces controverses chez les spécialistes sur les effets des faibles doses prolongées, suivant la nature des rayonnements et des tissus vivants concernés...
Je préfère jeter un oeil à l'étude originale, même si c'est une lecture un peu difficile (pas trop mon domaine de compétence).

Article ici :
http://advances.sciencemag.org/content/1/4/e1400256

Si je lis bien, les souris ont reçu entre 0.05 et 0.3 Gy de particules à 600 MeV/uma, en un temps assez court puisque le débit était de 1 Gy/mn.
S'il s'agissait de tissus qui se régénèrent, cette situation n'aurait évidemment rien à voir avec celle rencontrée par des astronautes au cours d'un long voyage.
Mais dans le cas de tissus nerveux qui ne régénèrent pas, ou peu, ce protocole est-il vraiment si absurde ?

Je ne suis pas sur qu'il existe des tissus qui n'ont aucune capacité de réparation, ou au moins de paliation. Même la rétine ou la moelle épinière aboutissent à une reconfiguration neuronale une fois lésées.
Je ne suis pas du tout expert, mais le fameux problèmes des "faibles doses" semble toujours largement non tranché.

Le nerf optique, par exemple, ne se régénère pas. Ce qui est détruit, par un glaucome par exemple, et éventuellement ici par des radiations, est définitivement perdu.

Pour autant, tout celà ne compromet pas les voyages interplanétaires, contrairement à ce que claironneront certains média, cela justifie seulement qu'il faut se protéger de façon adéquate, et aussi essayer d'aller un peu plus vite.

Aucun laboratoire n'a-t'il jusqu'à présent réalisé une expérimentation avec des doses de radiation comparables à la réalité et ce pendant la durée d'un voyage Terre ---> Mars ?
On a eu des mesures effectuées lors de voyages de sonde, qui permettent de se caler sur des valeurs assez réalistes (même si on sait que des paramètres multiples peuvent varier : activité du Soleil, rayons de provenance extérieure au système solaire.

Avec une première expérimentation crédible, on aurait alors des données plus réalistes sur les effets sur les tissus des animaux jouant les cobayes.

Il me semble aussi incontournable que lors d'une mission expérimentale réelle, il y ait des animaux qui feront le voyage et subiront les effets des radiations dans les conditions de protection qu'on prévoit pour les humains. Bien sûr la logistique sera assez complexe pour que les animaux puissent voyager "confortablement" pendant une telle durée.

Dire que la "messe est dite" après les déclarations du Dr Zubrin me parait un peu rapidement clore le problème. Il peut contester les conditions expérimentales de cette étude, cela n'a pas pour corollaire d'en conclure qu'aucun effet dangereux n'existerait.
Doses réelles subies et effets réels ressentis (lors d'un voyage réel) ... cela reste à expérimenter.

Le rayonnement cosmique, c'est tout un sujet plus que complexe avec de nombreuses variables...
J'en avais parlé sommairement dans un article pour "Espace et Exploration" que j'avais écrit en collaboration avec le docteur Dominique Moniez alias Dominique M

"Le rayonnement cosmique

Ce ne sont pas des ondes électromagnétiques, mais des flots de particules arrivant de l’espace (en dehors de notre système solaire), parfois à des vitesses relativistes. Contrairement aux éruptions solaires, le rayonnement cosmique galactique est permanent et à peu près isotrope, c’est-à-dire qu’il est quasiment le même dans toutes les directions, ne privilégiant donc aucune source particulière. D’après des données obtenues via les sondes soviétiques au début des années 1960, leur densité varie de 2 à 4,5 particules/cm²/s.
L’équipage est certes exposé à de très petites doses, mais de manière continue pendant toute la durée du vol. La dose reçue dépend aussi de l’activité de notre étoile. Comme nous l’avons vu plus haut, l’atmosphère du Soleil laisse échapper en permanence un flux de particules qui remplit tout le milieu interplanétaire, que l’on appelle le vent solaire.
Ses caractéristiques, notamment magnétiques, varient avec l’activité de notre étoile et induisent un champ qui écarte le rayonnement cosmique du système solaire. Par exemple, le rayonnement cosmique galactique atteignant la Terre est plus faible lorsque l’activité solaire est forte. La variation de la quantité de rayons cosmiques reçue par notre planète est approximativement de 20 % entre les maximum et minimum de l’activité solaire qui suit un cycle d’environ onze ans. Il est donc possible de prévoir sur plusieurs années l’exposition au rayonnement cosmique galactique. Ce rayonnement est constitué essentiellement de noyaux atomiques, les nucléons, et de particules de haute énergie. Sa composition se répartit de la manière suivante : noyau d’hydrogène (protons) 85 % ; noyau d’hélium (particule alpha) 12,5 % ; noyau d’atomes plus lourds (fer, nickel) 1 % ; électrons 1,5 %. Une des manifestations du bombardement par les rayons cosmiques est le phénomène de flash lumineux, observé pour la première fois lors des missions Apollo. Lorsque des particules frappent leur rétine, les astronautes voient des éclairs lumineux, même les yeux fermés. Lors d’Apollo 11, Aldrin a ainsi noté un éclair par minute.


Le danger réside dans le fait que ce rayonnement émet suffisamment d’énergie pour modifier ou briser les molécules d’ADN, ce qui peut endommager ou tuer une cellule. Il peut en résulter de graves problèmes de santé à long terme :

● Par interaction avec la molécule d’ADN, modifiant sa structure par ionisation. C’est l’effet direct.

● Par ionisation des molécules d’eau (H2O) contenues dans notre corps qui absorbent une grosse quantité de radiation, donnant pour résultat des radicaux libres. Ceux-ci sont des molécules particulièrement toxiques qui interagissent avec des éléments de nos cellules. Ces radicaux libres peuvent détruire des cellules saines, et provoquer des modifications structurelles des molécules d’ADN. C’est l’effet indirect.

Une cellule ainsi endommagée peut devenir cancéreuse ou bien non fonctionnelle. Le système immunitaire tente alors de rétablir les dommages, ce qui est dans la majorité des cas efficace, à condition qu’un seul des deux brins d’ADN soit atteint. En revanche, si les deux brins sont touchés, la réparation s’avère alors impossible et on aboutit à la mort cellulaire. En cas de modification chimique ou de mutation, toute réparation devient impossible. Il peut en résulter le développement d’un cancer ou la transmission d’une mutation génétique. Les vols spatiaux en orbite basse ainsi que les vols lunaires Apollo n’ont pas fourni assez de données et de recul pour appréhender véritablement ces phénomènes.

À noter que, dans des cas graves, on peut avoir recours à des moyens de protection chimique. Les spécialistes ont en effet mis au point des produits pharmacologiques qui, comme des expériences pratiquées sur des animaux l’ont montré, constituent une défense efficace contre les effets nocifs des radiations ionisantes. Ces produits réduisent l’effet d’une irradiation au niveau moléculaire en piégeant les radicaux libres ou en prévenant le transfert des électrons.
Une deuxième approche pour le futur consisterait à favoriser la récupération cellulaire. La thérapie génique, consistant à faire pénétrer des gènes dans les cellules ou les tissus d’un individu pour traiter une maladie, pourrait être une piste de recherche intéressante."

J'avais même vu il y a quelques années sur le site du NIAC une proposition de profiter des températures basses des ergols pour refroidir une boucle supraconductrice générant un champ magnétique de protection autour du vaisseau. Les alliages supraconducteurs aux températures du LCH4 ou du LOX sont monnaie assez courante de nos jours.

Henri a écrit:J'avais même vu il y a quelques années sur le site du NIAC une proposition de profiter des températures basses des ergols pour refroidir une boucle supraconductrice générant un champ magnétique de protection autour du vaisseau. Les alliages supraconducteurs aux températures du LCH4 ou du LOX sont monnaie assez courante de nos jours.

Oui j'avais lu un article semblable mais je n'arrive pas à y remettre la main dessus... Il y avait aussi le documentaire futuriste "Voyage autour du Soleil" qui nous en donnais un aperçu (à partir de 32: 57)

Il y a aussi la magnétosphère M2P2. Le champ est porté par un plasma déployé sur des centaines de km. Il faut environ 100 kW pour entretenir la bulle de plasma.
http://earthweb.ess.washington.edu/space/M2P2/rad.shielding.pdf

La protection contre les radiations est un sujet étudié depuis longtemps, il y a des dizaines de dispositifs qui trainent dans la littérature, dont divers types de boucliers actifs, certains impraticables, d'autres plus crédibles mais dont l'étude n'a pas été poussée plus loin en l'absence de nécessité.

lambda0 a écrit:Il y a aussi la magnétosphère M2P2. Le champ est porté par un plasma déployé sur des centaines de km. Il faut environ 100 kW pour entretenir la bulle de plasma.
http://earthweb.ess.washington.edu/space/M2P2/rad.shielding.pdf

La protection contre les radiations est un sujet étudié depuis longtemps, il y a des dizaines de dispositifs qui trainent dans la littérature, dont divers types de boucliers actifs, certains impraticables, d'autres plus crédibles mais dont l'étude n'a pas été poussée plus loin en l'absence de nécessité.

Intéressante cette adaptation du dispositif de propulsion de Winglee à la protection de l'équipage. Hormis l’intérêt de la possibilité de combiner propulsion et protection anti-radiative dans le même dispositif, c'est surtout le fait que pour se protéger des particules ionisées constituant les GCR, ce n'est pas tant d'un champ magnétique intense dont on a besoin mais d'un champ magnétique de grande taille...

Space Opera a écrit:Je ne suis pas sur qu'il existe des tissus qui n'ont aucune capacité de réparation, ou au moins de paliation. Même la rétine ou la moelle épinière aboutissent à une reconfiguration neuronale une fois lésées.
Je ne suis pas du tout expert, mais le fameux problèmes des "faibles doses" semble toujours largement non tranché.

Effectivement, même en absence de division cellulaire, je pense qu'il y a tout un tas de réponses graduées pour éviter la mort cellulaire, selon l'impact biologique. Il y a en particulier de nombreuses molécules qui participent simplement à la vie de la cellule comme le glucose qui est apporté par le sang, et d'autres qui sont produites comme les neurotransmetteurs. Si ces molécules sont cassées, l'impact est faible tant que cela reste en quantité raisonnable, car le sang approvisionne toujours en glucose et les neurones fabriquent tout le temps de nouveaux transmetteurs. Mais si on poursuit les radiations sans attendre le retour physiologique normal, j'imagine que l'énergie ne peut plus être absorbée par ces molécules, qui n'existent plus, et que le coeur de la cellule est alors inévitablement atteint, enveloppe cellulaire, chromosome, mitochondrie ... entrainant une mort cellulaire inéluctable.
En conséquence, cette étude n'apporte rien au débat, sauf des polémiques inutiles.
Il convient sans doute de rappeler que de nombreux astronautes ont séjourné plus d'1 an dans l'espace en cumulant les missions, que la trajectoire des stations spatiales n'a pas permis de les protéger pleinement derrière le champ magnétique terrestre et que ces astronautes ne sont pas devenus des légumes cognitifs ...

Il faudrait des niveaux de radiations vraiment très importants pour qu'il y ait un problème avec le glucose ou les neurotransmetteurs, en fait hors de proportion avec ce qu'on pourrait rencontrer lors d'un voyage dans l'espace.
Le mécanisme pertinent ici est plutôt les cassures de l'ADN, par interaction directe ou indirecte (cf texte Apolloman plus haut).

Bon avouons que la "science" médiatisée est en général de la mauvaise science de nos jours... Pour mémoire, il y a quelques semaines les médias nous présentaient comme une "grande découverte" que l’origine de la Lune serait dû à la collision entre un objet de la taille de Mars avec la Terre embryonnaire lors de la formation du système solaire, alors que c'était quelque chose de connu depuis des décennies...

Henri a écrit:Bon avouons que la "science" médiatisée est en général de la mauvaise science de nos jours... Pour mémoire, il y a quelques semaines les médias nous présentaient comme une "grande découverte" que l’origine de la Lune serait dû à la collision entre un objet de la taille de Mars avec la Terre embryonnaire lors de la formation du système solaire, alors que c'était quelque chose de connu depuis des décennies...

Oui, en effet mais remis sur la sellette par des études récentes... Mais ceci est une autre histoire (à vrai dire un de mes prochains articles à la demande de quelques lecteurs qui voulaient une suite à l'article "les débuts du programme d'astrogéologie" ;)  )

Apolloman a écrit:

Henri a écrit:Bon avouons que la "science" médiatisée est en général de la mauvaise science de nos jours... Pour mémoire, il y a quelques semaines les médias nous présentaient comme une "grande découverte" que l’origine de la Lune serait dû à la collision entre un objet de la taille de Mars avec la Terre embryonnaire lors de la formation du système solaire, alors que c'était quelque chose de connu depuis des décennies...

Oui, en effet mais remis sur la sellette par des études récentes... Mais ceci est une autre histoire (à vrai dire un de mes prochains articles à la demande de quelques lecteurs qui voulaient une suite à l'article "les débuts du programme d'astrogéologie" ;)  )

 ;)  C'est vrai que "géo"  étymologiquement , c'est pour la Terre, mais difficile d'utiliser simplement le mot "astrologie" ... déjà pris par d'autres visionnaires !

Giwa a écrit:
 ;)  C'est vrai que "géo"  étymologiquement , c'est pour la Terre, mais difficile d'utiliser simplement le mot "astrologie" ... déjà pris par d'autres visionnaires !

 le mot "astrologie" ... déjà pris par d'autres visionnaires !  :megalol:

lambda0 a écrit:Il faudrait des niveaux de radiations vraiment très importants pour qu'il y ait un problème avec le glucose ou les neurotransmetteurs, en fait hors de proportion avec ce qu'on pourrait rencontrer lors d'un voyage dans l'espace.
Le mécanisme pertinent ici est plutôt les cassures de l'ADN, par interaction directe ou indirecte (cf texte Apolloman plus haut).

Justement, c'est que je dis, c'est qu'il n'y aurait pas de problème avec le glucose ou avec les neurotransmetteurs, as-tu bien compris le sens de mon message ?
La probabilité de cassure de l'ADN dépend de la probabilité d'absorption de l'énergie par les autres molécules présentes, y compris en interaction avec les radicaux libres. Et donc, plus on augmente le flux des radiations, plus il y aura de molécules cassées facilement remplaçables mais non remplacées dans le temps imparti et plus cette probabilité sera importante.
Inversement, si on espaçait les doses de radiations, ne serait-ce que quelques minutes ou heures, de nombreux radicaux libres seraient éliminés (passage dans le sang notamment), des molécules telles que les acides aminés et les protéines seraient à nouveau produites, et pourraient absorber, à nouveau, une partie de l'énergie reçue, réduisant ainsi la probabilité de cassure de l'ADN.

Argyre a écrit:

lambda0 a écrit:Il faudrait des niveaux de radiations vraiment très importants pour qu'il y ait un problème avec le glucose ou les neurotransmetteurs, en fait hors de proportion avec ce qu'on pourrait rencontrer lors d'un voyage dans l'espace.
Le mécanisme pertinent ici est plutôt les cassures de l'ADN, par interaction directe ou indirecte (cf texte Apolloman plus haut).

Justement, c'est que je dis, c'est qu'il n'y aurait pas de problème avec le glucose ou avec les neurotransmetteurs, as-tu bien compris le sens de mon message ?
La probabilité de cassure de l'ADN dépend de la probabilité d'absorption de l'énergie par les autres molécules présentes, y compris en interaction avec les radicaux libres. Et donc, plus on augmente le flux des radiations, plus il y aura de molécules cassées facilement remplaçables mais non remplacées dans le temps imparti et plus cette probabilité sera importante.
Inversement, si on espaçait les doses de radiations, ne serait-ce que quelques minutes ou heures, de nombreux radicaux libres seraient éliminés (passage dans le sang notamment), des molécules telles que les acides aminés et les protéines seraient à nouveau produites, et pourraient absorber, à nouveau, une partie de l'énergie reçue, réduisant ainsi la probabilité de cassure de l'ADN.

Soit.
Mais ce n'est pas ce que tu expliquais dans ton premier message, qui ne parlait pas de radicaux libres ni de cassures d'ADN, mais de réapprovisionnement continu en glucose pour remplacer les molécules cassées, sans parler d'élimination des produits nocifs de ces cassures.
Cette seconde explication est plus claire.

La théorie défendue par Argyre a le mérite de n'avoir à sélectionner que des astronautes affectés par un diabète type 1 ou 2 alors que pour la théorie de lambda0 ça file les jetons...  :evil:

Article interessant à ce sujet sur techno-science.net.

L'équipe Supraconducteurs du département Technologie du CERN participe au projet European Space Radiation Superconducting Shield (SR2S), qui vise à démontrer la faisabilité d'un bouclier magnétique qui permettrait de protéger les spationautes des radiations cosmiques dans l'espace. Le matériau qui sera utilisé dans les bobines supraconductrices de ce système sera le diborure de magnésium (MgB2), du même type que le conducteur utilisé, sous forme de fil, pour le projet d'alimentation froide du futur LHC haute luminosité du CERN.

"Si la bobine prototype que nous allons tester produit des résultats intéressants, nous aurons apporté une contribution importante à la faisabilité du bouclier magnétique supraconducteur", souligne Amalia Ballarino, chef de la section Supraconducteurs et dispositifs de supraconduction (TE-SCD).

Beaucoup de défis doivent encore être relevés avant qu'il soit possible de construire un bouclier de vaisseau spatial. Plusieurs configurations magnétiques possibles devront être testées et comparées et d'autres technologies essentielles restent à mettre au point. Mais le MgB2 supraconducteur semble bien placé pour prendre part à cette aventure car, entre autres nombreux avantages, il peut être utilisé à des températures plus élevées (jusqu'à environ 25K), ce qui permet de se contenter d'un système cryogénique simplifié.

Il semblerait donc que la protection par un "matelas d'eau" doublant les parois ne soit pas considéré comme suffisamment efficace ?

montmein69 a écrit:Il semblerait donc que la protection par un "matelas d'eau" doublant les parois ne soit pas considéré comme suffisamment efficace ?

Ça n'est pas la première fois qu'un tel dispositif est proposé (voir dans les tréfonds du forum). Il y a aussi des arguments de masse, un générateur de champ magnétique utilisant des supraconducteurs à hautes températures suffisant pour protéger l'équipage contre les éruptions solaires et les GCR de faibles et moyennes énergies pourrait être moins massif qu'une couche d'eau.
En plus il y a eu une série d'articles de neuropsychologie récemment dans certains médias sur l'incidence de l'absence durable de champ magnétique et des troubles comportementaux...

montmein69 a écrit:Il semblerait donc que la protection par un "matelas d'eau" doublant les parois ne soit pas considéré comme suffisamment efficace ?

  
    L'eau est un bon protecteur contre les rayonnements mais a un défaut : Il faut une certaine épaisseur pour une bonne absorption ...

  Un exemple, les piscines de refroidissement combustible dans les centrales ou l'industrie nucléaire :  Il y a toujours au minimum 2m de hauteur d'eau par dessus le sommet des assemblages combustibles entreposés a la verticale dans la piscine : Cet épaisseur de 2m, permet de travailler autour de la piscine sans en prendre plein la gueule niveau rayonnement direct provenant des assemblages ...

    2m d'épais d'eau, est une bonne protection ... Mais va faire un matelas de 2m d'épais de flotte sur un vaisseau de transit vers Mars ... Cela l'alourdirait beaucoup trop ... Par contre ce qui est faisable c'est une pièce de secours pour se protéger lors des grandes éruptions solaires.

    Une pièce avec les réserves d'eau autour pour l'isoler des rayonnements lorsqu'ils sont trop denses en quantité lors de ces éruptions, ça c'est faisable et crédible sans grêver d'une masse inutile le vaisseau : Car c'est avec la réserve d'eau pour les usages qu'on connait

    Un matelas d'eau de quelques cm serait lui inutile, l'eau n'est efficace qu'a partir de 1 a 2m d'épais

Bonjour,

Il me semble que vous oubliez une chose, c'est l'énergie du rayonnement considéré.

Le coefficient d'atténuation d'un écran au rayonnement dépend certes de la nature du matériau de l'écran, mais aussi de l'énergie du rayonnement.

Exemple:
5 cm de plomb > atténuation d'un facteur 40 pour un rayonnement de 1 MeV
5 cm de plomb > atténuation d'un facteur 10 pour un rayonnement de 3 MeV

Quels sont les ordres de grandeur de l'énergie des rayons cosmiques ?