Radiations sur la Lune : la menace fantôme

article original publié par Science @ Nasa
auteur : Patrick L. Barry
traduction de Didier Jamet
9 SEPTEMBRE 2005

Les abords immédiats du cratère Shorty, à proximité du site d’atterrissage de la dernière mission habitée sur la Lune à ce jour, Apollo 17 (décembre 1972)
Les abords immédiats du cratère Shorty, à proximité du site d’atterrissage de la dernière mission habitée sur la Lune à ce jour, Apollo 17 (décembre 1972)

Nasa

Sur la Lune, vos ennemis les plus dangereux sont parfaitement invisibles. Et parmi ceux-ci, le plus redoutable, ce sont les radiations qui balaient continuellement la surface lunaire. Quelles doses de radiations devront endurer les occupants de la première base lunaire permanente ? Une prochaine mission de la Nasa va tenter de le découvrir.

Sur la Lune, vos ennemis les plus redoutables sont parfaitement invisibles : vide absolu, températures extrêmes, radiations en tout genre.

Le vide et les températures extrêmes, on peut s’en arranger assez bien. Les scaphandres spatiaux isolants et les compartiments pressurisés sont là pour ça. Le vrai problème, ce sont les radiations.

La surface lunaire est directement exposée aux rayons cosmiques et aux particules émises lors des éruptions solaires. Certains de ces rayonnements sont si puissants qu’ils traversent tous les blindages. Qui plus est, lorsque les rayons cosmiques frappent le sol, ce dernier peut lui-même devenir radioactif. Ces radiations, provenant des toutes les directions, peuvent gravement endommager l’ADN des cellules des astronautes. Le risque de développer un cancer ou d’autres maladies se trouve alors multiplié.

Selon les objectifs assignés par la nouvelle " Vision pour l’Exploration Spatiale " qui guide aujourd’hui la Nasa, des hommes devraient à nouveau fouler la surface de notre satellite d’ici à 2020, puis y établir une base qui sera progressivement occupée de façon permanente. Si l’on veut que ces pionniers vivent et travaillent en toute sécurité sur la Lune, il faudra d’abord avoir réglé le problème des radiations.

" Nous avons un besoin vital de mieux connaître l’environnement radioactif lunaire, tout particulièrement si des gens doivent y rester plus de quelques jours d’affilée " confirme Harlan spence, professeur d’astronomie à l’université de Boston.

Afin de mesurer avec soin le niveau de radiations à la surface de la Lune et d’en établir une cartographie précise, la Nasa met actuellement au point une sonde automatique qui se mettra en orbite autour de la Lune en 2008. Appelée LRO pour " Lunar Reconnaissance Orbiter " (satellite de reconnaissance lunaire), cet éclaireur ouvrira la voie aux futures missions habitées en mesurant non seulement le niveau de radiations, mais également en traquant la glace d’eau et en cartographiant la surface lunaire à un niveau de précision jamais atteint. LRO est un élément clé du programme d’exploration lunaire robotisée de la Nasa, placé sous la responsabilité du centre spatial Goddard.

Un des instruments qui prendront place à bord de LRO s’appelle CRater, pour " Cosmic Ray telescope for the effects of Radiation ", soit télescope à rayons cosmiques pour les effets de la radiation.

" Nous allons non seulement mesurer le niveau de radiation, mais également simuler à l’aide de matériaux plastiques la façon dont ces particules hautement énergétiques pénètrent dans le corps humain et y interagissent " précise Spence, principal responsable de l’instrument CRAter.

En positionnant les détecteurs de radiation de CRater derrière des épaisseurs variables d’un plastique spécial qui offre une densité et une composition similaires à celles de tissus humains, Spence et ses confrères obtiendront des données de toute première importance. En effet, à l’exception de rapides allers-retours sur la Lune durant le programme Apollo, la plupart des activités spatiales humaines ont eu lieu dans la très proche banlieue terrestre, là où le champ magnétique terrestre offre encore une protection naturelle relativement efficace. En orbite terrestre basse, les radiations spatiales les plus dangereuses sont relativement rares. C’est une très bonne chose pour les occupants de la Station Spatiale Internationale ou de la navette spatiale, mais cela laisse les scientifiques avec beaucoup d’interrogations quant aux effets réels des radiations sur les tissus humains. CRater permettra d’y répondre.

Lorsque l’on s’éloigne du cocon terrestre, les radiations proviennent de toutes les directions à la fois. Sur la Lune, vous pourriez vous attendre à ce que le danger ne vienne pas du sol, la masse de la Lune étant censée faire écran aux radiations venant du dessous. Et bien si.

Lorsque les rayons cosmiques en provenance du fin fond de la galaxie entrent en collision avec les atomes de la surface lunaire, ils y déclenchent de mini réactions nucléaires qui libèrent encore plus de rayonnement sous la forme de neutrons énergétiques. La surface elle-même devient radioactive !

Alors finalement, qu’est-ce qui est le pire pour les astronautes : les rayons cosmiques d’en haut ou les neutrons d’en bas ? Igor Mitrofanov, un scientifique de l’institut de recherches spatiales de Moscou et de l’agence spatiale fédérale russe, apporte à cette question une réponse qui fait froid dans le dos : " le pire, c’est les deux ".

Mitrofanov est le responsable de l’autre capteur de radiations qui prendra place à bord de LRO, LEND, pour Lunar Exploration Neutron Detector, soit détecteur de neutrons pour l’exploration lunaire. LEND est en partie financé par l’agence spatiale fédérale russe. En utilisant un isotope de l’hélium auquel il manque un neutron, LEND sera capable de détecter les neutrons baladeurs émanant de la surface lunaire, et pourra même mesurer leur énergie.

La première cartographie complète de l’émission de neutrons par la surface lunaire fut établie entre 1998 et 1999 par la sonde Lunar Prospector de la NASA. LEND améliorera la qualité de ces données en caractérisant l’énergie de ces neutrons, permettant de connaître la proportion exacte entre ceux de haute énergie (les plus dangereux) et de basse énergie.

Avec de telles données en main, les chercheurs et les ingénieurs seront en mesure de déterminer quel degré de protection devront offrir les scaphandres, quartiers de vie, véhicules et autres équipements dont se serviront les prochains marcheurs lunaires.

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