De nouvelles recherches mettent en évidence les risques que le rayonnement spatial fait peser sur l’exploration de la Lune et de Mars, en se concentrant sur les récents événements de particules énergétiques solaires. L’étude met en évidence les différents degrés de protection naturelle contre ces rayonnements sur Terre, sur la Lune et sur Mars, et souligne l’importance de développer un blindage efficace pour la sécurité des astronautes lors des futures missions spatiales.
Les rayonnements spatiaux posent un défi majeur aux ambitions humaines d’exploration spatiale, en particulier dans les missions vers la Lune et Mars. Ce rayonnement provient principalement de particules énergétiques solaires (SEP) produites par les éruptions solaires, qui peuvent augmenter considérablement les niveaux de rayonnement et constituer une menace pour la santé des astronautes.
De plus, des événements intenses de particules solaires de haute énergie peuvent déclencher des améliorations du rayonnement au sol (GLE), augmentant encore les niveaux de rayonnement à la surface des corps célestes.
L'équipe de recherche dirigée par le professeur Guo Jingnan de l'Université des sciences et technologies de Chine, Académie chinoise des sciences, a collaboré avec des chercheurs d'Allemagne, de Bulgarie et des États-Unis pour se concentrer sur l'analyse d'un événement SEP survenu le 28 octobre 2021, suffisamment énergétique pour déclencher un événement GLE à la surface de la Terre.
De plus, cet événement de particules à haute énergie a été détecté par la mission lunaire Chang'e-4 sur la surface lunaire et par le rover Curiosity sur la surface martienne.
Il s'agit du premier événement GLE détecté à la surface de trois corps planétaires. En combinant des méthodes de mesure et de modélisation, l’équipe a examiné les risques potentiels de radiation posés par les SEP auxquels les humains pourraient être confrontés à l’avenir sur la Lune et sur Mars. Les résultats ont été récemment publiés dans la revue Geophysical Research Letter.
Protection terrestre du SEP
Le champ magnétique terrestre et l'atmosphère protègent contre les particules chargées spatiales de faible énergie. Le GLE étudié par l’équipe, appelé GLE73, est l’événement GLE le plus récent jamais détecté. Alors que le blindage de la Terre atténue le risque, la Lune et Mars ne disposent pas d’une protection similaire.
La Lune ne possède pas de champ magnétique global ni d’atmosphère, ce qui la rend vulnérable aux particules SEP. La mission lunaire chinoise Chang'e 4 et le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA ont observé l'événement GLE73, mais les doses de rayonnement mesurées étaient dans les limites de sécurité.
Cependant, les résultats de simulation indiquent que sans protection adéquate, les futures missions lunaires pourraient être confrontées à des risques de radiation liés à environ un événement SEP sur cinq, ce qui constituerait en outre une menace sérieuse pour la vie des astronautes.
Le défi des radiations sur Mars
Mars, située entre la Lune et la Terre, ne possède pas de champ magnétique global mais possède une fine atmosphère qui absorbe les particules de haute énergie. Les instruments à bord d'ExoMars TGO de l'ESA et du MSL de la NASA ont observé le récent événement GLE73, montrant des niveaux de rayonnement sur l'orbite de Mars environ 30 fois plus élevés qu'à la surface.
Cela indique que l’atmosphère martienne a une forte capacité à absorber les rayonnements provoqués par le SEP. Cependant, son effet de protection contre les rayons cosmiques galactiques (GCR) de fond est limité. Les simulations montrent que les événements GLE passés sur la surface martienne restent inférieurs au seuil du syndrome de radiation aiguë (ARS).
Cependant, les événements de rayonnement solaire extrême à haute énergie qui se produisent en route vers Mars ou en orbite autour de Mars présentent des risques de rayonnement importants pour les futures missions dans l’espace lointain.
En résumé, lorsque les particules énergétiques du Soleil atteignent la Terre, la Lune et Mars, leur destin et les effets de leurs radiations ne sont pas les mêmes. Les détections récentes d’événements SEP à la surface de la Lune et de Mars soulignent la nécessité de relever ces défis. Par conséquent, des recherches plus approfondies et des mesures de protection efficaces sont cruciales pour la sécurité des astronautes.