Abstrait:
Le programme de recherche humaine de la NASA apporte depuis plus d'une décennie des réponses sur les effets de l'espace sur le corps humain. Depuis le début de l'ère spatiale il y a 60 ans, les astronautes ont séjourné dans l'espace pendant des périodes de plus en plus longues grâce à la mise en service de la Station spatiale internationale.
Aujourd’hui, la « privatisation » de l’espace a suscité des aspirations vers d’autres corps célestes ; on parle même d’établir des colonies humaines permanentes sur la Lune, Mars et d’autres planètes du système solaire dans les décennies à venir, initialement à des fins d’expérimentation, d’exploitation minière et, avec le temps, de « coloniser l’espace ».
Cela implique une compréhension plus approfondie du corps humain, de l'interaction entre le champ magnétique de notre corps, le champ magnétique terrestre et sa relation avec la gravité ; de ce qui arrive à notre corps lorsque nous sommes en apesanteur, de ce qui se passe avec le rayonnement cosmique et, enfin, de ce qui se passe avec le rayonnement artificiel émis par nos propres appareils, qui causent déjà des problèmes de santé sur Terre aujourd'hui.
Questions clés :
Le champ magnétique terrestre participe-t-il à l'équilibre électromagnétique de notre corps ? Si oui, que se passe-t-il lorsque nous voyageons à travers le système solaire ? Et lorsque nous atteignons d'autres planètes aux champs magnétiques d'intensité différente, quel est l'effet ? En apesanteur dans l'espace, sommes-nous plus vulnérables aux rayonnements non ionisants artificiels émis par nos transmissions et appareils électriques ? Des études préliminaires sur les astronautes montrent des effets biologiques palpables ; ces effets font-ils partie des nombreux effets biologiques négatifs induits par les émissions de pollution électromagnétique des équipements de télécommunications de la Station spatiale internationale ?
C'est fort possible. Et compte tenu des preuves et des types d'effets biologiques décrits par la NASA chez ses astronautes, on peut trouver des similitudes dans les observations des études médicales menées sur les rayonnements non ionisants provenant de sources artificielles, qui sont mises en évidence dans plus de 4 000 articles scientifiques.
Comme dirait la NASA : « L’espace est un endroit dangereux et hostile. » Une fois là-bas, vous serez isolé de votre famille et de vos amis, exposé à un type de radiation susceptible d’augmenter votre risque de cancer tout au long de votre vie, vous devrez survivre grâce à une alimentation riche en aliments lyophilisés, faire de l’exercice quotidiennement pour éviter la dégradation de vos muscles et de vos os, et vivre en confinement obligatoire avec très peu de personnes dans un tube métallique.
Les astronautes d'aujourd'hui explorent l'espace toujours plus loin lors de missions de plus longue durée et, avec l'arrivée du secteur privé, le tourisme spatial pourrait bientôt permettre aux vacanciers de découvrir la microgravité. Les voyages en orbite autour de la Terre, de la Lune et même de Mars seront bientôt possibles ; on peut donc dire que l'avenir des voyages spatiaux est prometteur. Mais quels sont les effets de ces voyages sur le corps humain ?
Les astronautes, les seuls à avoir connu ces conditions jusqu'à présent, sont confrontés à de nombreux dangers dans l'espace qui peuvent avoir des effets étranges sur le corps humain ; et différentes expériences menées sur eux ont montré que les radiations, l'absence de gravité et l'isolement peuvent tous avoir des impacts négatifs sur l'organisme.
Effets sur les fonctions corporelles
La NASA émet plusieurs avertissements à l'intention des personnes se préparant à un voyage spatial, en se basant sur les connaissances actuelles concernant le corps humain dans l'espace. L'absence de gravité n'entraîne pas seulement une perte osseuse et musculaire ; le passage à un champ gravitationnel différent peut également affecter l'orientation spatiale, la coordination œil-main, l'équilibre et la locomotion. Il peut même provoquer le mal de l'espace.
Comme le souligne la NASA, si vous ne faites pas d'exercice et ne mangez pas correctement, vous perdrez en force musculaire et en endurance, et vous subirez un déconditionnement cardiovasculaire, car flotter dans l'espace ne demande aucun effort. L'hydratation est un autre facteur délicat : les fluides corporels se déplacent vers le haut dans l'espace, ce qui peut entraîner un amincissement temporaire des jambes et une pression sur les yeux, causant des troubles de la vision.
Effets cérébraux
D'après un article publié par Space.com , des astronautes ont signalé des problèmes de vision après un voyage dans l'espace. Des examens médicaux effectués sur Terre ont révélé un gonflement de leurs nerfs optiques, ainsi que des hémorragies rétiniennes et d'autres anomalies structurelles au niveau des yeux. Les scientifiques soupçonnent que ces troubles visuels sont dus à une augmentation de la pression intracrânienne, ou pression dans la tête, durant les vols spatiaux.
Chelsea Gohd, de Space.com, a interviewé le Dr Larry Kramer, radiologue au Centre des sciences de la santé de l'Université du Texas à Houston, qui a déclaré que des chercheurs avaient trouvé des preuves que cette pression augmente effectivement en microgravité. « Dans cette étude, l'équipe a réalisé des IRM cérébrales (imagerie par résonance magnétique, une technique qui utilise des scanners spécialisés pour visualiser différentes parties du corps grâce à des champs magnétiques) sur 11 astronautes (10 hommes et une femme) avant et après leur voyage dans l'espace, et jusqu'à un an après leur retour. Ces images IRM ont montré qu'avec une exposition prolongée à la microgravité, le cerveau gonfle et le volume du liquide céphalo-rachidien, qui entoure le cerveau et la moelle épinière, augmente. »
De plus, Kramer et ses collègues ont constaté que l'hypophyse subit également des modifications en conditions de microgravité. Ils ont observé que la glande se comprime, change de hauteur et de forme, signe d'une augmentation de la pression intracrânienne.
Enfin, l'article indique que les chercheurs ont également constaté que l'œdème cérébral, associé à la compression de l'hypophyse et à la pression intracrânienne, persistait un an après le retour des astronautes de l'espace. Cette durée suggère que ces effets pourraient être durables.
Effets à long terme des rayonnements spatiaux sur la santé
D'après la NASA, le danger le plus important des voyages spatiaux réside dans les radiations spatiales. Par exemple, un véhicule se rendant sur Mars et un habitat martien nécessiteraient un blindage protecteur conséquent, mais même les parois les plus robustes seraient inefficaces contre certains types de radiations spatiales.
« À bord de la Station spatiale internationale, les astronautes reçoivent plus de dix fois le rayonnement auquel ils sont naturellement exposés sur Terre. Le champ magnétique et l'atmosphère de notre planète nous protègent des rayonnements cosmiques nocifs, mais sans eux, l'exposition à ces rayonnements dangereux est accrue » , indique la NASA dans son tableau de bord du Programme de recherche humaine.
Ainsi, au-delà de la protection électromagnétique terrestre, l'exposition aux rayonnements augmente potentiellement le risque de cancer. Ce type de rayonnement peut également endommager le système nerveux central, entraînant des effets immédiats et des conséquences à long terme, se manifestant par des troubles cognitifs, une diminution de la motricité et des changements de comportement.
Enfin, les radiations spatiales peuvent également provoquer nausées, vomissements, anorexie et fatigue. Les astronautes pourraient développer des maladies dégénératives des tissus telles que la cataracte, des maladies cardiaques et circulatoires.
Résumé des effets et un fait inexplicable
Les chercheurs mettent en évidence six changements biologiques chez tous les astronautes lors des vols spatiaux : le stress oxydatif (une accumulation excessive de radicaux libres dans les cellules du corps), les dommages à l’ADN, le dysfonctionnement mitochondrial, les modifications de la régulation des gènes, les modifications de la longueur des télomères (les extrémités des chromosomes, qui raccourcissent avec l’âge) et les altérations de la flore intestinale.
Comme le rapporte la MIT Technology Review , « Parmi ces six changements, le plus important et le plus surprenant pour les scientifiques était le dysfonctionnement mitochondrial. Les mitochondries jouent un rôle fondamental dans la production de l'énergie chimique nécessaire au bon fonctionnement des cellules et, par extension, des tissus et des organes. Les chercheurs ont constaté un fonctionnement mitochondrial anormal chez des dizaines d'astronautes et ont pu décrire ces changements en détail grâce à de nouvelles techniques génomiques et protéomiques. »
Afshin Beheshti, bioinformaticien à la NASA et auteur principal de l'une des études, estime que la suppression mitochondriale explique comment de nombreux problèmes rencontrés par les astronautes (tels que des déficiences du système immunitaire, des perturbations du rythme circadien et des complications organiques) sont liés les uns aux autres de manière holistique, car ils dépendent tous des mêmes voies métaboliques.
La MIT Technology Review indique que d'autres recherches portent sur les problèmes observés au niveau génétique. Par exemple, l'étude des jumeaux Kelly a montré que les télomères de Scott s'étaient allongés dans l'espace avant de retrouver leur longueur normale, voire de diminuer peu après leur retour sur Terre. Les télomères sont censés raccourcir avec l'âge ; un tel allongement est donc peu probable. De plus, l'étude des jumeaux n'a pas fourni suffisamment de données pour tirer des conclusions définitives quant aux causes et aux conséquences de ce phénomène.
Quelles conséquences cela aura-t-il pour les futures expéditions spatiales ?
Selon Mark Springel, assistant de recherche au département de pathologie de l'hôpital pour enfants de Boston, avec les technologies actuelles, une mission habitée vers Mars prendrait plus de deux ans et, selon des estimations prudentes, le simple voyage aller-retour pourrait durer de six à huit mois. Les mesures de radiation enregistrées par le rover Curiosity de la NASA lors de son voyage vers Mars suggèrent qu'avec les technologies actuelles, les astronautes seraient exposés à une dose minimale de 660 ± 120 millisieverts (une unité de mesure de la dose de radiation) pour un aller-retour. Étant donné que la limite d'exposition professionnelle des astronautes fixée par la NASA est légèrement supérieure (1 000 millisieverts), ces données récentes sont très préoccupantes.
« Hormis les données récentes sur les radiations, le séjour humain consécutif le plus long dans l'espace n'a duré que 438 jours, et l'on ne comprend pas encore pleinement comment le corps humain réagirait à un voyage aller-retour vers Mars. Les effets d'un vol spatial de longue durée pourraient être très complexes, ce qui nécessite de nouvelles disciplines capables d'étudier l'adaptation de l'être humain à des conditions pour lesquelles il n'est pas fait. L'exercice physique régulier, une alimentation adaptée et un traitement pharmacologique sont trois stratégies utilisées pour lutter contre le déconditionnement, mais une certaine baisse de la condition physique est inévitable » , a déclaré Springel sur le blog de l'Université Harvard .
Les scientifiques qui conçoivent les futures missions spatiales sont confrontés à un défi de taille : développer de nouvelles technologies capables de surmonter les limitations physiologiques des humains voyageant dans l’espace pendant une durée indéterminée. « Aujourd’hui, la recherche se concentre principalement sur le développement de technologies permettant d’atteindre Mars plus rapidement, de générer une gravité artificielle et de réduire l’exposition aux radiations. Si la représentation des voyages spatiaux dans la culture populaire relève en grande partie de la fiction, c’est peut-être la science-fiction qui permettra un jour à l’humanité de s’aventurer toujours plus loin dans “l’ultime frontière” », a conclu Springel.
Mes conclusions
Pour réussir des missions habitées dans l'espace de plus longue durée, il nous faut encore poursuivre la recherche et le développement des technologies nécessaires pour garantir la sécurité et le bien-être des astronautes exposés à la microgravité et aux radiations spatiales. Comme le suggère Springel, les films de science-fiction et nos fantasmes actuels pourraient constituer un premier pas vers l'exploration des possibles, la découverte de nouvelles choses et le développement de ce que nous considérons aujourd'hui comme impossible.
De plus, il nous faut encore trouver comment contrôler les émissions artificielles générées par les technologies actuelles utilisées par les astronautes afin d'éviter tout problème de santé supplémentaire, étant donné qu'ils ne sont pas protégés par le champ électromagnétique naturel de la Terre, qui maintient l'équilibre et les conditions naturelles auxquelles notre corps est habitué. Il faut considérer que, même à l'intérieur des champs magnétiques naturels de la Terre, les êtres humains subissent divers effets biologiques, des dommages génotoxiques et un stress oxydatif important en raison de ces rayonnements artificiels. Alors, vous êtes-vous déjà demandé comment ces effets pourraient se produire en l'absence d'un champ magnétique comme celui de la Terre ? C'est une question cruciale !
Par exemple, les ondes radio sont le seul moyen de communiquer avec un vaisseau spatial, c'est pourquoi les antennes et la propagation sont deux éléments essentiels de l'ingénierie spatiale. Il est important de rappeler que les ondes radio sont utilisées pour un large éventail d'applications dans l'exploration spatiale, comme les télécommunications, l'observation et la radionavigation. Afin de réaliser toutes ces applications sans engendrer de difficultés supplémentaires pour les astronautes, il est nécessaire de concevoir des antennes spécifiques, de mesurer précisément les effets de propagation et de trouver un moyen de les protéger de ces ondes.
Avec les progrès technologiques, il est fort probable que les nouveaux modèles de vaisseaux spatiaux utilisent des fréquences micro-ondes plus élevées et, face à des données plus volumineuses et plus lourdes à transmettre, privilégieront les ondes millimétriques. Ainsi, les astronautes de demain, y compris ceux ayant voyagé à bord de la Falcon 9 de SpaceX, seront davantage exposés aux micro-ondes qu'aux simples signaux radio des véhicules et fusées précédents. Parallèlement, la technologie Bluetooth sera vraisemblablement utilisée pour interconnecter les différents systèmes des combinaisons spatiales. En résumé, l'exposition des astronautes aux champs électromagnétiques artificiels sera très différente de ce que nous avons connu jusqu'à présent, et nous ignorons encore les conséquences potentielles.
Selon l' Agence spatiale européenne , la compatibilité électromagnétique est depuis longtemps un enjeu de performance crucial ; et, comme indiqué dans notre article précédent , les interférences électromagnétiques pourraient devenir plus importantes avec l'introduction de satellites de télécommunications à large bande de nouvelle génération intégrant plusieurs faisceaux ponctuels fonctionnant à des fréquences plus élevées, à l'instar du projet d'installation de la 4G sur la Lune.
Ce sont autant de choses que nous ignorons encore, et il nous faudra probablement de nombreuses années avant de trouver les meilleurs moyens de protéger nos astronautes et d'atteindre les objectifs des missions habitées. Mais pour poursuivre nos aventures spatiales en toute sécurité, il est essentiel d'approfondir la recherche, de développer de nouvelles technologies et d'être prêts à explorer différentes solutions.
Il est tout à fait possible, à mon avis, d'élaborer des normes plus rigoureuses en génie électronique et électrique afin de garantir l'application effective du principe ALARA (aussi bas que raisonnablement possible). Par ailleurs, il me semble indispensable de poursuivre les recherches, les apprentissages et les développements autour de technologies telles que SPIRO, afin d'explorer une nouvelle vision scientifique des matériaux capables de fonctionner comme des filtres passifs qui, sans bloquer les transmissions, les améliorent et les rendent biocompatibles.
Une fois de plus, je pense que nous devons créer une norme raisonnable et stricte pour toutes les entreprises qui se lancent dans la course spatiale, afin qu'elles puissent développer des technologies avec une vision propre sur le plan électromagnétique et des systèmes sans pollution électromagnétique.