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Radi-N2 : détecter le rayonnement spatial pour en révéler les risques

Science de la santé

L'expérience Radi-N2 a fait appel à des détecteurs à bulles, une technologie canadienne qui permettra de mieux protéger les membres d'équipage en orbite terrestre basse ou en mission dans l'espace lointain.

Contexte

Depuis la Terre, le Soleil semble une source de lumière plutôt constante. En réalité, c'est une boule de gaz très active qui bouillonne continuellement. Le Soleil produit constamment de la chaleur et de la lumière visible. Toutefois, il produit aussi du rayonnement sous la forme de puissants flux de particules à haute énergie. Heureusement, l'atmosphère et la magnétosphère de la Terre nous protègent en grande partie de ce danger.

Mais ce n'est pas le cas pour ceux qui vivent et travaillent dans l'espace. Les astronautes à bord de la Station spatiale internationale (SSI) risquent plus d'être exposés au rayonnement et d'en recevoir de plus fortes doses que s'ils étaient sur Terre.

Le rayonnement neutronique est l'un des plus graves. Il représente environ 30 % du rayonnement reçu par les astronautes dans la Station. Il peut causer des cataractes, des dommages à la moelle osseuse ou même le cancer si l'exposition est prolongée.

Dans l'expérience Radi-N2, le rayonnement neutronique a été mesuré avec des détecteurs à bulles. Ces tubes de la taille d'un doigt étaient remplis d'un gel polymère transparent qui contenait des gouttelettes de liquide. Lorsqu'une gouttelette était heurtée par un neutron à haute énergie, elle se vaporisait, ce qui créait une bulle visible qu'on pouvait compter.

Radi-N2 : Détection du rayonnement neutronique à bord de la SSI

L'astronaute de l'Agence spatiale canadienne (ASC) Chris Hadfield explique ce qu'est l'expérience Radi-N2 et montre les détecteurs à bulles utilisés à la SSI. (Sources : ASC, NASA.)

Objectifs

Les objectifs de l'expérience Radi-N2 étaient les suivants :

Radi-N2 et vous

L'ASC s'est associée à l'organisme Parlons sciences pour que des élèves puissent prendre part à un projet unique avec l'astronaute canadien David Saint-Jacques pendant sa mission de six mois à bord de la SSI.

Des classes d'un bout à l'autre du Canada ont participé à Radi-N2 et vous. Les élèves ont mesuré les niveaux de rayonnement neutronique sur Terre à l'aide de détecteurs à bulles et comparé leurs données avec celles collectées par David Saint-Jacques dans la Station.

Déroulement

L'expérience Radi-N2 pouvait être menée selon deux procédures, en fonction de la situation. Lorsqu'un astronaute canadien se trouvait à bord de la Station, il procédait comme suit.

  1. L'astronaute récupérait une série de huit détecteurs à bulles en réserve à bord de la Station.
  2. Les tubes étaient insérés dans le lecteur automatique. Les bulles qui s'y trouvaient déjà étaient comptées pour en soustraire le nombre à la fin de l'expérience.
  3. L'astronaute plaçait six des huit détecteurs à des endroits déterminés autour de la Station. Un autre détecteur était porté par l'astronaute pour mesurer la dose qu'il recevait. Le dernier était placé dans son compartiment-couchette. Tous les détecteurs restaient en place pendant une semaine.
  4. Après cette période de sept jours, l'astronaute remettait les détecteurs dans le lecteur automatique. Les données relevées à bord étaient ensuite utilisées par les scientifiques au sol pour calculer la dose de rayonnement à laquelle la Station avait été exposée.

Quand il n'y avait pas de Canadiens à la Station, un des membres d'équipage plaçait les huit détecteurs à bulles autour du laboratoire orbital.

 Résultats

Les premiers résultats de Radi-N2 montrent que les astronautes de la SSI reçoivent généralement des doses de rayonnement neutronique de 150 microsieverts par jour, soit des centaines de fois plus que ce qu'on reçoit sur Terre. L'étude a révélé qu'il n'existe que des différences mineures dans les doses de rayonnement entre les sept modules du segment américain de la SSI. Elles sont toutefois généralement plus faibles dans les compartiments-couchettes qu'ailleurs dans la Station.

Selon les chercheurs, les données de Radi-N2 devraient contribuer aux futures missions d'exploration spatiale habitées, notamment vers la Lune et vers Mars. Bien connaitre le rayonnement neutronique dans l'espace pourrait orienter les futures stratégies visant à atténuer l'exposition à ce rayonnement, en particulier l'intégration de contremesures dans la conception du blindage et des engins spatiaux.

Les améliorations apportées à la mesure des doses de rayonnement auxquelles les astronautes sont exposés dans l'espace seront aussi d'une grande utilité sur Terre. Par exemple, on continuera d'utiliser des détecteurs à bulles pour surveiller le rayonnement neutronique dans plusieurs endroits, comme dans les centrales nucléaires et les établissements médicaux.

Saviez-vous que le Soleil suit un cycle « saisonnier »? En effet, le cycle solaire dure environ 11 ans, avec un minimum et un maximum d'activité.

Pendant l'activité solaire maximale, des éruptions peuvent se produire. Ces jets puissants de particules et de gaz sont parfois une source de rayonnement intense. Les éruptions solaires et les autres types d'éjections sont à l'origine des superbes aurores boréales, mais ils peuvent aussi causer des coupures d'électricité, la défaillance de satellites et même la panne du système de géolocalisation par satellite (GPS) et de systèmes de télécommunications.

David Saint-Jacques répartit en divers endroits de la Station les détecteurs à bulles de l'expérience canadienne Radi-N2. (Source : ASC/NASA.)

Détecteur à bulles en apesanteur dans la SSI. (Source : NASA.)

Dates

Une version antérieure de l'expérience, Radi-N, a eu lieu en pendant la mission Expedition 20/21 de Robert Thirsk à la Station spatiale.

Radi-N2 a commencé en , durant la mission Expedition 34/35 de Chris Hadfield à la Station. L'expérience s'est terminée en .

Développeurs

Avec le soutien de l'ASC, l'entreprise Bubble Technology Industries de Chalk River, en Ontario, a conçu et fabriqué les détecteurs à bulles utilisés dans l'espace.

L'expérience Radi-N2 était une collaboration entre l'ASC et :

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