Thomas Berger nous en dit plus sur Helga et Zohar

Thomas Berger est spécialiste des radiations au Centre aérospatial allemand, DLR, et scientifique principal de l'expérience de radiation Matroshka - AstroRad (MARE - Matroshka AstroRad Radiation Experiment).

Le rayonnement cosmique est considéré comme le principal danger pour la santé des personnes voyageant vers la Lune et au-delà. Loin du champ magnétique terrestre et dans l'espace interplanétaire, l'impact sur le corps humain pourrait être jusqu'à 700 fois supérieur à celui de notre planète.

La radioprotection est un élément moteur de la conception d’Orion. Helga et Zohar, qui occuperont les sièges passagers lors d’EM-1, sont deux mannequins qui subiront les doses de rayonnement d'un survol lunaire.

Question : Comment Helga et Zohar sont-ils nés ?

Thomas Berger : L'idée d'une expérience de rayonnement à bord d'Exploration Mission-1 est née après une discussion avec Razvan Gaza de chez Lockheed Martin, principal contractant de la NASA pour Orion.

Razvan a contacté la communauté des radiations spatiales et s'est enquis des expériences possibles pour augmenter le rendement scientifique et contribuer à améliorer la sécurité des astronautes. Lockheed Martin travaillait déjà avec une start-up pour le développement du bouclier de protection contre les radiations « AstroRad ».

Après plusieurs itérations, nous avons soumis une proposition conjointe avec l’Agence spatiale israélienne (ISA) et, en 2017, la NASA nous a offert une opportunité de vol en tant que charge utile de recherche pour la première mission d’Orion autour de la Lune.

Q: Quels sont les défis de la construction des mannequins ?

T.B. : Ce sont des reproductions anatomiques de torses humains fabriqués à partir de matériaux plastiques pour imiter la densité des os, des tissus mous et des poumons. Ils sont constitués de 38 tranches et plus de 1 400 petits trous ont été forés pour accueillir de minuscules détecteurs de rayonnement qui cartographieront les doses de rayonnement.

Les différentes couches (Crédit : DLR)

Ils seront également équipés de détecteurs de radiations actifs récemment développés pour cartographier les radiations dans les organes et sur la peau. Au total, plus de 5600 capteurs passifs et 16 détecteurs de rayonnement actifs seront placés à l'intérieur et à l'extérieur de chaque mannequin.

Q: Est- ce que quelque chose de similaire a été fait pour mesurer le rayonnement sur Terre?

T.B. : Ce type de mannequin est largement utilisé sur Terre pour la planification du traitement du cancer dans les hôpitaux.

Le mannequin Matroshka

En outre, le mannequin, « Matroshka », a déjà mesuré les doses de rayonnement auxquelles les organes sont exposés à différents endroits, à l'intérieur et à l'extérieur de la Station spatiale internationale. Mais à la différence de ce dernier qui est masculin, Helga et Zohar seront les premiers mannequins féminins à s'envoler vers la Lune.

Matroshka dans l'ISS

Q: A quelle dose les humains sont-ils généralement exposés sur Terre, dans l’ISS et aux abords de la Lune ?

T.B. : La dose de rayonnement à bord de la station spatiale est en moyenne 250 fois plus élevée qu'à la surface de la Terre. Dans l'espace interplanétaire, nous ne disposons pas de la protection fournie par le champ magnétique terrestre et les doses peuvent être beaucoup plus élevées - jusqu'à 700 fois plus !

Q: Quel est l'impact sur le corps humain en termes de rayonnement cosmique et de particules solaires éventuelles ?

T.B. : Nous devons faire face à deux sources de rayonnement dans l'espace. La première est le rayonnement cosmique galactique - un «fond de rayonnement» global modulé par le cycle solaire. Le rayonnement cosmique est toujours présent et constitue également la principale source de rayonnement responsable d'une possible augmentation du risque de cancer lors de missions de longue durée.

La deuxième source sont les événements imprévisibles d'éjection de particules solaires. Ces événements génèrent une dose de rayonnement élevée en peu de temps, ce qui conduit à ce que l’on appelle le «mal des radiations», s’il n’y a pas assez de protection disponible. Nous aurons donc besoin d'un abri « anti-tempête » à l'intérieur de notre vaisseau spatial et d'une radioprotection supplémentaire pour protéger les astronautes de ces violents excès de rayonnement.

Tableau comparatif des niveaux de rayonnement. Crédits: DLR / T. Berger

Q: Quel est l'état actuel de l'expérience? Et quelle est la prochaine?

T.B. : Helga et Zohar sont actuellement au DLR, à Cologne, en Allemagne. Nous travaillons sur les prototypes de la structure qui les reliera aux sièges trois et quatre du module d'équipage d'Orion.

Tous les détecteurs de rayonnement actifs sont en cours d'étalonnage et de tests dans le bâtiment d'accélérateur à ions lourds (HIMAC - Heavy Ion Medical Accelerator Facility) à Chiba, au Japon. Ces détecteurs seront ensuite placés dans les organes simulés des mannequins.

Q: Comment cette  collaboration  internationale fonctionne-t-elle ?

T.B. : MARE est vraiment une entreprise internationale. Nous avons des contributions de diverses agences spatiales (NASA, DLR et Agence spatiale israélienne) et de sociétés (Lockheed Martin et StemRad). Le projet bénéficie également de nombreuses contributions d'universités et d'organismes de recherche du monde entier.

À titre d'exemple, tous les chercheurs participant à l’expérience « DOSIS 3D » de détections de rayonnement passifs à bord de la Station spatiale internationale participeront également à MARE. L’équipe fournira des détecteurs de radiations pour surveiller les doses sur la peau et dans les organes des deux mannequins.