En route vers les étoiles: le danger des voyages dans l'espace

L'homme a toujours cherché à surmonter l'inconnu. Pendant des milliers d'années, les découvertes géographiques ont été faites à la limite, mais le transport et l'équipement ont toujours souffert un peu plus que le découvreur - les navires se sont brisés dans une tempête, le convoi de nourriture est tombé dans l'abîme, le traîneau a gelé dans la glace et l'homme a continué de se déplacer et de se diriger vers son objectif.

Lorsqu'il n'y avait pas de taches blanches sur la planète, nous avons commencé à penser à l'espace. Les programmes d'exploration de la Lune et de Mars ne sont pas de la fiction, mais l'avenir inévitable. Derrière eux, des vols lointains vers les étoiles les plus proches. Plus une personne s'éloigne de la Terre, plus elle rencontrera de difficultés en cours de route. Nous avons franchi une étape au-delà de laquelle n'est pas la technologie, mais les gens eux-mêmes connaissent des surcharges transcendantales.

Quelles menaces nous attendent dans l'espace et quelles technologies nous permettront de survivre - nous en reparlerons plus tard.

La vie sans gravité

Le 6 septembre 1522, le navire battu Victoria est retourné en Espagne - le seul des cinq navires de l'expédition Magellan dans le monde, sur lequel 18 des 260 membres d'équipage ont navigué. Le célèbre marin a été tué par les indigènes de l'île de Mactan dans la province philippine de Cebu.

L'histoire avec Magellan montre bien les risques qu'un chercheur qui ose voyager vers des terres inconnues comporte. Mais les voyageurs en chemin ne sont pas tombés sur quelque chose de complètement inconnu. En voyageant vers les étoiles (et en volant vers les planètes les plus proches), nous devrons créer une nouvelle science - la biomédecine spatiale.

Les astronautes voyageant vers Mars peuvent se casser les os et souffrir de lithiase urinaire, ils souffriront d'insomnie et de dépression, et à long terme - de décès par cancer. C'est pourquoi divers groupes de recherche testent actuellement diverses hypothèses sur l'ISS. Nous devons savoir à l'avance comment un long séjour dans l'espace affecte le corps humain et la psyché.

En raison de la réaction de l'appareil vestibulaire, des nausées se produisent, une sensation de désorientation se manifeste. Même pour les pilotes avec un système nerveux fort, pour qui les irritations de l'appareil vestibulaire lors de la voltige sont professionnelles, des troubles d'orientation graves peuvent survenir , accompagnés de pannes émotionnelles et névrotiques. Il est connu que les astronautes se sentent bien les premières heures après leur entrée en orbite, après quoi la plupart d'entre eux ont des effets associés au manque de gravité. Après quelques jours, l'adaptation se produit et les phénomènes désagréables disparaissent.

Nous avons évolué en tant qu'organismes droits. Notre corps a été construit pendant des millions d'années sous l'influence de la gravité. Nos os et nos muscles se sont développés, résistant aux effets du champ gravitationnel, et ont parfaitement appris à interagir avec le monde extérieur.

Avec la microgravité, le corps commence à échouer. Le système cardiovasculaire est conçu pour pomper le sang contre la gravité. Par exemple, dans les veines des jambes, il existe des clapets anti-retour qui empêchent l'accumulation de sang dans les jambes, mais il n'y en a pas dans les vaisseaux du haut du corps. Sans gravité, le sang monte vers la poitrine et la tête, ce qui fait gonfler le visage des astronautes et augmenter la pression. Rester sous gravité zéro pendant plus de 6 mois entraîne une perturbation du système circulatoire. Par exemple, il y a eu une violation de l'échange de gaz dans les capillaires, à la suite de quoi beaucoup moins d'oxygène a été fourni aux tissus et aux organes.

Avant l'introduction du programme de soutien physique en orbite, les astronautes ont connu une période particulièrement difficile. Après 18 jours de vol sur le vaisseau spatial Soyouz-9, le cosmonaute Andriyan Nikolaev a enregistré une diminution de 12% du volume cardiaque. Le tissu osseux a perdu du potassium et du calcium, s'est desserré. La composition du sang a changé: l'hémoglobine a diminué de 25%, le nombre de globules rouges - de 20% et le nombre de plaquettes - de 50%.

Les astronautes commencent littéralement à perdre leurs propres os. Tout d'abord, le corps élimine le calcium et le phosphore, ce qui entraîne un affaiblissement progressif des os et un risque accru d'ostéoporose. La perte de masse osseuse peut atteindre 1,5% par mois, et la récupération après le retour sur Terre prend au moins trois à quatre ans.

Le calcium ne quitte pas seulement les os - il est entraîné dans le sang et l'urine, ce qui peut entraîner une lithiase urinaire. Tout cela se produit dans les premiers jours du vol . Mais le vol vers Mars prendra près d'un an, et après l'atterrissage, l'équipage devra agir sans assistance.

En raison de l'absence de compression gravitationnelle, la colonne vertébrale s'allonge, ce qui entraîne des maux de dos. Les muscles du dos sont considérablement dégradés lors de leur séjour dans l'espace, diminuant de 19%. Plus de la moitié de l'équipage de l'ISS s'est plaint de maux de dos. Les astronautes sont quatre fois plus susceptibles que les gens ordinaires d'avoir une hernie discale.


À l'aide d'ultrasons, les scientifiques testent des méthodes non invasives pour évaluer et mesurer la pression intracrânienne des astronautes. Image: NASA

Un autre problème grave est les problèmes de vision. La raison, selon les études, est une augmentation du volume de liquide céphalo-rachidien. Pour cette raison, la pression augmente et le fluide serre d'abord le nerf optique dans le boîtier, puis le long des espaces entre les fibres du nerf optique dans le globe oculaire. En conséquence, l'hypermétropie se développe.

Il existe maintenant plusieurs façons de résoudre le problème de la microgravité. Les cosmonautes à bord de l'ISS s'entraînent sur des simulateurs pendant environ deux heures par jour, neutralisant la dégradation des os, des muscles et des vaisseaux sanguins. La meilleure solution est la gravité artificielle. Théoriquement, il est tout à fait possible de le créer sur un navire. Pratiquement - alors que trop de ressources sont nécessaires.

Le rayonnement

Curiosity dispose d'un instrument RAD embarqué pour déterminer l'intensité de l'exposition aux radiations. Il s'agit du premier appareil conçu pour collecter des données sur les formes nocives de rayonnement à la surface de Mars.

Une exposition à long terme au rayonnement cosmique peut affecter très négativement la santé humaine. Sur Terre, nous sommes protégés des rayons cosmiques, car l'atmosphère et le champ magnétique de la planète agissent comme un bouclier, inhibant les particules élémentaires et les noyaux atomiques. Il vaut mieux ne pas rencontrer de telles particules - elles entraînent des dommages à l'ADN, des mutations cellulaires et le cancer. Et quand nous arriverons sur Mars, nous devrons vivre avec la pensée que la planète n'a pas de couche d'ozone - rien ne protège contre le rayonnement ultraviolet.

La dose quotidienne de rayonnement spatial sur l'ISS est de 1 mSv, soit un millième de sievert. En comparaison, 1 sievert de radiation est associé à une augmentation de 5,5% du risque de cancer. En général, pas si effrayant. Tout empire lorsque nous quittons la magnétosphère terrestre. Pendant le voyage, les astronautes seront soumis à différents types d'études. Les particules subatomiques de haute énergie volant du Soleil et les rayonnements ionisants provoqués par une explosion de supernova détruisent très probablement les tissus biologiques. En plus du cancer, ils peuvent également provoquer des cataractes et la maladie d'Alzheimer.

Lorsque ces particules tombent dans la coque de la coque d’un navire, certains atomes métalliques se désagrègent, émettant des particules encore plus rapides; c'est ce qu'on appelle le rayonnement secondaire.

Les données d'une autre étude montrent que l'absence d'un champ magnétique protecteur réduit les fonctions cognitives d'une personne (vitesse de réflexion, capacité d'apprentissage, etc.) et provoque une exacerbation des réactions allergiques.

La solution au problème? Les scientifiques développent des moyens de réduire l'exposition, par exemple en utilisant divers matériaux de protection dans la peau du navire. Mais pour l'instant, la seule solution que nous avons est la vitesse de vol. Plus nous arriverons rapidement sur la planète rouge, moins les astronautes en souffriront.

L'isolement

Dans le cadre d'une expérience scientifique pour préparer des vols vers Mars, six personnes ont vécu dans une maison en forme de dôme à Hawaï pendant un an.

La maladie mentale est un autre gros risque pour les astronautes. La maladie mentale est difficile à détecter et encore plus difficile à guérir.

Vivre à bord d'un navire est très ennuyeux. Toute votre activité consiste en des répétitions de routine intégrées dans le programme de travail. Les tâches monotones et répétitives conduisent à l'apathie, à la perte d'intérêt, à la négligence et aux erreurs.

Un autre risque est lié à la compatibilité psychologique. Vous devez vivre dans une zone limitée en compagnie de personnes que vous avez peut-être rencontrées quelques mois avant le début.

Les cosmonautes, en tant que personnes bien entraînées et très motivées, ne sont pas enclins à se plaindre ou à exprimer brusquement leurs émotions. Par conséquent, il est difficile de reconnaître les signes de stress psychologique dans un groupe de superprofessionnels. Sur Terre, ils peuvent ne pas être conscients de problèmes réels jusqu'à ce qu'une explosion émotionnelle se produise, ou, plus probablement, notre spécialiste de classe se retire tranquillement et plonge dans la dépression.



C'est pourquoi des expériences sont menées dans lesquelles les gens sont enfermés les uns avec les autres dans la même pièce. La NASA a lancé le projet Hawaii Space Exploration Analog and Simulation, en Russie, elle a organisé le Mars-500, une expérience pour simuler un vol habité vers Mars, qui a duré 519 jours.

Les deux expériences ont montré une bonne communication entre les membres d'équipage, une facilité d'interaction et une préparation au travail en équipe à n'importe quel intervalle de temps. Le plus gros problème psychologique auquel les expérimentateurs étaient confrontés était l'ennui, mais cela ne mettait pas en péril l'ensemble de la mission.

Cependant, les données obtenues ne peuvent pas être qualifiées d'objectives. Les conditions expérimentales sont trop éloignées d'un véritable vol interplanétaire. Tout participant peut refuser à tout moment une nouvelle participation et quitter le complexe, contrairement à un véritable vol vers Mars. Chaque participant savait qu'il était sur Terre (et ne mourrait pas dans un espace sans air), et la simulation n'a continué que tant qu'il le voulait lui-même. De plus, aucun des participants n'a souffert de vraies maladies auxquelles les astronautes pouvaient s'attendre sur le chemin de Mars.
Le problème n'a pas de solution unique. Il faudra des mois de tests et une sélection psychologique minutieuse pour préparer l'équipe. Et une autre question importante à résoudre: est-ce d'envoyer dans l'espace un groupe de personnes de même sexe ou des représentants de sexes différents?

Créatures vivantes de l'espace

Les bactéries se sentent bien sur l'ISS et, évidemment, voleront avec nous sur Mars, puis plus loin. Dans le même temps, l'apesanteur peut supprimer certaines fonctions immunitaires, ce qui rend les gens plus vulnérables aux maladies.

La microflore dans les stations spatiales essaie activement de manger tout ce qu'elle peut. Il suffit d'avoir une humidité et des nutriments élevés pour que les bactéries et les champignons commencent à manger l'isolant en plastique, se développent sur le verre et l'endommagent avec les acides sécrétés pendant la croissance.

La vie trouvera toujours son chemin - les organismes vivent même sur la peau extérieure de l'ISS.
Une équipe de scientifiques dirigée par Brian Krushian de la NASA a étudié comment un séjour prolongé dans l'espace affecte le fonctionnement du système immunitaire humain. Il s'est avéré que le système immunitaire des personnes qui étaient en apesanteur depuis environ six mois a mal fonctionné: leur capacité à produire des lymphocytes T a diminué, leur nombre de leucocytes a diminué et leur capacité à reconnaître les micro-organismes et cellules étrangers a été déprimée. Ce sera un problème grave si des bactéries dangereuses sont à bord.

Évidemment, nous ne pourrons pas détruire toutes les bactéries (pour cela, il faudrait aussi détruire les gens), mais cela vaut la peine de travailler davantage dans le domaine du maintien de l'immunité.

Gros problèmes dans un grand espace

Le plus grand test dans l'espace est les mutations dans le corps, dans lesquelles le système immunitaire échoue, et les médicaments n'aident pas, car le métabolisme a changé sous l'influence de la microgravité.

Comment gérer les mutations et autres problèmes? À ce jour, il n'y a pas de solution toute faite pour éliminer tous les dangers des voyages dans l'espace, mais il existe plusieurs concepts pris en charge par Elon Musk. En particulier, le problème du rayonnement cosmique peut être résolu à l'aide de la couche optimale de protection de la coque, «renforcée» par le champ magnétique autour du navire, déviant le flux de particules chargées. De plus, la recherche de médicaments anticancéreux efficaces se poursuit.

Vous pouvez simplement voler plus rapidement vers Mars lui-même - des moteurs avec une augmentation de l'impulsion spécifique par des ordres de grandeur ont commencé à être développés il y a plus d'un demi-siècle, et avec un financement et une organisation du travail appropriés, ils peuvent être mis en œuvre. Mais de très grands efforts sont nécessaires - par conséquent, personne ne vole en vacances sur la lune au début du 21e siècle, bien que les écrivains de science-fiction aient écrit à ce sujet il y a de nombreuses années.