II - LES PROBLEMES LIES AUX RADIATIONS

A - L'Espace source de Radiation

      

          Les radiations regroupent l'ensemble des rayonnements, c'est à dire des flux d'énergie qui traversent l'espace ou la matière sous forme d'ondes ou de particules. Il existe des radiations cosmiques  (constituées des rayons alpha et beta) et des radiations solaires (constituées de rayons gamma et X).
Les radiations cosmiques  sont des particules énergétiques spatiales parvenant jusqu'à nous de manière isotrope (de toutes les directions), depuis l'espace. Les particules solaires, émises par le Soleil, sont bien plus énergétiques que les radiations cosmiques mais sont plus rares, elles se produisent en effet moins d'une fois par an. C'est ce que l'on appelle le vent solaire. Parce qu'elles sont bien plus énergétiques, ces radiations sont donc plus dangereuses pour l'Homme. 
      Les radiations sont dîtes ionisantes, en effet, elles produisent des ions par modification du nombre d'électrons d'un atome ou par scission d'une molécule. La dose reçue par l'Homme se calcule en milisievert ou en REM. La vitesse de ces particules est très élevée. Elles peuvent atteindre une vitesse de 0,99 fois la vitesse de la lumière. Les radiations sont majoritairement composées de protons (85%) mais aussi d'atomes plus lourds. Ainsi, la plupart des particules traversent aisément les blindages des vaisseaux spatiaux. C'est le cas des radiations X et gamma mais pas des radiations alpha et beta. Ces dernières possèdent une faible force de pénétration, ce qui fait qu'elles sont arrêtées par des matériaux de petite épaisseur .

        Sur Terre, ces rayonnements ne menacent pas la santé de l'Homme, car l'atmosphère, ainsi que le champ magnétique de la Terre, nous protègent de la plupart de ces rayons en les stoppant. Les astronautes qui évoluent en orbite basse autour de la Terre sont également protégés. Cependant, lorsqu'ils quittent ces zones de protection,  notamment pour rejoindre la planète rouge, les rayonnements deviennent dangereux et problématiques pour l'astronaute puisque l'atmosphère et le champ magnétique ne les protègent plus. 

     Ce graphique indique la dose annuelle de rayonnement que recevrait un astronaute exposé aux rayons cosmiques d'origine galactique. La dose de rayonnement est  exprimée en milisieverts, unité qui pondère la quantité de rayons reçus par leur pouvoir ionisant. Selon les normes internationales, les personnes qui travaillent dans le domaine nucléaire ne doivent pas recevoir plus de 20 milisieverts par an. Les astronautes évoluant dans l'espace interplanétaire, lors d'un voyage vers Mars par exemple,  recevraient une dose environ dix fois supérieure. Les radiations de la ceinture de Van Allen, qui entoure la Terre peuvent aussi infliger des lourds dommages aux astronautes mais la durée d'exposition à ces sources est brève.

                                                          B- Un danger pour le corps humain


         Le rayonnement solaire constitue l'un des principaux risques pour la santé durant un vol spatial. Le danger réside dans le fait que ce rayonnement émet suffisamment d'énergie pour modifier ou briser les molécules d'ADN. Ce qui peut endommager ou tuer une cellule. Il peut en résulter de graves problèmes de santé à long terme.  Suite à la ionisation des atomes présents dans l'espace par les rayons , des électrons sont libérés et traversent le système solaire à grand vitesse. Durant ce trajet, les électrons libérés entrent en contact avec d'autres électrons formant de nouveaux ions. Ils sont capables de traverser les blindages de la navette spatiale. De plus, ils peuvent facilement traverser les tissus, déchirer les cellules d'un homme et fracasser la molécule d'ADN entraînant l'apparition de défauts dans le code génétique,  rendant possible une mutation voire la mort de la cellule. Cela peut se traduire de différentes façons :
   - Par ionisation d'un atome constituant la molécule d'ADN modifiant la structure de l’ADN. C'est l'effet direct.
   - Par ionisation des molécules d'eau (H2O) provoquant des radicaux libres. Les radicaux libres sont des molécules qui peuvent se retrouver dans l'organisme et  s'accoupler à des éléments de nos cellules. Dans l'opération, ils peuvent détruire des cellules saines de notre organisme, et provoquer des modifications structurelles des molécules d’ADN. C'est l'effet indirect.
     Une cellule ainsi endommagée peut devenir cancéreuse ou bien non fonctionnelle.  Le système immunitaire de la cellule tente alors de rétablir les dommages, ce qui est dans la majorité des cas efficace. Si cette réparation n'est pas réalisée par la cellule lorsque des dégâts sont trop importants, une mutation ou bien une mort cellulaire se produit. La mort cellulaire se produit durant le cycle cellulaire à savoir au cours de la mitose. En effet, tant qu'une cellule ne se divise pas, elle reste fonctionnelle. Les cellules sont bien plus sensibles durant la mitose qu'en interphase. On parle donc de mort retardée. En plus d'une mort cellulaire, des inflammations sur les personnes concernées apparaissent.

       

   Lorsqu'un organisme entier est irradié à une dose élevée pendant un temps court, on observe une suite de symptômes qui dépendent de la dose reçue. Cette suite de symptômes appelé syndrome d’irradiation aiguë comporte trois phases.

    - La Pordrome est caractérisée par des vomissements, de la diarrhée, de la nausée, et de l’anorexie.

     - La phase latente, pendant laquelle les symptômes disparaissent.
     - Les trois syndromes. Le syndrome hématopoïétique durant laquelle on observe une diminution du nombre de cellules sanguines circulantes. Le syndrome gastro-intestinal. La phase latente est plus courte que pour le syndrome hématopoïétique. Enfin, le syndrome neurovasculaire. La phase latente ne dure que quelques heures, des tremblements et des convulsions sont observées conduisant au coma puis à la mort en deux à trois jours.