Comment les ballons préparent-ils les voyages vers Mars ?

Publié par Adrien le 04/06/2021 à 09:00
Source: CNES
Avec les ballons évoluant dans la stratosphère, les scientifiques disposent d'un véhicule idéal pour tester les effets des radiations cosmiques sur le corps humain et trouver des protections efficaces.


Campagne de ballons du CNES sur la base de Timmins, au Canada. Crédits: CNES - Grimault Emmanuel.

C'est une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) récente pour les ballons stratosphériques, jusque-là surtout utilisés pour réaliser des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) à très haute altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau...) dans le domaine de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) et de la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) ou des expériences d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer...) et d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...). Depuis 2019, ces ballons embarquent également des expériences de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) destinées à préparer les futures missions d'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) humaines lointaines.

Une des difficultés auxquelles seront confrontés les équipages voyageant vers la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du...), et plus encore vers Mars, sera en effet le haut niveau de radiations auquel ils seront exposés en s'éloignant de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...). Ces niveaux bien plus élevés que sur l'ISS, associés à des séjours dans l'espace plus longs, nécessiteront des mesures de protection adaptées, telles que des blindages renforcés sur les vaisseaux et les installations. Encore faut-il savoir quel matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) protège le plus efficacement le corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) contre les rayonnements. C'est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) des recherches menées par les scientifiques de l'Inserm avec le support du CNES. Les ballons stratosphériques ont en effet la capacité d'emporter des échantillons de cellules humaines protégées par différents blindages à différents niveaux de l'atmosphère jusqu'à 40 km d'altitude.

Selon Stéphane Louvel, chef de mission ballons au CNES, "Cela permet d'exposer les échantillons aux radiations et d'en caractériser l'impact de retour au sol après avoir maintenu les cellules à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) constante de -16°C durant tout le vol."


Stéphane Louvel, chef de mission ballons au CNES. Crédits: CNES.

Une nouvelle campagne en 2021 en Suède

Le premier vol réalisé en 2019 depuis la base de Timmins, au Canada, avait un double objectif: évaluer la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) subi lors d'une exposition dans la stratosphère (La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la...) et étudier les lésions que les radiations provoquent sur l'ADN de fibroblastes humains, qui sont des cellules de tissus solides et plutôt radio-résistantes, avec différents types de protection. Cette expérience a mis en évidence que les cellules non protégées subissaient beaucoup plus de radiations que ce que l'on pensait, et que parmi les blindages testés, le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et...) se révélait moins protecteur que d'autres matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) comme l'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13....). Cet été, l'expérience Bernadotte embarquée dans la campagne de ballons qui se déroulera à Kiruna, en Suède tentera d'affiner ces résultats.


Guillemette Gauquelin-Koch, responsable des sciences de la vie au CNES. Crédits: CNES.
Selon Guillemette Gauquelin-Koch, responsable des sciences de la vie au CNES, "On sait que les cancers radio-induits peuvent toucher (Le toucher, aussi appelé tact ou taction, est l'un des cinq sens de l'homme ou de l'animal,...) différents organes. L'objectif sera cette fois de mener les mêmes observations sur des cellules de cristallin, d'os et de coeur, que l'on sait moins radiorésistantes que les fibroblastes, pour voir lesquelles sont les plus endommagées. Les ballons sont très bien adaptés à ce type de recherches."

Un 3e vol devrait se dérouler dans les années à venir depuis le Brésil, afin d'atteindre des zones au niveau de l'Atlantique Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) où les radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se...) sont encore plus fortes. Ces expériences successives permettront de déterminer les meilleurs matériaux non seulement pour le blindage des vaisseaux, mais aussi pour la composition des futures combinaisons spatiales.

Campagne de ballons, mode d'emploi

L'expérience Bernadotte sur les radiations n'est qu'une des facettes de la campagne 2021 à Kiruna, en Laponie suédoise. A l'image d'un satellite (Satellite peut faire référence à :), chaque ballon embarque sur sa nacelle plusieurs instruments scientifiques pour le compte de différents laboratoires de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...). "Les expériences n'ont pas nécessairement de rapport les unes avec les autres. Les seules contraintes sont qu'elles ne se polluent pas mutuellement, qu'elles aient besoin du même profil de vol et que l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) ne dépasse pas une tonne ( La tonne représente différentes unités de mesure ; Une tonne est un grand et large...)", explique Stéphane Louvel, chef de mission au CNES. La campagne, qui s'étend sur environ un mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...), totalise 4 vols représentant en tout une vingtaine d'instruments. Présent sur la base avec une équipe de 25 personnes et près de 80 tonnes de matériel, c'est le CNES qui assure toutes les opérations de préparation des ballons et des nacelles, de lâcher, de pilotage et de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) jusqu'à la récupération des ballons.

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