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Campagne de ballons du CNES sur la base de Timmins, au Canada. Crédits: CNES - Grimault Emmanuel.
C'est une activité récente pour les ballons stratosphériques, jusque-là surtout utilisés pour réaliser des observations à très haute altitude dans le domaine de la physique et de la chimie de l'atmosphère ou des expériences d'astronomie et d'astrophysique. Depuis 2019, ces ballons embarquent également des expériences de biologie destinées à préparer les futures missions d'exploration humaines lointaines.
Une des difficultés auxquelles seront confrontés les équipages voyageant vers la Lune, et plus encore vers Mars, sera en effet le haut niveau de radiations auquel ils seront exposés en s'éloignant de la Terre. 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 protège le plus efficacement le corps humain contre les rayonnements. C'est tout l'objet 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 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 de rayonnement subi lors d'une exposition dans la stratosphère 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 se révélait moins protecteur que d'autres matériaux comme l'aluminium. 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.
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 où les radiation 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, chaque ballon embarque sur sa nacelle plusieurs instruments scientifiques pour le compte de différents laboratoires de recherche. "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 ne dépasse pas une tonne", explique Stéphane Louvel, chef de mission au CNES. La campagne, qui s'étend sur environ un mois, 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 jusqu'à la récupération des ballons.
