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Médecine spatiale opérationnelle
Comment les rayonnements affectent-ils le corps humain dans l'espace?
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Qu'est-ce que le rayonnement?
On appelle rayonnement un flux d'énergie qui traverse l'espace ou la matière sous forme d'ondes ou de particules. Sur Terre, à quels types de rayonnements les humains sont-ils exposés?
Il existe deux types :
le rayonnement ionisant naturel de sources cosmiques (p. ex., rayonnements galactiques, solaires) et de sources terrestres (p. ex., matière radioactive retrouvée dans les roches, le radon);
le rayonnement de sources artificielles (p. ex., imagerie par rayons X à des fins de diagnostic, réacteurs nucléaires).
À quels types de rayonnements les humains sont-ils exposés dans l'espace?
Image rayons X à faible énergie d'une éruption solaire. Ce phénomène éjecte des particules solaires nocives qui représentent un type de rayonnement spatial. (Source : Yohkoh Soft X-Ray Telescope, gracieuseté de la NASA)
On compte trois types de rayonnements spatiaux :
les rayons cosmiques galactiques (RCG) provenant de l'extérieur du système solaire;
les particules solaires éjectées lors d'éruptions solaires;
les rayons piégés par le champ magnétique terrestre.
Sur Terre, ces types de rayonnements ne constituent pas une grande menace pour la santé parce que l'atmosphère et le champ magnétique terrestres nous protègent de la plupart des rayons provenant de l'espace. Les astronautes qui évoluent en orbite basse sont également protégés par l'atmosphère et le champ magnétique de la Terre. Toutefois, les rayonnements deviennent pour eux beaucoup plus problématiques lorsqu'ils quittent ces zones de protection pour aller vers la Lune ou vers Mars, par exemple.
Les effets des rayonnements sur le corps humain
Le rayonnement cosmique 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 des problèmes de santé aigus ou à long terme.
Certains problèmes aigus, tels des changements sanguins, la diarrhée, la nausée et les vomissements, ne sont pas graves et se guérissent. D'autres, par contre, sont beaucoup plus sévères et peuvent endommager le système nerveux central ou même causer la mort.
L'exposition aux rayonnements spatiaux n'entraîne généralement pas d'effets aigus, à moins d'être exposé à d'importantes éruptions solaires qui produisent de fortes doses de rayonnements. La principale source de préoccupation au sujet des rayonnements spatiaux porte sur leurs effets à long terme sur les astronautes. Parmi ces effets à long terme, on compte les cataractes, les risques accrus de cancer et la stérilité. Certains effets sur la santé peuvent sauter une génération et se manifester chez les descendants de la personne exposée qui leur aurait transmis des gènes ayant subi une mutation.
Les types de problèmes de santé qui se manifestent sont déterminés par la durée de l'exposition aux rayonnements, par la vulnérabilité de l'astronaute aux rayonnements et par d'autres variables. L'exposition aux rayonnements dépend des facteurs suivants :
altitude de l'engin spatial;
degré de protection offert par l'engin spatial ou la combinaison spatiale;
durée de la mission;
durée et intensité de l'exposition;
type de rayonnements.
La vulnérabilité aux rayonnements varie en fonction de la sensibilité de la personne exposée, de l'âge, du sexe ou de l'état de santé. D'autres variables, comme l'impesanteur ou la température corporelle, peuvent affaiblir le système immunitaire et agir sur la façon dont les tissus et les organes réagissent aux rayonnements.
Doses limites d'exposition des astronautes aux rayonnements spatiaux
Un comité international traitant des questions médicales concernant les astronautes de la Station spatiale internationale (ISS), formé du Groupe multilatéral des activités médicales de la station (ISS MMOP) et de son Groupe de travail sur les rayonnements (RHWG), est chargé d'établir les doses limites auxquelles peuvent être exposés les astronautes du laboratoire orbital. Les normes sont établies en fonction des recommandations formulées par la Commission internationale de protection radiologique (CIPR) (anglais seulement) et le National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP) (anglais seulement). Lorsqu'ils dépassent la limite établie pour la durée de leur carrière, les astronautes courent plus de risques de développer des problèmes de santé. On leur interdit alors de participer à des vols spatiaux. La limite d'exposition des astronautes canadiens pendant leur carrière est la même que celle qui est recommandée pour les travailleurs canadiens du secteur radiologique, comme les techniciens en radiologie. Les limites d'exposition pour les intervalles de 30 jours et d'un an assurent une protection contre les effets aigus de l'exposition aux rayonnements, tandis que les limites établies pour une carrière entière visent la protection contre les effets à long terme.
Limites d'exposition pour divers organes - Astronautes de l'Agence spatiale canadienne (ASC) (Sv)
Intervalles d'exposition
Organes sanguinoformateurs
Oeil
Au cours d'une carrière
Méthodes de prévention de la surexposition
Les médecins de vol et les scientifiques suivent continuellement le degré d'exposition des astronautes pour s'assurer qu'ils ne dépassent pas les limites établies. Lorsqu'ils sont en mission dans l'espace, les astronautes font l'objet d'une surveillance 24 heures sur 24 par le Space Radiation Analysis Group (SRAG) (anglais seulement) du Centre de contrôle de mission de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) à Houston, au Texas. Le SRAG analyse attentivement les données d'exposition fournies par les détecteurs de rayonnements à bord de la station spatiale et achemine les résultats à l'équipe médicale chargée de veiller sur la santé et la sécurité des astronautes. Les planificateurs de missions utilisent ces données ainsi que les prévisions sur les risques de rayonnement obtenues de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) (anglais seulement) pour faire en sorte que les activités présentant un potentiel élevé d'exposition aux rayonnements, comme les sorties extravéhiculaires, aient lieu pendant les périodes où les niveaux de rayonnement cosmique sont les plus faibles. Ces mesures ont pour but ultime de conserver les niveaux d'exposition sous les limites établies. Par conséquent, on s'applique à maintenir le niveau d'exposition au niveau le plus bas possible.
L'ASC appuie présentement la mise au point de nouveaux dosimètres canadiens appelés détecteurs à bulles et dosimètres MOSFET pour mieux suivre et évaluer les doses de rayonnements auxquelles les astronautes sont exposés.
Projets sur le rayonnement spatial
EVARM : un petit transistor qui enregistre les niveaux de rayonnement - Utilisation des dosimètres MOSFET pour mesurer le degré d'exposition des astronautes aux rayonnements spatiaux lors de sorties extravéhiculaires
Why is space radiation an important concern for human spaceflight? (anglais seulement) - Explication détaillée des effets des rayonnements sur le corps humain
What is Space Radiation? (anglais seulement) - Informations supplémentaires sur les différents types de rayonnements
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