De nouveaux matériaux de blindage pour les missions spatiales habitées

Les qualités respectives de divers matériaux destinés à protéger les spationautes des rayonnements cosmiques ionisants ont pu être testées au cours de la mission spatiale Foton-M2.

Parti de Baïkonour le 31 mai 2005, le satellite Foton-M2 est revenu sur Terre le 16 juin de la même année, conformément à son programme de vol. Il emportait avec lui la capsule Biopan, un instrument multi-usages destiné aux expériences d’exposition à l’environnement spatial. Biopan permet entre autres d’étudier les effets des rayonnements solaires et cosmiques sur la matière organique.

Cette fois-ci, la capsule abritait deux expériences impliquant l’Institut atomique autrichien (Atominstitut der Österreichischen Universitäten). L’expérience LETVAR (Linear Energy Transfer Variations), développée par l’Institut atomique autrichien et l’Institut allemand de médecine spatiale et aéronautique (Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin), cherchait à tester l’efficacité de quatre matériaux : l’aluminium, d’une part ; trois polymères, d’autre part. Leur capacité à atténuer et absorber les rayonnements cosmiques a été quantifiée grâce à des mesures par thermoluminescence de la dose totale de rayonnement reçu et de la dose traversant effectivement chaque matériau. Les effets du rayonnement cosmique et de son atténuation sur les systèmes biologiques et électroniques pourront alors être estimés.

De fait, les rayonnements nuisent à la santé des spationautes, en induisant des mutations bénignes ou cancérigènes, et ils provoquent des dysfonctionnements dans l’électronique de bord. Or le problème sera encore plus criant à l’avenir, la durée des missions spatiales habitées s’allongeant (missions interplanétaires), tandis que les systèmes électroniques embarqués se complexifient. C’est pourquoi il importe de trouver des matériaux de blindage plus performants que l’aluminium : les plastiques testés, conçus par Bayer MaterialScience, permettraient de réduire le poids des boucliers de 30% à niveau de protection égal.

Dans le même esprit, les expériences RADO (Radiation Dosimetry) étudient la pénétration des rayons cosmiques par le biais de cinq méthodes distinctes. Elles s’intéressent surtout à la mesure du rayonnement en profondeur et derrière de fines couches de protection, composées de téflon ou de verre. Dans l’expérience impliquant l’Autriche, RADO-HTR (RADO - High Temperature Ratio), les détecteurs utilisés, composés de cristaux de fluorure de lithium, seront portés à haute température à l’issue du vol : leur courbe de luminescence permettra d’identifier la nature de particules cosmiques ayant atteint les détecteurs.

Pour en savoir plus :

• Norbert Vana, Michael Hajek, Thomas Berger, Manfred Fugger, Peter Hofmann (2006). ‘Novel shielding materials for space and air travel’, Radiation Protection Dosimetry, 120(1-4):405-409, doi:10.1093/rpd/nci670
• Atominstitut der Österreichischen Universitäten, Technische Universität Wien, Stadionallee 2, AT-1020 Wien, tél. : +43 1 58801 141 202, fax : +43 1 58801 141 99, office@ati.ac.at, https://ati.tuwien.ac.at/