Quels sont les risques de l’espace pour les humains ?

Ce n’est une sur­prise pour per­sonne, les humains ne sont pas équi­pés natu­rel­le­ment pour vivre dans l’espace. L’explorer demande une grande quan­ti­té d’adaptations tech­niques, des années d’entraînement, sans comp­ter un moral et un phy­sique d’acier. Le pre­mier envoi d’un humain dans l’espace a été effec­tué le 12 avril 1961, lorsque You­ri Gaga­rine fit son – seul – tour de la Terre dans la cap­sule sovié­tique Vostok.

Très ponc­tuelle au début, la pré­sence humaine dans l’espace est per­ma­nente depuis deux décen­nies grâce (sur­tout) à la célèbre Sta­tion Spa­tiale Inter­na­tio­nale où se relayent conti­nuel­le­ment des astro­nautes de dif­fé­rents pays pour tra­vailler dans, mais aus­si à l’extérieur, de la station.

On parle sou­vent du milieu spa­tial comme étant très dan­ge­reux, mais quels sont les risques de s’aventurer dans ce milieu extrême ? Com­ment les réduit-on au maxi­mum ? L’accident spa­tial est-il envi­sa­geable ? Et quelle influence, fina­le­ment, a l’espace sur un être humain ?

Le prin­ci­pal pro­blème dans l’espace tient au fait qu’il n’y a pas qu’un dan­ger auquel faire atten­tion mais une mul­ti­tude de fac­teurs qui, s’ils ne sont pas cor­rec­te­ment pris en compte, peuvent tous mener à des situa­tions cri­tiques. Et nous l’avons appris dès les tout débuts de l’ère spatiale.

Un des pre­miers inci­dents est sur­ve­nu à peine 4 ans après le pre­mier vol de Gaga­rine (qui était res­té dans l’habitacle pres­su­ri­sé de son vais­seau tout le long de son voyage), lorsque son homo­logue Alexeï Leo­nov ten­ta la pre­mière sor­tie extra­vé­hi­cu­laire en sca­phandre. Après 10 minutes en-dehors du vais­seau, il décide de ren­trer mais s’aperçoit… que la pres­sion d’air à l’intérieur de son sca­phandre l’a tel­le­ment fait gon­fler qu’il ne rentre plus dans le sas. Il lui fau­dra prendre le risque de faire s’échapper l’air de sa com­bi­nai­son, rédui­sant de la pres­sion à 1/3 de pres­sion atmo­sphé­rique (au risque d’une embo­lie gazeuse) pour pou­voir enfin réin­té­grer la sécu­ri­té de son vaisseau.

Aujourd’hui, il n’y a plus de risque qu’un tel évè­ne­ment arrive, d’abord parce que les com­bi­nai­sons spa­tiales sont bien moins flexibles et élas­tiques que celle de Leo­nov, mais aus­si parce que les sca­phandres modernes fonc­tionnent sous une atmo­sphère d’oxygène pur, ce qui per­met de sou­mettre l’intérieur à une pres­sion bien moindre que celle que Leo­nov a connue.

Mais un sca­phandre spa­tial (appe­lé EMU « Extra­ve­hi­cu­lar Mobi­li­ty Unit » pour le modèle amé­ri­cain et « Orlan » pour le modèle russe) ne sert pas qu’à gar­der une atmo­sphère res­pi­rable et une pres­sion atmo­sphé­rique sup­por­table pour l’astronaute. Il per­met aus­si de se pro­té­ger d’une autre contrainte envi­ron­ne­men­tale extrême en milieu spa­tial : les températures.

En effet, dans le vide, sans air tiède pour « bras­ser » la tem­pé­ra­ture autour de l’astronaute, les écarts de tem­pé­ra­ture entre la face éclai­rée et la face sombre sont gigan­tesques. Les par­ties éclai­rées, sou­mises direc­te­ment au rayon­ne­ment du Soleil, peuvent mon­ter à 120 °C, alors que la tem­pé­ra­ture des par­ties à l’ombre peut chu­ter jusqu’à ‑100 °C.

C’est pour­quoi des cir­cuits de refroi­dis­se­ment par cir­cu­la­tion d’eau sont inté­grés à une des couches du sca­phandre, pour redis­tri­buer la cha­leur des par­ties chaudes aux par­ties froides et main­te­nir une tem­pé­ra­ture inté­rieure sup­por­table pour l’astronaute. Et tout va bien… tant que ce cir­cuit de refroi­dis­se­ment n’a pas de fuite.

Le 16 juillet 2011, alors qu’il est en-dehors de la Sta­tion Spa­tiale, l’astronaute ita­lien Luca Par­mi­ta­no de l’Agence Spa­tiale Euro­péenne sent de l’eau à l’arrière de son cou. En impe­san­teur, l’eau a un com­por­te­ment par­ti­cu­lier : elle se met en boule et flotte devant les astro­nautes amu­sés. Mais si elle touche la peau d’un humain, elle y reste col­lée, main­te­nue par une force appe­lée « ten­sion de sur­face »… ce qui n’est pas grave lorsqu’on dis­pose d’un chif­fon pour l’éponger, mais qui peut l’être beau­coup plus lorsqu’on est seul dans son sca­phandre, inca­pable de tou­cher son propre visage, et que l’eau s’accumule encore et encore, mena­çant de recou­vrir pro­gres­si­ve­ment les yeux, les narines ou la visière du sca­phandre.

Heu­reu­se­ment pour Luca, la sor­tie spa­tiale est immé­dia­te­ment avor­tée et, aidé de son par­te­naire, l’astronaute Chris­to­pher Cas­si­dy, il par­vient à ren­trer dans la Sta­tion les yeux fer­més, le micro puis les écou­teurs pro­gres­si­ve­ment éteints par la pro­gres­sion de l’eau. Une fois la pres­sion réta­blie dans le sas, l’équipage à bord entre en urgence, dévisse le casque et éponge enfin l’eau qui, après exa­men, venait bien du cir­cuit de refroidissement.

Le simple fait d’être en sécu­ri­té dans l’ISS n’empêche pas le corps humain de subir un cer­tain nombre de chan­ge­ments, à toutes les échelles (corps, organes, cel­lules, génétique).

Les désa­gré­ments com­mencent en géné­ral lorsque l’astronaute arrive à bord. Habi­tué à pom­per le sang vers le haut du corps pour contrer la gra­vi­té, le cœur conti­nue son tra­vail même lorsque l’humain en ques­tion est en impe­san­teur et ne res­sent plus son propre poids. Résul­tat, une tête rouge et gon­flée, carac­té­ris­tique de ces états de microgravité.

Cette conges­tion de la tête et, entre autres, des muqueuses nasales, gon­flées elles aus­si de sang, impacte direc­te­ment le goût de la nour­ri­ture consom­mée sur place. Dans une telle situa­tion, l’air cir­cule mal dans le nez. L’odorat étant une par­tie consé­quente de la sen­sa­tion du goût de ali­ments, ils perdent, de fait, une bonne part de leur saveur (cette perte sera com­pen­sée en par­tie par l’envoi de plats plus épi­cés que la moyenne).

La perte de masse mus­cu­laire, si elle n’est pas com­pen­sée par 2 heures de sport par jour, peut avoir de graves conséquences.

Mais l’impact sur le corps humain peut être plus pro­blé­ma­tique. En impe­san­teur, une simple pous­sée contre un mur suf­fit à vous pro­pul­ser de l’autre côté de la Sta­tion spa­tiale. De fait, on se sert bien moins de sa struc­ture mus­cu­laire que sur Terre. Il en résulte une perte de masse qui, si elle n’est pas com­pen­sée (ou au moins ralen­tie) par 2 heures de séances de sport par jour, peut avoir de graves consé­quences lors du retour sur Terre.

En paral­lèle de cette perte mus­cu­laire, les os deviennent aus­si plus fra­giles et cas­sants. Cette patho­lo­gie, géné­ra­le­ment réser­vée aux per­sonnes âgées sur Terre, est appe­lée ostéo­po­rose.
Même si cette décal­ci­fi­ca­tion osseuse est réver­sible une fois reve­nu au sol, une étude¹ menée sur 14 hommes et 3 femmes avant et après leur séjour dans l’espace mon­trait que même après 1 an de réédu­ca­tion, la résorp­tion de la struc­ture du tibia des astro­nautes était encore incom­plète. Et bien sûr, plus le séjour dans l’espace est long, plus le retour à la nor­mal est long.

Les effets médi­caux sur le corps humain lors d’un séjour pro­lon­gé en impe­san­teur sont nom­breux (sen­sa­tion de ver­tige à cause de dés­équi­libres dans l’oreille interne, chan­ge­ment de pres­sion ocu­laire pou­vant mener à des décol­le­ments de rétine, réten­tion uri­naire, cal­culs rénaux…), mais il reste un der­nier dan­ger à ne pas sous-esti­mer : l’effet des radiations.

Dans l’espace, les rayons cos­miques forment une pluie de par­ti­cules dites « ioni­santes » : une expo­si­tion pro­lon­gée à ces rayons peut cau­ser des chan­ge­ments macro­sco­piques (brû­lures, cata­racte) et micro­sco­piques (alté­ra­tion géné­tiques, sté­ri­li­té ou aug­men­ta­tion des risques de déve­lop­per un can­cer). Ces rayons cos­miques sont essen­tiel­le­ment com­po­sés de pro­tons, d’électrons et de noyaux d’atomes, pro­pul­sés dans l’espace par le Soleil (pour les rayons cos­miques de basse éner­gie) et d’autres phé­no­mènes beau­coup plus vio­lents comme des explo­sions d’étoiles mas­sives ou des trous noirs ava­lant de la matière (à l’origine des rayons cos­miques de haute énergie).

Des recherches inten­sives sont actuel­le­ment menées afin de pro­té­ger les astro­nautes de l’irradiation spatiale.

Sur Terre, nous sommes bien pro­té­gés de ces rayons cos­miques grâce a) à la magné­to­sphère ter­restre qui dévie une par­tie sub­stan­tielle de ce flux de par­ti­cules, et b) grâce à notre atmo­sphère qui arrête phy­si­que­ment le peu qui reste. Dans l’espace, on ne peut plus comp­ter sur la pro­tec­tion de l’atmosphère (qui se trouve à plus basse alti­tude), et si la magné­to­sphère joue encore un rôle pour l’ISS qui orbite seule­ment à 450 km d’altitude, il n’en sera pas de même lorsque les humains s’aventureront plus loin dans l’Univers, sur la Lune pro­chai­ne­ment, et sur Mars à plus long terme.

C’est pour­quoi des recherches inten­sives sont actuel­le­ment menées, à la fois sur les moyens de pro­té­ger les astro­nautes de cette irra­dia­tion spa­tiale, mais aus­si sur les outils pour mesu­rer cette dose de rayon­ne­ment reçue quo­ti­dien­ne­ment, ou encore sur les effets bio­lo­giques de ces radiations.

À ce pro­pos, l’une des « appré­cia­tions les plus com­plètes que nous ayons jamais eue de la réponse du corps humain à un vol dans l’es­pace » vient d’une remar­quable étude² réa­li­sée en 2015 sur 2 frères jumeaux (Mark et Scott Kel­ly) dont l’un est res­té dans l’espace 340 jours pen­dant que l’autre res­tait sur Terre. Il a alors été pos­sible de suivre ces deux hommes géné­ti­que­ment iden­tiques et d’observer pré­ci­sé­ment les chan­ge­ments opé­rés par le milieu spa­tial à dif­fé­rents niveaux (bio­chi­mique, immu­ni­taire, géné­tique, phy­sio­lo­gique etc…).

En conclu­sion, le séjour spa­tial altère nota­ble­ment les fonc­tions du corps humain, et si une grande majo­ri­té est res­tau­rée une fois reve­nu sur le plan­cher des vaches, beau­coup de tra­vail reste encore à faire pour créer un envi­ron­ne­ment spa­tial viable pour les humains sur le long terme.