Lors de la mission non habitée Artemis I, les capteurs embarqués dans la capsule Orion ont révélé que le débit de dose pouvait varier d’un facteur quatre selon l’endroit où l’on se trouvait à l’intérieur du véhicule. Ce constat change la manière d’aborder la question des radiations spatiales : on ne parle plus d’un risque uniforme, mais d’une exposition qui dépend de la position, de l’orientation de la capsule et de la durée du vol.
Exposition aux radiations en orbite basse : ce que montre la Station spatiale internationale
Les astronautes à bord de l’ISS bénéficient encore d’une protection naturelle. Le champ magnétique terrestre agit comme un bouclier qui dévie une grande partie des particules chargées. C’est la raison pour laquelle les équipages de la Station sont classés comme travailleurs exposés aux rayonnements, mais sans avoir subi, à ce jour, de problème aigu lié aux radiations.
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Le risque en orbite basse reste principalement celui d’une accumulation sur le long terme. Les séjours de six mois, comme ceux réalisés par Thomas Pesquet, augmentent la dose cumulée reçue par le corps. Les organes les plus sensibles (moelle osseuse, cristallin, système digestif) sont surveillés de près pendant et après chaque mission.
On distingue deux sources principales de rayonnement auxquelles les astronautes sont confrontés, même en orbite terrestre :
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- Les rayons cosmiques galactiques, produits par des étoiles mourantes dans des galaxies lointaines, qui traversent l’espace à une vitesse proche de celle de la lumière.
- Les particules solaires éjectées lors d’éruptions solaires, parfois violentes et imprévisibles.
- Les rayons piégés dans les ceintures de radiation terrestres (ceintures de Van Allen), que les véhicules spatiaux traversent lors de certaines manœuvres orbitales.
Radiations lors d’un voyage vers la Lune ou Mars : un autre niveau de risque
Dès qu’on quitte l’orbite basse, le bouclier magnétique terrestre ne protège plus. Les missions vers la Lune, et a fortiori vers Mars, exposent les équipages à des doses nettement supérieures. Le passage dans les ceintures de protons constitue un moment critique du trajet, comme l’ont confirmé les mesures d’Artemis I.
Pendant cette mission, les instruments ont montré que l’orientation du véhicule pouvait réduire la dose reçue d’environ moitié. Ce résultat ouvre une piste opérationnelle : en ajustant l’attitude de la capsule lors de la traversée des zones les plus irradiantes, on diminue significativement l’exposition sans ajouter de blindage supplémentaire.
Les tempêtes solaires, l’aléa le plus redouté
Une éruption solaire majeure peut projeter en quelques heures un flux de particules capable de délivrer une dose dangereuse à un équipage non protégé. Sur l’ISS, on dispose de zones-refuges plus blindées. En transit vers la Lune ou Mars, cette option est limitée par la masse et le volume de la capsule.
C’est pourquoi la recherche s’oriente vers des solutions de protection ciblée plutôt que vers un blindage intégral du véhicule, qui serait trop lourd à lancer.
Gilet AstroRad et protection ciblée des organes radiosensibles
Le gilet AstroRad, testé lors d’Artemis I sur un mannequin instrumenté, illustre cette approche. Au lieu de blinder toute la capsule, on protège les organes les plus vulnérables : moelle osseuse, poumons et organes digestifs.
Les simulations associées à ce test indiquent que ce type d’équipement pourrait réduire de manière significative la dose reçue lors d’événements solaires majeurs. Les résultats varient selon le scénario et le modèle utilisé, mais le principe est validé : cibler la protection sur les tissus radiosensibles plutôt que tout blinder.
Ce choix de conception a des implications directes sur la masse embarquée. Chaque kilogramme économisé sur le blindage peut être réaffecté à du matériel scientifique ou à des consommables. Pour une mission longue vers Mars, cet arbitrage devient déterminant.
Fiabilité des modèles de prévision des doses en mission spatiale
Prévoir la dose que recevra un équipage avant le départ repose sur des modèles numériques complexes. Une étude publiée en 2025 dans npj Microgravity a comparé, en conditions aveugles, les prédictions de ces modèles aux mesures réelles réalisées durant Artemis I, dans des configurations de blindage variées.
Les résultats montrent que les modèles de rayonnement prédisent correctement les doses dans des configurations très différentes. Cette validation renforce la confiance des agences spatiales dans leur capacité à dimensionner la protection des futurs équipages, y compris pour des architectures de véhicules qui n’existent pas encore.
Vers une évaluation personnalisée du risque
Tous les astronautes ne réagissent pas de la même façon aux radiations. L’âge, le sexe biologique et les antécédents médicaux influencent la sensibilité individuelle. Les agences spatiales travaillent à affiner les limites d’exposition en tenant compte de ces facteurs, plutôt que d’appliquer un seuil unique à l’ensemble des équipages.
Cette personnalisation du risque pourrait modifier la sélection et la rotation des équipages pour les missions de longue durée. Un astronaute ayant déjà cumulé une dose élevée lors de précédents séjours sur l’ISS pourrait se voir attribuer un rôle différent, ou une position dans le véhicule où l’exposition est plus faible.
Effets des radiations spatiales sur le corps humain à long terme
Les particules cosmiques de haute énergie traversent les cellules et endommagent l’ADN. Le risque principal à long terme reste l’augmentation du risque de cancer. Les études menées sur les astronautes après leur retour sur Terre cherchent à quantifier cette augmentation, mais les cohortes restent petites, ce qui limite la portée statistique des résultats.
D’autres effets sont documentés ou suspectés : cataracte précoce, altérations du système cardiovasculaire, perturbation du système nerveux central. Sur des missions de plusieurs mois vers Mars, l’accumulation de ces dommages cellulaires pose une question qui n’a pas encore de réponse définitive.
Les astronautes souffrent donc bien de radiations, mais le degré et les conséquences dépendent étroitement de la destination, de la durée du séjour et des protections disponibles. Avec les données recueillies lors d’Artemis I et les prochaines missions habitées, la gestion de ce risque passe d’une approche généraliste à une stratégie par zone, par organe et par individu. C’est probablement la condition pour que les vols au-delà de l’orbite terrestre restent viables sur le plan médical.
