Le prochain défi pour atteindre Mars: le corps humain

De la NASA Programme Lune vers Mars au projet ambitieux d’Elon Musk d’envoyer un million de personnes sur Mars d’ici 2050, la course est lancée pour mettre des pieds humains sur la planète rouge. Avec des fusées et une robotique de plus en plus sophistiquées, les défis technologiques qui s’opposent à cet objectif s’érodent rapidement.

Mais il pourrait y avoir un autre problème qui entrave les projets visant à emmener des gens hors de la planète et à les envoyer explorer le reste du système solaire. Des choses étranges arrivent au corps humain dans l’espace, et nous allons devoir trouver des moyens de résoudre ces problèmes médicaux. si nous voulons pouvoir envoyer des astronautes dans des missions de longue durée comme les plusieurs années que pourrait durer une mission sur Mars exiger.

Digital Trends s'est entretenu avec le cardiologue de l'University College de Londres, le Dr Rohin Francis, qui a réalisé des études en médecine spatiale, sur la façon dont les corps humains réagissent à une habitation à long terme dans l'environnement spatial et sur ce que cela pourrait signifier pour les missions habitées Mars.

Ce que nous savons du corps humain dans l'espace

Lorsqu’il s’agit de missions spatiales, deux principaux facteurs influencent le corps humain: la microgravité et les rayonnements ionisants.

À l’heure actuelle, nous disposons de nombreuses recherches sur les effets de l’apesanteur sur le corps, issues d’années d’études sur le Station spatiale internationale (ISS), et nous savons qu'être en microgravité pendant des mois ou des années entraîne toute une série de problèmes médicaux. Effets secondaires.

Ces résultats sont étayés par ce que l’on appelle des études analogiques, dans lesquelles des environnements à faible gravité sont simulés sur Terre. «La majorité des recherches sur la microgravité utilisent des analogues de la microgravité», explique Francis. « Ce sont des gens qui sont payés pour rester au lit pendant des semaines ou des mois d’affilée. C’est la meilleure façon dont nous disposons pour simuler la microgravité sur Terre.

Des programmes comme le Le programme d’alitement de l’Agence spatiale européenne permet aux chercheurs d'étudier les effets de la microgravité en gardant les volontaires dans un lit incliné vers la tête, ce qui crée des effets similaires à la microgravité du sang et des liquides se précipitant vers la tête et à la fonte musculaire loin.

Qu’arrive-t-il aux corps en faible gravité ?

L’atrophie musculaire est l’un des effets les plus problématiques d’une exposition à long terme à la microgravité, car les muscles n’ont pas besoin d’exercer de force pour contrecarrer la gravité et rester droits. Au fil du temps, les muscles du corps se dépérissent, ce qui entraîne des problèmes majeurs lorsque les astronautes retournent dans l’environnement de pleine gravité de la Terre. C’est pourquoi les astronautes à bord de l’ISS s’entraînent pendant deux heures chaque jour, pour faire travailler leurs muscles autant que possible.

D'autres problèmes causés par la microgravité incluent la perte de densité osseuse: les estimations des effets potentiels d'une mission sur Mars indiquent que les astronautes pourraient perdre jusqu'à la moitié de leur masse squelettique, Francis » a déclaré, tout en soulignant que ces estimations sont purement spéculatives – tout comme la perte de capacité cardiovasculaire, les problèmes de sinus et la vue réduite en raison de changements dans la forme du corps. globe oculaire.

Ce ne sont là que quelques-uns des symptômes découverts par La NASA dans son étude jumelle historique, dans lequel l'astronaute Scott Kelly a passé un an dans l'espace avant de comparer sa physiologie à celle de son frère jumeau identique, Mark Kelly.

« Vous obtenez une redistribution des fluides, de sorte que vous obtenez cette partie supérieure du corps très gonflée et cette tête gonflée. Auparavant, on pensait que la pression dans la tête augmentait, ce qui poussait contre l'arrière du globe oculaire. On a constaté chez les astronautes une réduction de l’apport sanguin et une atrophie du nerf optique, ce qui pourrait être dû à une augmentation de la pression intracrânienne », a déclaré Francis. Cependant, des données récentes suggèrent que la pression dans la tête n’est pas la cause principale de la réduction de la vue. Il se pourrait qu’un autre mécanisme encore inconnu soit à l’origine de ces problèmes.

Lorsqu’il s’agit de passer encore plus de temps dans l’espace, en termes de décennies ou de vies, un problème médical encore plus important se pose: la reproduction. "Nous ne savons pas dans quelle mesure le processus de fécondation serait efficace en microgravité", a déclaré Francis. Des études ont montré que les spermatozoïdes humains nagent moins efficacement en microgravité que sur Terre. Ainsi, « même les spermatozoïdes atteignant l’ovule peuvent être significativement affecté. » Des recherches récentes sur la reproduction chez les souris en apesanteur ont montré qu'elles pouvaient réussir à concevoir, mais qu'elles fait une fausse couche.

Il n’est peut-être même pas possible que des humains soient conçus loin de la Terre, ce qui freine la perspective de construire une colonie à long terme hors de la planète.

Qu’en est-il de la gravité sur Mars ?

Une question qui reste encore à résoudre est de savoir comment exactement la recherche menée dans l'environnement d'apesanteur de l'ISS s'appliquera à l'environnement de faible gravité de Mars, où la gravité est d'environ 38 % de celle de Terre. Il se pourrait qu’il existe un seuil de force gravitationnelle en dessous duquel les corps commencent à éprouver des problèmes médicaux. Ou bien, il pourrait s’agir d’une relation linéaire, de sorte que les effets sur les astronautes sur Mars seraient moindres que les effets sur les astronautes sur l’ISS. Tant que nous n’aurons pas plus de données sur cette relation, il n’y aura aucun moyen d’en être sûr.

"La gravité martienne pourrait en fait être suffisamment forte pour prévenir bon nombre de ces problèmes", a déclaré Francis. « Si vous avez une certaine gravité, même si elle est moindre que sur Terre, et que vous combinez cela avec des contre-mesures telles que des exercices, cela peut être acceptable. C’est le voyage là-bas qui est considéré comme le principal défi.

Être à la surface de Mars pourrait maintenir la condition des astronautes, ou même récupérer une partie de la masse musculaire et squelettique perdue au cours du voyage. "Jusqu'à présent, les estimations sont basées sur les astronautes soumis à la microgravité, car nous ne savons pas comment prendre en compte les six mois qu'ils pourraient passer à la surface."

L’éléphant dans la pièce: les rayonnements ionisants

Grâce à des années d’expérience dans les environnements de microgravité, les agences spatiales ont développé des stratégies pour atténuer et résoudre la plupart des problèmes médicaux qu’ils provoquent. Mais un tout autre problème se pose lorsque les humains commencent à explorer l’espace au-delà du champ magnétique protecteur de la Terre. En dehors de ce refuge, tout ce qui se déplace dans l’espace est bombardé de dangereux rayons cosmiques. Les seules missions habitées qui sont sorties de ce refuge sont les missions lunaires, mais celles-ci n'impliquaient que des expositions aux radiations pendant des semaines, plutôt que des mois ou des années.

Nous savons que les rayons cosmiques peuvent endommager les composants électroniques délicats. C’est pourquoi les engins spatiaux conçus pour voyager au-delà de la magnétosphère terrestre disposent d’un blindage pour protéger leurs composants. Mais ces mêmes rayons sont potentiellement mortels pour les humains, et nous commençons tout juste à comprendre comment ils pourraient affecter le corps humain. Par exemple, des recherches menées sur des souris ont montré que l'exposition aux rayonnements peut affecter non seulement le corps mais aussi le cerveau, et peut même conduire à des changements de comportement tels qu'une augmentation des taux d'anxiété.

L’exposition aux radiations n’est pas quelque chose dont les effets peuvent être atténués de la même manière que l’atrophie musculaire. La seule façon de protéger les astronautes des radiations est de construire des structures physiques qui les protégeront. « Les radiations seront probablement le principal obstacle », a déclaré Francis. « D’un point de vue biologique, vous ne pouvez rien faire pour vous protéger des radiations. Cela dépendra vraiment de la conception et de l’ingénierie du navire plutôt que de la biologie ou de la médecine.

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