Parmi les nombreux risques auxquels les astronautes sont confrontés lors de vols spatiaux long-courriers, un séjour prolongé en microgravité est l’un des plus importants pour la santé à long terme, avec des effets sur la vision, les os, les muscles et de nombreux autres aspects du corps.
Une solution pourrait être la gravité artificielle – un moyen de créer des forces similaires à celles de la Terre. pesanteur sur un vaisseau spatial, semblable à l’anneau rotatif géant du film de Stanley Kubrick de 1968 « 2001 : L’Odyssée de l’espace ».
Mais cette technologie arrivera-t-elle un jour, ou restera-t-elle de la science-fiction ?
« Il n’y a vraiment aucune raison pour que cela n’arrive pas », Torin Clarkprofesseur agrégé de génie aérospatial à l’Université du Colorado à Boulder, a déclaré à Live Science. « D’un point de vue technique, cela pourrait arriver dans un avenir très proche. »
En fait, la gravité artificielle a déjà presque fait son chemin vers l’espace. Le Module d’hébergement de centrifugeuse était une centrifugeuse prévue de 8,2 pieds de large (2,5 mètres) pour la Station spatiale internationale (ISS), mais le projet a été annulé en 2005 pour des raisons budgétaires.
« (La gravité artificielle) est l’une de ces choses – comme si tout d’un coup, elle est devenue très populaire, et puis tous les scientifiques de la NASA et tout le monde… ont beaucoup de financement pour comprendre comment réellement mettre en œuvre cela, et puis il meurt. » Ana Díaz Artilesprofesseur agrégé de génie aérospatial à la Texas A&M University, a déclaré à Live Science. « Et puis il revient, meurt et revient. J’ai traversé plusieurs de ces cycles depuis que je fais ça. »
Outre les préoccupations budgétaires, se posent des questions sur la manière dont une telle solution serait mise en œuvre.
« Tout le monde s’accorde à dire que c’est une bonne chose à faire. Le problème est que nous ne savons pas comment la mettre en œuvre », a déclaré Diaz Artiles. » De quelle quantité de gravité avez-vous besoin ? Quelle doit être la taille (de l’appareil) ? Combien de temps avez-vous besoin qu’il dure ? Et combien de temps devez-vous l’utiliser ? Devrions-nous utiliser la gravité continue ou une centrifugeuse à court rayon, quelque chose où vous entrez et sortez ? »
Les chercheurs disposent de trois approches principales pour créer une gravité artificielle. L’une est l’idée classique de la science-fiction : un anneau géant qui fait tourner l’ensemble des quartiers d’habitation des passagers afin qu’ils vivent et travaillent sous des forces similaires à la gravité terrestre.
« Vous avez un rayon relativement long, ce qui signifie que vous n’avez pas besoin de tourner très vite pour créer la gravité », a déclaré Diaz Artiles. « Mais c’est énorme. Vous ne pouvez pas rassembler toutes les pièces dans le même vaisseau spatial – vous avez besoin de plusieurs vaisseaux spatiaux et de tout assembler. Alors, bien sûr, vous pouvez voir à quel point il s’agit d’un grand effort. »
Une centrifugeuse à court rayon est une option plus réalisable. Il s’agit essentiellement d’un tube d’un rayon de 6 à 10 pieds (1,8 à 3 m) qui tourne pour simuler la gravité. Un passager est assis ou debout à l’intérieur, la tête la plus proche du centre de rotation, de sorte que la rotation génère la plus forte traction vers les pieds.
Au lieu de permettre aux passagers de vivre dans une gravité artificielle, cet appareil plus petit serait utilisé lors de courtes sessions quotidiennes. « C’est un peu comme un appareil d’exercice », a déclaré Diaz Artiles. « Dans l’ISS, vous avez un tapis roulant, vous avez cet appareil d’exercice résistif, donc vous y allez pendant 30 minutes pour faire votre exercice, puis vous sortez. »
La dernière option consiste pour le vaisseau spatial à créer une gravité via une accélération linéaire. Cela fonctionne de la même manière qu’une voiture en accélération repousse les passagers dans leur siège, sauf que le vaisseau spatial serait orienté pour pousser les pieds d’un astronaute dans le sol. Pour ralentir, le vaisseau spatial ferait demi-tour, actionnant ses propulseurs dans la direction opposée pour décélérer en douceur tout en maintenant une gravité à peu près similaire pour ses occupants.
« Mais il faut alors quelque chose comme un moteur capable d’accélérer à tout moment », a déclaré Diaz Artiles. « Et en termes de propulsion, je pense que nous n’en sommes pas encore là. »
Bien qu’une centrifugeuse à rayon court soit l’approche la plus réalisable en termes de coût et d’ingénierie, elle présente certains inconvénients. D’une part, sa rotation rapide peut provoquer le Illusion croisée de Coriolis — une sensation de basculement ou de culbute qui se produit lorsque vous inclinez la tête hors de l’axe lors d’une rotation.
C’est l’effet qui provoque le mal des transports, a déclaré Clark.
Cependant, Clark et son équipe ont découvert que les gens peuvent développer une tolérance à la sensation grâce à l’entraînement, simplement en étant dans une centrifugeuse qui tourne lentement et en augmentant progressivement la vitesse lorsqu’ils ne ressentent plus la sensation.
« Si vous augmentez très lentement et progressivement la vitesse de rotation… et que vous le faites non pas sur une seule session, mais sur plusieurs sessions sur plusieurs jours, autant que nous sachions, n’importe qui peut être amené à s’acclimater progressivement à l’environnement de rotation (de) jusqu’à 20 à 30 rotations par minute », a déclaré Clark.
La gravité artificielle empêcherait-elle les effets nocifs sur le corps ?
Mais les chercheurs ne savent toujours pas à quelle vitesse la centrifugeuse devrait tourner, ni combien de temps une personne doit y passer pour en bénéficier. De longues périodes en microgravité peuvent conduire à perte osseuse et musculaireperte de capacité aérobique, caillots de sanget problèmes visuels des changements de liquide dans les yeux. L’espoir est que la gravité artificielle puisse empêcher ces effets, mais le degré exact de gravité nécessaire reste une question ouverte.
Études portant sur des personnes alitées avec inclinaison tête en bas – la méthode de recherche standard pour simuler le déconditionnement des vols spatiaux – ont découvert que 30 minutes par jour dans une centrifugeuse évitaient une certaine perte de fonction musculaire.
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« Trente minutes par jour… ce n’est peut-être pas suffisant », a déclaré Clark. « Peut-être qu’une heure ou même deux heures par jour, et peut-être à des niveaux de G plus élevés, seraient bénéfiques. »
Mais ces études sont coûteuses et prennent du temps. « C’est très difficile », a déclaré Diaz Artiles. « Je pense que les gens sont intéressés par ce concept, mais nous n’avons tout simplement pas de bonne réponse. »
En fin de compte, ce n’est pas un défi technologique qui empêche l’utilisation de la gravité artificielle dans l’espace ; il s’agit de connaître la meilleure façon de l’utiliser et d’en garantir le budget.
« Nous savons comment faire cela. En tant qu’humains, nous avons fait des choses plus difficiles », a déclaré Diaz Artiles. « Nous avons besoin d’argent, mais nous devons aussi mieux comprendre ce besoin. »
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