Au cours de la prochaine décennie, d'ici 2033, la NASA et la Chine ont l'intention d'envoyer des astronautes sur Mars pour la première fois de l'histoire. Cela pose une foule de défis, allant des problèmes logistiques et techniques à la garantie que les astronautes peuvent gérer les déchets et avoir suffisamment de nourriture et d'eau pour un vol de plusieurs mois vers Mars et retour.
Mais, bien sûr, la santé et la sécurité des astronautes qui passeront des mois dans l'espace seront exposées au rayonnement cosmique et à la microgravité. On craint même qu'après plusieurs mois dans des conditions de microgravité, les astronautes aient des difficultés à s'adapter à la gravité martienne.
Pour déterminer si ces craintes sont justifiées, une équipe d'experts en médecine spatiale de l'Université nationale australienne (ANU) a développé un modèle mathématique pour prédire si les astronautes seraient en mesure de se rendre en toute sécurité sur Mars et d'exercer leurs fonctions à leur arrivée sur la planète rouge.
L'équipe de recherche était dirigée par le Dr Lex Van Loon, chercheur à l'ANU College of Health and Medicine (CHM). Comme lui et ses collègues le notent dans leur étude, les dangers potentiels des missions vers Mars sont nombreux, mais la plus grande menace pourrait être le temps que les astronautes passeront en microgravité. Combiné avec le rayonnement destructeur du Soleil et des sources cosmiques, cette expérience provoquera des changements fondamentaux dans leur corps.
D'après des recherches approfondies menées à bord de la Station spatiale internationale (ISS), la microgravité est connue pour entraîner une perte de densité musculaire et osseuse et affecter la fonction des organes, la vision et le système cardio-pulmonaire - le cœur et sa capacité à pomper le sang à travers le système des artères et veines corps
Comme l'a décrit Wang Loong, leurs recherches sont importantes non seulement en raison des missions proposées sur Mars, mais aussi pour le secteur spatial commercial en pleine croissance : « Nous savons qu'un voyage sur Mars prendra six à sept mois, et cela peut changer la structure de vos vaisseaux sanguins ou la force de votre cœur en raison de l'apesanteur qui se produit à la suite d'un voyage dans l'espace. Avec l'avènement des agences commerciales de vols spatiaux telles que Space X et Blue Origin, les personnes riches mais pas nécessairement en bonne santé ont plus d'opportunités de voler dans l'espace, nous voulons donc utiliser des modèles mathématiques pour prédire si une personne est apte à voler vers Mars".
La co-auteure, la Dre Emma Tucker, astrophysicienne et registraire en médecine d'urgence, a ajouté qu'une apesanteur prolongée peut ralentir le cœur, car il n'a pas à travailler aussi fort pour vaincre la gravité et pomper le sang dans tout le corps : "Lorsque vous vous êtes sur Terre, la gravité attire le liquide vers la moitié inférieure de votre corps, de sorte que les pieds de certaines personnes commencent à gonfler à la fin de la journée. Mais lorsque vous allez dans l'espace, cette attraction gravitationnelle a disparu, ce qui signifie que le liquide se déplace vers la moitié supérieure de votre corps, et cela déclenche une réponse qui fait croire au corps qu'il y a trop de liquide.
En conséquence, vous commencez à aller beaucoup aux toilettes, à vous débarrasser de l'excès de liquide, à ne plus avoir soif et à boire moins, et donc, dans l'espace, vous vous déshydratez."
C'est pourquoi, a déclaré Tucker, les astronautes revenant de l'ISS s'évanouissent lorsqu'ils rentrent sur Terre ou doivent être transportés en fauteuil roulant. Plus ils restent longtemps dans l'espace, plus ils sont susceptibles de s'effondrer à leur retour sur Terre, et plus le processus d'adaptation à la gravité terrestre sera difficile.
En ce qui concerne les missions à destination de Mars, il y a la complication supplémentaire des retards de communication entre la Terre et Mars. Selon les positions du Soleil, de la Terre et de Mars, ces retards peuvent durer jusqu'à 20 minutes, ce qui signifie que les astronautes doivent pouvoir s'acquitter de leurs fonctions sans l'assistance immédiate des contrôleurs de mission ou des équipes de soutien (y compris les soins médicaux d'urgence).
Comme l'a expliqué Wang Loon : « Si un astronaute perd connaissance la première fois qu'il sort du vaisseau spatial, il n'y aura personne sur Mars pour l'aider. C'est pourquoi nous devons être absolument sûrs que l'astronaute est prêt pour le vol et peut s'adapter au champ gravitationnel de Mars. Ils doivent être capables de fonctionner de manière efficace et efficiente avec un minimum de soutien pendant ces premières minutes cruciales. »
Leur modèle s'appuie sur un algorithme d'apprentissage automatique, lui-même basé sur les données des astronautes collectées lors d'expéditions passées à bord de l'ISS et des missions Apollo, pour modéliser les risques associés à un voyage vers Mars.
Des tests ont montré qu'il peut imiter les principaux changements hémodynamiques du système cardiovasculaire après un vol spatial à long terme et dans des conditions de diverses charges gravitationnelles et fluides. Et les résultats sont encourageants, car ils montrent que les astronautes peuvent fonctionner après avoir passé des mois en microgravité.
Bien que le modèle actuel soit basé sur les données d'astronautes d'âge moyen bien entraînés, les chercheurs espèrent étendre ses capacités pour inclure les données des vols spatiaux commerciaux.
En fin de compte, leur objectif est de créer un modèle capable de simuler les effets d'un voyage spatial prolongé sur des personnes relativement malades souffrant d'une maladie cardiaque préexistante ou simplement sur des civils non formés. Ils espèrent que ce modèle donnera une image complète de ce qui se passerait si une personne "ordinaire" allait dans l'espace.
Et qui sait? Il peut être possible de modéliser les effets à long terme de la microgravité sur le développement des enfants et des fœtus. Cette recherche est essentielle si nous voulons un jour envoyer des humains sur la Lune, sur Mars et ailleurs pour y vivre un jour.
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