Illustration d'artiste d'un bouclier électromagnétique qui pourrait protéger les astronautes. Crédit d'image: Hubble. Cliquez pour agrandir.
Les charges opposées s'attirent. Comme les accusations repoussent. C’est la première leçon de l’électromagnétisme et, un jour, cela pourrait sauver la vie des astronautes.
La vision de la NASA pour l'exploration spatiale appelle à un retour sur la Lune pour préparer des voyages encore plus longs vers Mars et au-delà. Mais il y a un potentiel potentiel: le rayonnement.
L'espace au-delà de l'orbite terrestre basse est inondé de rayonnements intenses du Soleil et de sources galactiques profondes telles que les supernovas. Les astronautes en route vers la Lune et Mars vont être exposés à ce rayonnement, augmentant leur risque de cancer et d'autres maladies. Il est important de trouver un bon bouclier.
La façon la plus courante de faire face au rayonnement consiste simplement à le bloquer physiquement, comme le fait le béton épais autour d'un réacteur nucléaire. Mais fabriquer des vaisseaux spatiaux en béton n'est pas une option. (Fait intéressant, il pourrait être possible de construire une base lunaire à partir d'un mélange concret de poussière de lune et d'eau, si de l'eau peut être trouvée sur la Lune, mais c'est une autre histoire.) Les scientifiques de la NASA étudient de nombreux matériaux bloquant les radiations tels que l'aluminium, les plastiques avancés et l'hydrogène liquide. Chacun a ses propres avantages et inconvénients.
Ce sont toutes des solutions physiques. Il y a une autre possibilité, sans substance physique mais avec beaucoup de pouvoir de protection: un champ de force.
La plupart des rayonnements dangereux dans l'espace se composent de particules chargées électriquement: des électrons et des protons à grande vitesse du Soleil, et des noyaux atomiques massifs, chargés positivement, provenant de supernovas éloignés.
Comme les accusations repoussent. Alors pourquoi ne pas protéger les astronautes en les entourant d'un puissant champ électrique qui a la même charge que le rayonnement entrant, détournant ainsi le rayonnement?
De nombreux experts sont sceptiques quant à la possibilité de créer des champs électriques pour protéger les astronautes. Mais Charles Buhler et John Lane, tous deux scientifiques de l'ASRC Aerospace Corporation au Kennedy Space Center de la NASA, pensent que c'est possible. Ils ont reçu le soutien de l'Institut de la NASA pour les concepts avancés, dont le travail consiste à financer des études d'idées lointaines, pour étudier la possibilité de boucliers électriques pour les bases lunaires.
«L'utilisation de champs électriques pour repousser le rayonnement a été l'une des premières idées dans les années 1950, lorsque les scientifiques ont commencé à se pencher sur le problème de la protection des astronautes contre le rayonnement», explique Buhler. "Cependant, ils ont rapidement abandonné l'idée, car il semblait que les hautes tensions nécessaires et les conceptions maladroites qu'ils pensaient nécessaires (par exemple, placer les astronautes dans deux sphères métalliques concentriques) rendraient un tel bouclier électrique impraticable."
L’approche de Buhler et Lane est différente. Dans leur concept, une base lunaire aurait une demi-douzaine de sphères conductrices gonflables d'environ 5 mètres de diamètre montées au-dessus de la base. Les sphères seraient alors chargées jusqu'à un potentiel statique-électrique très élevé: 100 mégavolts ou plus. Cette tension est très élevée, mais comme il y aurait très peu de courant circulant (la charge reposerait statiquement sur les sphères), il ne faudrait pas beaucoup d'énergie pour maintenir la charge.
Les sphères seraient constituées d'un tissu mince et solide (tel que Vectran, qui a été utilisé pour les ballons d'atterrissage qui ont amorti l'impact pour les Mars Exploration Rovers) et recouvert d'une couche très mince d'un conducteur tel que l'or. Les sphères en tissu peuvent être repliées pour le transport puis gonflées en les chargeant simplement avec une charge électrique; les charges similaires des électrons dans la couche d'or se repoussent et forcent la sphère à s'étendre vers l'extérieur.
Placer les sphères loin au-dessus réduirait le risque que les astronautes les touchent. En choisissant soigneusement la disposition des sphères, les scientifiques peuvent maximiser leur efficacité à repousser le rayonnement tout en minimisant leur impact sur les astronautes et l'équipement au sol. Dans certains modèles, en fait, le champ électrique net au niveau du sol est nul, atténuant ainsi tout risque potentiel pour la santé de ces champs électriques puissants.
Buhler et Lane sont toujours à la recherche du meilleur arrangement: une partie du défi est que le rayonnement se présente sous la forme de particules chargées positivement et négativement. Les sphères doivent être disposées de manière à ce que le champ électrique soit, disons, bien au-dessus de la base (pour repousser les particules négatives) et positif plus près du sol (pour repousser les particules positives). «Nous avons déjà simulé trois géométries qui pourraient fonctionner», explique Buhler.
Des conceptions portables pourraient même être montées sur des rovers lunaires «buggy lunaire» pour offrir une protection aux astronautes lorsqu'ils explorent la surface, imagine Buhler.
Cela semble merveilleux, mais il reste de nombreux problèmes scientifiques et techniques à résoudre. Par exemple, les sceptiques notent qu'un bouclier électrostatique sur la Lune est susceptible d'être court-circuité par la poussière de lune flottante, elle-même chargée par le rayonnement ultraviolet solaire. Le vent solaire qui souffle sur le bouclier peut également causer des problèmes. Les électrons et les protons dans le vent pourraient être piégés par le dédale de forces qui composent le bouclier, conduisant à des courants électriques forts et involontaires juste au-dessus de la tête des astronautes.
La recherche est encore préliminaire, souligne Buhler. La poussière de lune, le vent solaire et d'autres problèmes sont toujours à l'étude. Il se peut qu'un autre type de blindage fonctionne mieux, par exemple un champ magnétique supraconducteur. Ces idées folles doivent encore se régler.
Mais, qui sait, peut-être qu'un jour les astronautes de la Lune et de Mars travailleront en toute sécurité, protégés par un simple principe d'électromagnétisme que même un enfant peut comprendre.
Source d'origine: [protégé par e-mail]
