La poussière lunaire pourrait être un problème pour les futurs explorateurs lunaires

Voyez cela comme un message de flash-back des moonwalkers d’Apollo : La lune est un Disneyland de poussière.

Entre 1969 et la fin de l’année 1972, une douzaine d’astronautes ont soulevé à coups de pied le régolithe poudreux, la terre du dessus de la Lune.

« Plus vous y passez de temps, plus vous êtes couvert du casque aux bottes de poussière lunaire », se souvient Buzz Aldrin, astronaute d’Apollo 11. Le commandant d’Apollo 17, Gene Cernan, a exprimé des pensées similaires lors d’un débriefing technique après sa mission, qui fut le dernier séjour humain sur la Lune. « Je pense que la poussière est probablement l’un de nos plus grands inhibiteurs d’une opération nominale sur la lune. Je pense que nous pouvons surmonter d’autres problèmes physiologiques ou physiques ou mécaniques, à l’exception de la poussière », a-t-il déclaré.

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Poussière sur la lune. Le commandant d’Apollo 17, Gene Cernan, se prépare à enlever sa combinaison spatiale recouverte de poussière lunaire. (Image créditée par la NASA)

Nature abrasive

Les membres d’équipage d’Apollo ne pouvaient éviter de traquer la matière lunaire à l’intérieur de leurs atterrisseurs lunaires. Après avoir ôté leurs casques et leurs gants, les moonwalkers pouvaient sentir la nature abrasive de la poussière, ainsi que sentir et même goûter la lune. C’est ainsi qu’est né « l’arôme Apollo », c’est-à-dire les souvenirs des astronautes concernant l’odeur de la lune. Il s’avère qu’elle a une odeur distinctive.

Aldrin se souvient que la poussière lunaire qui souillait les combinaisons et les équipements lors de la mission Apollo 11 sentait « comme du charbon de bois brûlé ou semblable aux cendres qui se trouvent dans une cheminée, surtout si vous les aspergez d’un peu d’eau. »

Harrison « Jack » Schmitt, de la mission Apollo 17, a déclaré : « Tout ce que je peux dire, c’est que l’impression instantanée de tout le monde sur l’odeur était celle de la poudre à canon usée, et non pas qu’elle était « métallique » ou « âcre ». L’odeur de la poudre à canon épuisée était probablement beaucoup plus implantée dans nos mémoires que d’autres odeurs comparables. » Il a commenté pour la première fois l’odeur de poudre à canon juste 7 minutes après le début de la repressurisation de l’atterrisseur lunaire d’Apollo 17, a ajouté Schmitt.

Schmitt a eu ce que certains qualifient de premier cas enregistré dans l’histoire de rhume des foins extraterrestre. « C’est arrivé assez vite », a-t-il communiqué par radio depuis la lune au contrôle de mission à Houston d’une voix congestionnée. Il a fait une réaction importante à la poussière lunaire, qui a fait gonfler les plaques de cartilage des parois de ses chambres nasales.

Une fiole de poussière lunaire d’Apollo 11 provenant d’un échantillon lunaire collecté en 1969. (Crédit image : Marilee Bailey/Lawrence Berkeley National Laboratory)

Hygiène astronautique

La lune terrestre est l’endroit « à privilégier » pour les vols spatiaux habités au cours de la prochaine décennie. Il existe des raisons politiques, économiques et financières substantielles d’explorer et de coloniser le territoire lunaire – en particulier, pour extraire de l’eau de la surface de la lune et pour extraire les précieux métaux de terres rares à mesure que les ressources terrestres diminuent.

Bien qu’il y ait des opportunités pour ceux qui sont prêts à utiliser ces ressources, que ce soit en tant que nations, en tant qu’individus, en tant que sociétés privées ou en tant que combinaison de ces éléments, il y aura également des dangers à affronter. L’un de ces dangers pour les astronautes sera l’exposition à la poussière lunaire.

C’est la perspective de John Cain, un expert basé au Royaume-Uni sur les dangers de l’exposition à la poussière lunaire et un consultant indépendant sur la gestion des risques pour la santé des astronautes. Il a été le premier scientifique à définir la discipline scientifique de l' »hygiène astronautique », une branche de la médecine du travail qui vise à contrôler l’exposition des astronautes aux dangers dans un environnement de faible gravité.

« Il est essentiel que la nature de la poussière lunaire soit connue, que ses effets sur le corps soient compris, que les voies d’exposition soient identifiées et que les moyens de réduire l’exposition soient développés », a déclaré Cain à Space.com. De tels travaux sont menés au Royaume-Uni, aux États-Unis, dans l’Union européenne, en Chine, en Russie et en Inde.

Cette vue rapprochée de la poussière lunaire montre un mélange de roches, de minéraux et de verre produit par la chaleur des impacts de micrométéorites. (Crédit image : David S. McKay/NASA/JSC)

Poussière réactive

Cain a observé que le régolithe lunaire contient plusieurs types de poussière réactive, notamment du dioxyde de silicium (50%), de l’oxyde de fer et de l’oxyde de calcium (45%), et d’autres oxydes (5%). Le dioxyde de silicium est hautement toxique ; sur Terre, les poussières contenant de la silice sont responsables de la silicose, une maladie pulmonaire potentiellement mortelle que l’on retrouve principalement chez les tailleurs de pierre.

« L’emplacement du dépôt des particules de poussière dans les poumons dépendra de la taille des particules, les nanoparticules pénétrant profondément dans les poumons », a déclaré Cain. « La gravité plus faible de la lune aura un impact significatif sur l’endroit où les nanoparticules se déposent et sur les effets sanitaires de l’exposition qui s’ensuit. »

Il existe des opportunités sur la lune pour étudier les effets sanitaires de l’exposition aux nanoparticules dans un environnement de faible gravité, en particulier les réponses cellulaires pulmonaires, a déclaré Cain. De telles recherches, ainsi que d’autres études sur l’exposition à la poussière, seront précieuses pour étudier les effets sur la santé et pour mettre au point les mesures de contrôle de l’exposition à la poussière sur la lune, a-t-il ajouté. Ces mesures peuvent inclure des combinaisons spatiales à faible rétention de poussière, des techniques de séparation magnétique de la poussière ou des faisceaux de particules pour enlever la poussière des surfaces.

« L’amélioration des connaissances sur la physiologie et la médecine humaines, en particulier la respiration dans un environnement à faible gravité, aura des avantages potentiels sur Terre – par exemple, pour développer de nouveaux moyens d’administrer des médicaments et pour mettre au point de nouveaux traitements », a déclaré Cain.

Des retombées pour l’industrie cosmétique ?

Compte tenu des irrégularités et de l’abrasivité de la poussière lunaire, cette substance pourrait aider les scientifiques à étudier les mécanismes et le traitement des lésions cutanées.

« L’étude des changements cellulaires de la peau, dus aux dommages causés par la poussière dans un environnement de faible gravité, sera inestimable pour l’industrie cosmétique dans le développement d’applications terrestres pour traiter les affections cutanées », a déclaré Cain.

L’élan pour atteindre la lune et réussir à établir des colonies sur la surface lunaire impliquera un besoin accru d’astronautes – et de futurs touristes de l’espace – capables de résister aux conditions difficiles. Selon M. Cain, cela entraînera le développement et l’application d’un « dépistage par exposome » pour la sélection des voyageurs lunaires. Cela implique une collection de facteurs environnementaux, tels que le stress et le régime alimentaire, auxquels un individu est exposé et qui peuvent avoir un effet sur la santé.

Les individus ayant la constitution génétique nécessaire pour résister aux radiations et aux impacts à long terme de la microgravité auront un avantage majeur pour voyager sur la lune, a déclaré Cain. « La technologie exposome telle qu’elle a été développée pour l’exploration de la lune aura de nombreuses retombées terrestres – par exemple, dans la sélection du personnel pour travailler dans des environnements extrêmes. »

À long terme, a déclaré Cain, la poussée pour explorer la lune et établir des colonies permanentes inclura la nécessité de développer une législation sur la santé et la sécurité pour garantir que les gens travaillent dans des conditions sûres. « Il sera nécessaire de mettre en place des établissements de formation, d’éducation et de recherche et de développer des vaccins pour lutter contre le potentiel d’émergence de microbes pathogènes au sein des colonies en raison de mutations », a-t-il déclaré.

« On peut donc voir que la lune n’est pas un monde « déjà vu, déjà fait ». Il y aura beaucoup d’opportunités pour ceux qui sont prêts à relever les défis », a déclaré Cain. « L’exploration de la lune sera passionnante en raison des possibilités de comprendre les dangers pour la santé, de développer les moyens de les identifier et de les contrôler, et d’appliquer les leçons apprises sur terre. »

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Découverte abrasive

Vous êtes-vous déjà promené sur une plage et avez failli marcher sur un petit morceau de verre ?

Quelque chose de similaire arrivera probablement aux futurs explorateurs lunaires, qui marcheront sur une « plage » principalement constituée de morceaux de verre éclatés. Ce sont les restes de milliards d’années de bombardement par des micrométéorites et d’un manque d’altération naturelle de l’environnement quasi-vide de la lune.

« Ces particules pointues peuvent pénétrer les couches des combinaisons spatiales, rayer les visières et les jauges et bloquer les mécanismes mécaniques au-delà de toute réparation », a déclaré Ryan Kobrick, professeur adjoint des opérations de vol spatial à l’Embry-Riddle Aeronautical University de Daytona Beach, en Floride. Il a étudié les particules à grain fin de la lune et a quelques avertissements à formuler.

« Les futurs explorateurs lunaires seront confrontés aux mêmes difficultés que celles vécues par les astronautes d’Apollo », a déclaré Kobrick à Space.com, « mais à une plus grande ampleur s’ils prévoient de rester plus de quelques jours ». Les particules à grain fin sont invisibles à l’œil humain, tapies dans le régolithe lunaire, la couche supérieure du sol de la lune, épaisse d’un mètre.

« L’équipement devra être soit robuste pour supporter l’environnement abrasif, soit jetable/réutilisable après seulement quelques excursions sur le terrain. Quelle que soit la tâche, allant du travail scientifique sur le terrain à l’extraction des ressources et même aux balades en véhicule lunaire des touristes, les explorateurs vont être poussiéreux et sales », a conseillé Kobrick.

« Il existe diverses technologies qui peuvent aider à atténuer la poussière, comme les revêtements lisses et les dispositifs électrostatiques, mais une approche plus durable consistera à se préparer à un environnement opérationnel sale », a-t-il ajouté.

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Parallèle à l’exploitation du charbon

Kobrick a offert une analogie terrestre intéressante à la question des particules dangereuses sur la lune.

« L’exploitation du charbon présente de nombreux parallèles avec l’activité lunaire, et les risques pour la santé sont même liés », a-t-il déclaré. « Lorsque les moonwalkers d’Apollo sont rentrés dans leur module lunaire, ils ont apporté la poussière de leur combinaison dans le volume habitable, et elle a recouvert leur peau et leur équipement. Ils ont eu des irritations mineures et des symptômes possibles de rhume des foins suite à l’ingestion. »

Il s’agit de risques majeurs pour la santé et les performances humaines, a souligné Kobrick. De plus, la poussière lunaire pourrait endommager les équipements sensibles à l’intérieur de l’habitat et à l’extérieur sur la surface lunaire.

« Les lingettes humides – ou sèches, car l’eau sera une denrée précieuse – et le nettoyage par aspiration deviendront une routine pour les habitants lunaires », a déclaré Kobrick. « L’entretien de sécurité et la recertification seront des opérations critiques, compte tenu des risques liés à la poussière. Les équipements de terrain seront traités davantage comme un avion que l’on fait demi-tour pour le prochain vol, par opposition au simple fait de garer sa voiture pour la nuit. »

L’habitation de longue durée sur la lune changera le paradigme des véhicules en salle blanche, d’autant plus que l’exploitation minière lunaire passe à la vitesse supérieure. « L’exploration humaine dépend de la capacité à traverser des environnements étrangers, mais le nombre de cycles que l’équipement construit pour durer doit endurer déterminera jusqu’où nos chaussons lunaires nous mèneront », conclut Kobrick.

La question de la poussière est si gênante qu’une réunion l’année prochaine se concentre sur l’impact de la poussière lunaire sur l’exploration humaine.

L’atelier est organisé et présidé par Joel Levine, professeur de recherche en sciences appliquées au College of William and Mary de Williamsburg, en Virginie, et consultant auprès du centre d’ingénierie et de sécurité de la NASA à Hampton, en Virginie.

« L’une des principales découvertes inattendues du programme Apollo était l’impact délétère de la poussière lunaire sur les astronautes et leur équipement, y compris leurs combinaisons spatiales », a déclaré Levine à Space.com.

« Alors que les États-Unis. entament un nouveau programme baptisé Artemis, d’exploration et de colonisation humaine de la Lune, avec des astronautes passant de plus en plus de temps à travailler et à explorer la surface lunaire, nous devons trouver des solutions pour atténuer/réduire l’impact de la poussière lunaire sur les astronautes et leur équipement « , a-t-il ajouté.

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Leonard David is author of the recently released book, « Moon Rush: The New Space Race » published by National Geographic in May 2019. A longtime writer for Space.com, David has been reporting on the space industry for more than five decades. Follow us on Twitter @Spacedotcom or Facebook.

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