Impesanteur et gravité artificielle

1. Problème des séjours prolongés en impesanteur

De nombreux sites webs proposent une synthèse des problèmes de santé dûs à l'impesanteur. Voir par exemple l'article de Wikipedia à ce sujet. Parmi tous les problèmes connus, il en existe au moins trois qui méritent une attention particulière dans le contexte d'un voyage aller-retour vers Mars.

Ces problèmes sont suffisamment importants pour que les spécialistes s'en inquiètent et suggèrent des contre-mesures efficaces. Certains exercices musculaires et certaines substances diminuent les effets de l'impesanteur, mais pas totalement. De fait, de nombreux experts préconisent la "gravité artificielle" lors des transferts entre la Terre et Mars.

2. Gravité artificielle

2.1 Expérience passée

Voici une référence intéressante sur le sujet.
Laurence Young, Kazuyoshi Yajima and William Paloski (éd.), ARTIFICIAL GRAVITY RESEARCH TO ENABLE HUMAN SPACE EXPLORATION, Cosmic Study of the International Association for Astronautics, 2009.

2.2 Gravité artificielle par mise en rotation du vaisseau

Cette idée a été proposée dans plusieurs scénarios, dont Mars Direct, afin de rétablir une pesanteur artificielle. L'idée est simple, il suffit de tendre un câble entre l'habitat et un autre module, par exemple le système de propulsion ou le système énergétique, et de mettre le tout en rotation autour du barycentre. La force centrifuge est analogue à une force gravitationnelle exercée dans la direction opposée au barycentre avec une intensité qui dépend de la vitesse de rotation. Cette rotation n'est mise en oeuvre qu'après la phase de propulsion et doit s'arrêter avant l'insertion en orbite martienne. On peut moduler la vitesse de rotation pour obtenir un équivalent de la gravité terrestre ou un équivalent de la gravité martienne, au choix. Il existe également une étude de la NASA qui reprend ce principe avec une structure métallique à la place du câble et la partie propulsive de la fusée NTR comme module opposé à l'habitat. Le point négatif de cette approche est sa complexité, avec des coûts en R&D non négligeables et quelques risques supplémentaires à prendre en compte. Il faut notamment éviter que l'habitat se désolidarise du système de propulsion ou que la rotation ne puisse plus être maîtrisée selon certains axes.

2.3 Gravité artificielle par utilisation d'une petite centrifugeuse

L'idée est de placer dans l'habitat une petite centrifugeuse et de demander aux astronautes de l'utiliser tous les jours pendant une durée qui reste à déterminer. C'est probablement l'idée la plus simple à mettre en oeuvre, car la masse et la taille d'une telle centrifugeuse sont tout à fait compatibles avec les contraintes d'un habitat. On peut noter que c'est la solution retenue dans le scénario de mission martienne de l'ESA. Une centrifugeuse est actuellement en test au CNES et à l'ESA par l'intermédiaire du MEDES. Le "space cycle" développé à l'école de médecine de l'Université de Californie Irvine est également une idée intéressante. Les astronautes pourraient subir la force centrifuge et en même temps pratiquer un exercice musculaire.

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