Une équipe internationale pilotée par l’Agence spatiale européenne a inauguré le premier simulateur européen de rayons cosmiques galactiques à Darmstadt, en Allemagne. L’installation, la deuxième du genre au monde après celle de la NASA, vise à étudier les effets des rayonnements spatiaux sur la santé des astronautes et à développer des protections adaptées pour les missions au-delà de l’orbite terrestre.
Dans les sous-sols de l’installation GSI/FAIR à Darmstadt, une équipe de scientifiques vient de franchir une étape déterminante pour l’exploration spatiale européenne. Pour la première fois sur le continent, il est désormais possible de recréer en laboratoire les conditions extrêmes du rayonnement cosmique galactique, cette menace invisible qui guette les astronautes au-delà de la protection magnétique terrestre.
Une menace invisible pour l’exploration spatiale
Les rayons cosmiques galactiques constituent l’un des obstacles majeurs à l’exploration humaine de l’espace lointain. Ces particules à haute énergie, propulsées à travers la galaxie par des phénomènes astrophysiques violents comme les supernovas, traversent les vaisseaux spatiaux et les combinaisons des astronautes avec une facilité déconcertante. Leur impact sur la santé humaine est particulièrement préoccupant : cancers, dommages cellulaires dégénératifs, altérations du système nerveux central. Les équipements électroniques des vaisseaux subissent également une dégradation accélérée sous ce bombardement constant.
« Jusqu’à présent, il n’existait aucun moyen fiable de simuler les rayons cosmiques galactiques en Europe », souligne Marco Durante, professeur à l’Université technique de Darmstadt et directeur du département de recherche en biophysique du GSI/FAIR. Cette lacune obligeait les chercheurs européens à se tourner vers l’unique installation existante, celle de la NASA au Brookhaven National Laboratory aux États-Unis.
Une technologie hybride innovante
Le simulateur développé à Darmstadt repose sur une approche technique sophistiquée combinant des éléments actifs et passifs. Le cœur du système utilise un faisceau primaire d’ions fer accélérés à près de 90% de la vitesse de la lumière. L’énergie de ce faisceau est ensuite modulée de manière active avant de traverser une série de structures imprimées en trois dimensions.
Ces modulateurs passifs, dont la géométrie, le matériau et l’épaisseur ont été optimisés avec précision, permettent de recréer le champ de rayonnement mixte que rencontreraient les astronautes à l’intérieur d’un vaisseau spatial légèrement blindé. Leur méthode hybride représente une avancée significative dans la simulation réaliste des conditions spatiales.
Validation scientifique et perspectives
Les premières mesures effectuées avec le nouveau simulateur montrent « une bonne concordance avec les valeurs connues des missions spatiales », selon le Dr Christoph Schuy, qui dirige le groupe de physique des radiations spatiales à l’origine de ces travaux. Cette validation constitue une étape essentielle pour garantir la fiabilité des futures expérimentations.
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Actuellement, les simulateurs de Darmstadt et de Brookhaven délivrent des faisceaux d’ions à des énergies allant jusqu’à un gigaélectronvolt par nucléon. Mais l’horizon s’annonce encore plus ambitieux. Le Facility for Antiproton and Ion Research, actuellement en construction sur le même site, portera cette capacité à dix gigaélectronvolts par nucléon. L’évolution technique positionnerait Darmstadt comme le centre le plus performant au monde pour la simulation du rayonnement cosmique.
Applications au-delà de l’espace
L’intérêt de l’infrastructure dépasse largement le cadre de l’exploration spatiale. La même technologie d’accélérateur peut être adaptée pour le traitement du cancer par particules chargées, ouvrant des perspectives médicales significatives. Le GSI prévoit d’ailleurs de mettre le simulateur à la disposition de chercheurs externes, favorisant ainsi les collaborations interdisciplinaires.
Dans une démarche de formation des futures générations de scientifiques, l’ESA et le GSI organisent conjointement une École annuelle sur les rayonnements spatiaux. La prochaine session, prévue pour août 2026, témoigne de l’importance accordée à la transmission des connaissances dans ce domaine stratégique.
La mise en service de ce simulateur européen marquera certainement un tournant dans la préparation des futures missions spatiales habitées vers la Lune, Mars et au-delà. En permettant d’étudier de manière contrôlée les effets des rayonnements cosmiques, cette installation contribue à lever l’un des principaux verrous scientifiques et techniques de l’exploration humaine de l’espace profond.
* Les résultats du projet ont été publiés dans deux articles dans la revue Life Sciences in Space Research
