La station spatiale Gateway sera la première station spatiale humaine autour de la Lune et constituera un élément essentiel des missions Artemis visant à ramener les humains sur la surface lunaire à des fins de découverte scientifique et à tracer la voie des premières missions humaines vers Mars. Les astronautes de Gateway seront les premiers humains à habiter dans l’espace lointain lors de missions au cours desquelles ils utiliseront Gateway pour mener des recherches scientifiques et se préparer à des missions sur la surface lunaire. Crédits : NASA, Alberto Bertolin, Bradley Reynolds
Gateway, en orbite autour de la Lune, étudiera le rayonnement solaire et cosmique pour comprendre la météo spatiale, cruciale pour les missions Artemis et la future Lune et Mars voyages. Ses instruments, HERMES, ERSA et IDA, surveilleront les niveaux de rayonnement, contribuant ainsi à l'évaluation des risques pour la santé et à la sécurité des voyages spatiaux.
Une grande partie des premiers travaux scientifiques menés sur la station spatiale Gateway, qui orbitera autour de la Lune, se concentreront sur le rayonnement du Soleil et de l'espace lointain.
Un trio d'instruments à rayonnement prévu pour Gateway, un élément important des missions Artemis de la NASA, aidera les scientifiques à mieux comprendre comment planifier les conditions météorologiques spatiales imprévisibles résultant du Soleil et des rayons cosmiques galactiques provenant de l'espace lointain que les astronautes, les vaisseaux spatiaux et le matériel rencontreront. lors de voyages sur la Lune et sur Mars.
La météo spatiale – un risque majeur pour la santé humaine et le succès des missions lors de voyages plus loin de la Terre et pour la protection de la magnétosphère – est un terme fourre-tout pour décrire les conditions fluctuantes dans l’espace entraînées par le Soleil. Il comprend un flux continu de particules et de champs magnétiques, connu sous le nom de vent solaire, des explosions de nuages de gaz d'un milliard de tonnes connues sous le nom d'éjections de masse coronale et des éclairs de lumière ultra-brillante provenant d'éruptions solaires.
Parmi ses nombreuses capacités, la station spatiale Gateway facilitera les études sur les explosions de particules et les champs magnétiques du Soleil qui ont un impact sur la magnétosphère terrestre, représentés ici, et sur les rayons cosmiques provenant de l'espace lointain. Crédit : MSFC/NASA
Gateway fonctionnera sur une orbite de halo presque rectiligne autour de la Lune, loin de l'atmosphère protectrice de la Terre et des champs magnétiques qui protègent largement les humains, y compris les astronautes vivant sur la Terre. Station spatiale internationale en orbite terrestre basse, à cause de la météorologie spatiale et des radiations. Les impacts des radiations sur le corps humain seront bien plus importants lors des missions sur la Lune ou sur Mars, où l’exposition à des particules chargées à haute énergie peut avoir des effets néfastes sur la santé, notamment un risque accru de cancer, des modifications des fonctions motrices et du comportement et une dégénérescence des tissus. Les risques supplémentaires incluent les dommages potentiels aux véhicules et aux équipements des astronautes dont ils dépendent pour vivre et voyager en toute sécurité dans l'espace.
Les trois instruments sur Gateway qui feront progresser les connaissances des scientifiques sur la météorologie spatiale pour les aider à comprendre les risques posés par les rayonnements sont l'Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite (HERMES), le European Radiation Sensors Array (ERSA) et le Internal Dosimeter Array ( IDA).
Suite d'expériences de mesure de l'environnement et des rayonnements en héliophysique
Dirigé par NASAAu centre de vol spatial Goddard de Greenbelt, Maryland, HERMES sera attaché à l'extérieur de Gateway et aura un aperçu de ce qui se passe au plus profond de la queue magnétique de la Terre. Cela permettra à la NASA de comparer ses observations à deux des cinq vaisseaux spatiaux THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions), une paire d’orbiteurs lunaires transportant des instruments similaires à HERMES. La capacité de collecter simultanément des données provenant de trois suites d’instruments situées à différents endroits constitue une opportunité rare de reconstruire le comportement du vent solaire à mesure qu’il évolue au fil du temps.
La charge utile scientifique se compose de quatre instruments montés ensemble sur une plate-forme : un magnétomètre pour mesurer les champs magnétiques autour de Gateway ; le télescope électron-pRoton miniaturisé (MERiT) pour mesurer les ions et les électrons ; l'analyseur électrostatique d'électrons (EEA) pour mesurer les électrons de faible énergie qui constituent la majeure partie du vent solaire ; et l'analyseur de sonde solaire pour les ions (SPAN-I) pour mesurer les protons et les ions tels que l'oxygène. Le magnétomètre, MERiT et EEA sont fournis par Goddard et SPAN-I est fourni par le Université de Californie, Berkeley.
Réseau européen de capteurs de rayonnement
Développé par le Agence spatiale européenne (ESA), ERSA volera également à l’extérieur de Gateway pour étudier le vent solaire et le rayonnement de l’espace lointain. Equipé de cinq instruments, l'ERSA mesurera les particules énergétiques du Soleil, les rayons cosmiques galactiques, les neutrons, les ions et les champs magnétiques, et fournira des données sur la physique du rayonnement dans le système solaire.
La suite comprend l'instrument Influence sur les Composants Avancés des Radiations de l'Espace (ICARE-NG), qui mesurera les rayonnements ionisants pouvant créer de brefs pics de tension, provoquant potentiellement un court-circuit des composants électroniques. La suite contient également l'instrument européen Dosimètre actif, qui mesurera l'énergie déposée par les rayonnements dans les tissus vivants afin de mieux comprendre les scientifiques sur l'exposition humaine aux rayonnements.
Réseau de dosimètres internes
Également dirigé par l'ESA, avec des instruments scientifiques supplémentaires de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA), l'IDA volera à l'intérieur de Gateway pour étudier les effets de la protection contre les rayonnements et améliorer les modèles physiques des rayonnements pour les effets sur le cancer, les maladies cardiovasculaires et le système nerveux central, aidant ainsi à évaluer les risques pour l'équipage lors des missions d'exploration.
IDA sera essentiel pour évaluer la qualité de la structure du module Gateway protège le volume intérieur habitable des radiations, ce qui est important puisqu'il est situé à l'intérieur du module HALO (Habitation and Logistics Outpost) de la NASA qui servira de cabine initiale d'équipage pour les astronautes. Le réseau permettra une comparaison directe des environnements de rayonnement interne et externe grâce à une instrumentation similaire à l’ERSA.
La capacité d'étudier les conditions météorologiques spatiales imprévisibles est l'une des nombreuses capacités de Gateway permettant une exploration et une recherche soutenues dans l'espace lointain. La petite station spatiale comprendra des ports d'amarrage pour une variété de vaisseaux spatiaux en visite, un espace permettant à l'équipage de vivre et de travailler, ainsi que des recherches scientifiques supplémentaires pour étudier la santé humaine et les sciences de la vie, entre autres domaines. Gateway sera une plate-forme essentielle pour développer des technologies et des capacités nécessaires à l’exploration future de la Lune et de Mars.
