Les problèmes posés par l'espace
L'espace est un endroit hostile à l'homme où de nombreux inconvénients et risques existent pour lui.
Absence d'oxygène
Tout d'abord, le plus évident, c'est l'absence d'oxygène empêchant toute vie sans un apport extérieur.
Pression atmosphérique proche de 0, le « vide »
Ensuite, l'espace est un endroit avec une pression atmosphérique extrêmement basse. Lorsque la pression baisse, la température d'ébullition baisse à son tour. Afin de le démontrer, nous avons fait une expérience à l'aide d'une cloche sous vide. Après y avoir mis un bécher rempli d'eau à 60°C, nous avons fait baisser la pression en retirant l'air de la cloche. Rapidement, nous avons pu observer l'eau bouillir à 80° et 40 hPa. La température n'ayant pas changé, nous avons pu en conclure que c'est la baisse de pression qui a causé l'ébullition.
Graphique : Diagramme de changement d'état de l'eau en fonction de la pression et de la température
http://laviesurmars.e-monsite.com/medias/images/diagramme-phases-eau-eau-liquide.jpg
Cette constatation nous mène donc à penser que si l'eau boue lorsque la pression baisse, notre corps étant composé à 70% d'eau bouillira lui aussi dans l'espace où la pression atmosphérique est quasi nulle.
Cette basse pression entraînera aussi des dommages sur le tympan. Ce dernier étant sensible aux variations de pression, il y a un fort risque de barotraumatisme de l'oreille.
Les poumons éclateront si ceux-ci sont remplis d'air. Car plus la pression baisse, plus le volume de l'air augmente. Nous avons fait l'expérience avec un ballon de baudruche et une cloche sous vide afin de le démontrer. Le ballon gonfle lorsque la pression baisse. C'est la différence de pression entre l'intérieur du ballon et l'extérieur qui a causé ce gonflement. La pression intérieure est plus importante que celle à l'extérieur donc cela provoque un effort sur les parois du ballon et ce dernier gonfle.
La température
Sur Terre, différents facteurs entrent en jeu pour le calcul de la température. Parmi ceux-ci, la vitesse des molécules et les rayonnements sont primordiaux. Plus la vitesse de ces molécules est élevée, plus la température est haute. Seulement, comme dit précédemment, l'espace est quasi-vide donc aucune molécule. La température se repose donc sur l'autre facteur qui correspond aux rayonnements. Cela sous-entend que si un objet ou un corps est à l'ombre sa température sera proche du "zéro absolu" soit environ -270C°. Au contraire, s'il est exposé au Soleil, rien ne viendra filtrer les rayonnements et la température sera très importante. Cela explique pourquoi un astronaute sur la Lune va mesurer 150C° sur sa face exposée au Soleil et -150C° sur celle ombragée.
Risque radiatif
Autre problème causé par l'espace, c'est le risque radiatif. La couche d'ozone étant absente, rien ne peut filtrer les UVs mais aussi les protons, les rayons X et gamma. Ce sont les seules traces de "matière" présentes dans l'espace.
Les UVs ainsi que le flux de protons proviennent majoritairement des vents solaires.
Les rayons X sont produits par divers corps célestes, le plus souvent des étoiles binaires (c'est-à-dire deux étoiles évoluant autour du même centre de gravité).
Quant aux rayons gamma, ceux-ci peuvent provenir de « sursauts gamma » qui peuvent être du à la collision d'un trou noir avec une étoile ou bien d'une étoile arrivant à la fin de sa vie qui se transforme en trou noir. Il est dit qu' « un sursaut typique libère autant d'énergie que le Soleil en produira au cours de ses quelque dix milliards d'années d'existence »(http://www.notre-planete.info/terre/fin_du_monde/sursaut_gamma.php). Cela signifie que si la Terre était touchée par un sursaut à moins de 6000 années-lumière, les conséquences seraient désastreuses car la couche d'ozone serait en grande partie détruite et une plus grande quantité d'UVs atteindrait donc la Terre. Les scientifiques supposent que c'est un sursaut gamma qui a causé la fin de l'Ordovicien (période il y a 440 millions d'années).
Nous avons choisi de faire une expérience à partir de levures pour tester la capacité de l'eau à stopper les Uvs. (voir partie protocole levures)
Illustration : Domaines des rayonnements UV à infrarouge
http://www.e-monsite.com/s/2008/03/06/tpe-stvincent-uv/ultraviolets-tableau-fwliz.jpg
Les ultraviolets se divisent en trois catégories : les UVA, les UVB et les UVC. Les premiers sont les moins ionisants donc les moins dangereux. Néanmoins, ils sont très pénétrants et donc beaucoup plus présents dans l'atmosphère. Les UVB sont responsables du bronzage et des coups de soleil, une plus petite quantité passe la couche d'ozone mais ils sont, en contrepartie, plus ionisants. Cela implique que le risque de mutation augmente, et donc la probabilité d'avoir un cancer de la peau aussi. Quant aux UVC, ceux-ci ne traversent pas la couche d'ozone mais leur exposition est bien souvent mortelle et très dangereuse pour n'importe quel être vivant.
Les rayons infrarouges ne sont pas ionisants mais peuvent présenter un danger si le rayonnement est très intense. Cela peut provoquer des lésions cutanées et oculaires. Invisible à l’œil nu, son effet est ressenti sous forme de chaleur. Cela les rend ainsi moins dangereux que les Uvs et il n'y a pas de risque de mutation donc de cancer.
Certains rayonnements sont plus ou moins pénétrants. Les plus ionisants sont généralement moins pénétrants.
Illustration : Pouvoir de pénétration de particules/rayonnements
Néanmoins, la couche d’ozone n’est pas la seule protection de la terre. La présence d'un champs magnétique permet de piéger les protons à haute énergie dirigés vers la planète. Cela forme la ceinture de Van Allen autour de la Terre. Celle-ci est composée d'une ceinture extérieure et d'une ceinture intérieure. La première est composée d'électrons de faible énergie tandis que la deuxième est constituée de protons à très haute énergie.
Un homme qui se retrouverait dans la ceinture intérieure recevraient plusieurs millions de rads sachant que la dose mortelle est 500 rads. Afin de passer les ceintures, il faut que le vaisseau spatial soit incliné à un certain angle afin que l'équipage ne reçoive qu'un minimum de radiations. Cette mesure est primordiale car le blindage de l'engin ne peut pas absorber tous les protons.
Si cette ceinture piège de nombreuses radiations, cela signifie que dans l'espace il n'y a aucune protection contre toutes ces particules souvent mortelles à haute dose.
Illustration : Représentation des ceintures de Van Allen
http://www.de-la-terre-a-la-lune.com/vehicules-et-technologies/csm/Images/vanAllen.gif