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Expositions en vol



Exposition aux rayons cosmiques en vol et dans l’espace

L'atmosphère et le champ magnétique terrestre jouent le rôle de bouclier contre les radiations en provenance du soleil et des étoiles. Les couches atmosphériques absorbent l’essentiel des particules secondaires générées par les impacts des rayons cosmiques qui bombardent la Terre.

Les lignes de force du champ magnétique terrestre écartent une bonne partie des rayons cosmiques primaires de la haute atmosphère. Ce bouclier ne couvre toutefois pas les environs du pôle nord et du pôle sud. Lors des éruptions solaires, les particules en provenance du soleil sont à l'origine du phénomène des aurores boréales dans les régions polaires.

Doses de vols en avions
Mesures réalisées sur diverses routes aériennes représentatives des expositions aux rayonnements cosmiques. Le débit de dose moyen (dose reçue par heure) sur un vol est indiqué en millionièmes de sieverts par heure (µSv/h) dans les cercles. La dose totale (encadrée en bleu) est donnée en millisieverts (mSv), Dans le cas de l'aller-retour Paris-New York, le vol était en Concorde.
IRSN

S'élever en altitude diminue l'épaisseur des couches d’air protectrices. Les Indiens des Andes et les Tibétains de l'Himalaya qui vivent à longueur d'années à 3 ou 4000 mètres d'altitude subissent un supplément de radiations, de même que les alpinistes, les skieurs et les passagers de vols aériens qui montent plus haut mais dont le voyage ne dure que quelques heures.

Le personnel navigant des compagnies aériennes sont exposés à des doses accrues de rayonnement cosmique du fait de l'altitude du vol des avions voisine en général de 10 000 m.

Doses pour 1000 heures de vol
Expositions subies par des membres d'équipages pour 1000 heures de vol sur un certain nombre de routes aériennes. A titre de comparaison sont indiqués les seuils recommandés d'exposition annuels pour le public, pour les travailleurs exposés et pour les femmes enceintes. Ces limites n'incluent pas les expositions dues à la radioactivité naturelle et à la médecine.
IN2P3
Les expositions restent modestes. Le passager d'un vol Londres New York à 11 000 mètres d'altitude recevra une dose de 0,032 mSv (millisievert), l'équivalent d'une radiographie dentaire panoramique. Un autre voyageur empruntant une route passant par le pôle Nord pour aller de New York à Hong Kong recevra une dose trois fois plus importante car la protection de l'atmosphère et du champ magnétique terrestre est environ deux fois moins efficace aux latitudes polaires qu'à l'équateur.

Il faudra cinq allers et retours à un habitué de cette ligne ou à un membre d'équipage pour recevoir 1 mSv, l'équivalent d'une radio du bassin. Un millisievert est également le seuil d'exposition moyen recommandé pour le public par la Commission Internationale pour la Protection Radiologique (CIPR) et correspond à environ 40 % de la valeur moyenne annuelle de la dose de radioactivité naturelle, dont il faut remarquer qu’elle varie beaucoup plus que 1 mSv d'un endroit à l'autre.

Un millisievert supplémentaire reste une dose faible dont on n’a pas pu prouver qu’elle présente un risque. Rappelons que les doses annuelles admises pour les personnes travaillant dans l'industrie nucléaire sont de 20 mSv en Europe et de 50 mSv aux États-Unis.

Parmi les voyageurs aériens, les femmes enceintes, les équipages et ceux qui empruntent l'avion comme d'autres l'automobile sont les plus exposés. Une directive européenne impose depuis mai 2000 aux compagnies aériennes de suivre les doses reçues par leurs équipages et de les informer quand elles dépassent la limite de 1 mSv.

Du plutonium-238 sur la Lune
Des générateurs produisant de l‘électricité à partir des désintégrations radioactives du plutonium-238 ont été utilisées lors des missions Apollo sur la Lune. On voit ici, lors de la mission Apollo12, l’astronaute Alan Bean en train de transférer sur le sol lunaire le RTG (Radioisotope thermic generator), la source d’énergie au plutonium-238 nécessaire pour les expériences sur la surface lunaire.
NASA No. MSCL-41

L'exposition des astronautes

Des risques similaires existent pour les astronautes, mais ils sont mal connus. Autour de la Terre, les astronautes sont protégés par le champ magnétique protecteur qui repousse dans l'espace les particules du rayonnement cosmique et par le blindage de leur vaisseau spatial quand ils ne se promènent pas dans l’espace. Ce blindage suffit pour arrêter une bonne partie des particules issues des éruptions solaires, mais pour stopper les particules cosmiques énergiques, il faudrait des boucliers épais de plusieurs mètres.

Dans le cas des missions Apollo, 30 astronautes ont voyagé de 1963 à 1972 au-delà du champ protecteur de la Terre. Des études sur leur santé ont montré que certains symptômes du vieillissement, comme la cataracte, surviennent environ 7 ans plus tôt que les autres astronautes cantonnés à l'orbite basse.

Dans un autre registre, les vaisseaux spatiaux ont besoin de sources d’énergies durables et fiables. Beaucoup emportent à bord des sources de plutonium-238 intenses dont les désintégrations radioactives leur fournissent l’énergie nécessaire, comme ce fut le cas les missions Apollo sur la Lune.



Vidéo de l'IRSN(2013) décrivant les rayons cosmiques provenant du soleil, le bouclier offert par le champ magnétique terrestre et les risques d'expositions subies lors d'expéditions dans l'espace