Un torse mi-humain mi-synthetique vole à bord de l'ISS / Phantom Torso

Un torse mi-humain / mi-synthétique à bord de l’ISS – Le Phantom Torso

(Article basé en partie sur des informations fournies par les recherches sur ce Phantom Torso, réalisées au Johnson Space Center par les Dr Gautam D. Badhwar et Francis Cucinotta).

(Crédit Photo : NASA)

Un torse mi-humain et mi-synthétique, avec tête (Phantom Torso) a voyagé à bord de la station spatiale internationale en mars et août 2001. Il a été emmené lors de la mission STS-102, qui faisait la rotation entre Expedition 1 et Expedition 2. Il a été ramené par la mission STS-105, qui faisait la rotation entre Expedition 2 et Expedition 3.

Le Phantom Torso se trouvait dans le laboratoire Destiny de l’ISS.

Ce torse était celui  d’un homme.

Cette expérience était la première réalisée par la NASA pour simuler et mesurer les doses de radiations reçues en profondeur dans l’organisme.

Ce Phantom Torso permettait de mesurer les niveaux de radiations ionisantes reçus par les organes humains lors d’un vol prolongé dans l’espace. Il avait la hauteur, et le poids, d’un adulte masculin normal.

Le Phantom Torso était composé bien sûr d’une structure osseuse, d’organes, de peau, et des composants de muscles tissulaires et d'éléments synthétiques. Le torse était recouvert de Nomex (comme la Phantom Head) pour le protéger.

Le torse est divisé en 34 ‘’tranches’’ de 2,3 centimètres, pour un poids de 40 kg environ.

Ces tranches sont réparties en 3 segments : la tête, la poitrine et l’abdomen. Le tout est tient par une série d’attaches.

Ces trois segments sont donc recouverts individuellement de Nomex.

Chaque ‘’tranche’’ est percée de plusieurs trous afin de contenir tous les dosimètres passifs, qui sont donc placés un peu partout dans ce torse.

Il y a aussi deux dosimètres passifs placés à l’extérieur, sur le Nomex (dans des petites poches), qui permettent de mesurer le taux de radiation reçu par la peau.

Les dosimètres passifs sont de deux types :

- Dosimètres thermo-luminescents (TLD) qui permettent de mesurer la quantité totale de radiations absorbées par différentes parties du corps durant ces 6 mois de vol.

- Détecteurs de trace nucléaire, en plastique (PNTD) qui a permis de mesurer en temps réel, les doses reçues lors de certaines périodes de vol. Ces mesures se sont focalisés sur le cerveau, thyroïde, estomac et colon.

De petites capsules contenant du fluor de lithium sont également placées dans le torse, et permettent une diffusion généralisée de ce fluor de lithium dans tous le torse, afin de pouvoir mesurer les effets sur les tissus et organes.

En tout, le Phantom Torso est équipé de près de 300 détecteurs et dosimètres.

En plus des dosimètres passifs, il y a aussi 5 petits dosimètres actifs (SMADOS) qui permettent de mesurer les rayons cosmiques à partir de proton et la dose absorbée en fonction du temps d’exposition.

Ces 5 dosimètres actifs sont placés dans la tête, le cou, le cœur, l’estomac et la région du colon. Ce sont des dosimètres que l’on trouve dans le commerce, modèle S-3205 Hamamatsu.

Ces SMADOS ont un écran à cristaux liquide (LCD) recouvert par un matériau, le Lexan. Ils ont également deux batteries pour faire fonctionner une horloge interne.

Ils mesurent 1,8 cm de côté pour 0,5 mm d’épaisseur.

Et il y a également un microprocesseur pour une analyse informatique.

Le risque principal pour un astronaute lors d'un vol de longue durée dans l'espace est le cancer, la cataracte, et autres dommages sur le corps et sa physiologie causés / déclenchés par les radiations.

L'étude des doses de radiations sur les organess, et ses effets, reçues par les astronautes ne pouvaient pas être véritablement mesurées en vol jusqu'à présents. Ces mesures étaient jusqu'à cette expérience, mesurées uniquement au niveau de la peau.

Les mesures recueillies ont permis de mieux connaître ces effets (qui peuent être différents en fonction du sexe) et de mieux définir les zones de protection aux radiations dans un vaisseau spatial.

Ces mesures, les premières ''en profondeur'' ont quand même fait énormément avancer les connaissances.

Le rôle de l'équipage a été minime. Il était chargé d'activer le torse, de vérifier son état, et de transférer les données tous les 7-10 jours via un ordinateur portable (Human Research Facility - 1) et de changer la pile tous les 20 jours.

A la fin de l'expérience, l'équipage ''a démonté'' le torse.

(Phantom Torso à bord de l'ISS)

Résultats :

Les données du Phantom Torso ont été combinées avec les résultats de diverses expériences passées pour la validation de la base de données (doses reçues par les organes des astronautes).

Cela a réduit la fourchette de précision des modélisations, qui existait auparavant avec une marge de probabilité de + / - 500% à + / - 15%. D'autres études sont toujours en cours.

Il a ainsi pu être déterminé que 80% des radiations reçues par les tissus humains sont des rayonnements cosmiques. Le champ magnétique de la Terre atténuant très efficacement l'action des protons. On a pu aussi indiquer que la peau et les organes internes étaient aussi sensibles aux effets des neutrons secondaires.

Dans une autre analyse (de 2008) faite par Francis Cucinotta, on apprend qu'il y a eu des lésions chromosomiques dans les lymphocytes de 19 astronautes ayant voyagé à bord de l'ISS.

Ces résultats ont été comparés avec ceux effectués sur le Phantom Torso.

En outre, il y a eu une étude sur 15 astronautes ayant volé dans l'ISS avec un minimum d'activité solaire enregistré. Cette étude a été comparée avec les résultats portant sur des astronautes ayant volé lors d'une activité maximale solaire et ceux du Phantom Torso.
(La dose moyenne reçue pour un séjour de 6 mois est de 72 mSv).

Tous ces résultats montrent que l'on ne connait pas encore parfaitement les niveaux et types de rayonnement reçus à bord d'un engin spatial, et qu'il faudrait d'autres études et expérimentations.

(Le Phantom Torso à bord de l'ISS)