Crédits : Société iXblue/CNES/G. Le Bras.
La fibre optique dans la station spatiale internationale (ISS) ? Elle va y arriver cet été, à bord d’un vaisseau de ravitaillement Cygnus. C’est l’astronaute français Thomas Pesquet, dont le décollage est prévu au printemps 2021 depuis les États-Unis, qui va l’installer. L’objectif n’est pas de fournir l’Internet à très haut débit à 400 km d'altitude, mais de mesurer la dose de radiations solaires et cosmiques reçues à l'intérieur de l'ISS !
Un appareil inédit en orbite
Il existe déjà des fibres optiques en orbite, à 36 000 km d’altitude, cachées dans les gyromètres des satellites géostationnaires. Les ingénieurs du spatial se sont rendus compte qu'elles s’obscurcissaient avec la quantité de radiations ionisantes reçues. Le CNES et ses partenaires — le laboratoire Hubert Curien et la société iXblue — ont décidé de tirer profit de cette particularité et développé un dosimètre à fibre optique, insensible aux conditions d'utilisations (température notamment) et détectant à la fois les neutrons et les protons. Une vraie rupture de technologie !
Obscurcissement d’échantillons de verre soumis à des doses de radiations ionisantes croissantes. Crédits : UJM/Laboratoire Hubert Curien/Timothé Allanche.
Maquette du dosimètre dans les mains de Florence Clément, responsable de l'expérience Lumina au CNES. Crédits : CNES/DE PRADA Thierry, 2021.
LUMINA, une des expériences de la mission Alpha
Ce dosimètre à fibre optique va être testé pour la 1ere fois en micropesanteur dans le cadre de l'expérience Lumina de la mission Alpha de Thomas Pesquet. Durant l’été 2021, l'astronaute français va recevoir un boîtier carré de 27 cm de côté contenant 2 fibres optiques de 2 et 7 km de long, qu'il branchera au réseau électrique de la station. Dans chaque fibre, enroulée sur elle-même, une diode laser injectera en continu un signal lumineux dans une longueur d’onde adroitement choisie. La quantité de lumière reçue à l’autre extrémité sera mesurée toutes les secondes et permettra de suivre, en temps réel, la dose de radiations reçue.
« La nature de la fibre, sa longueur et la longueur d’onde dans laquelle on l’interroge sont des paramètres majeurs pour ajuster la sensibilité d’un dosimètre actif à fibre optique. Une fibre très sensible permettra de détecter des évènements de très faible intensité, mais sera vite noircie donc saturée. Il y a un juste équilibre à trouver, adapté à chaque besoin » explique Florence Clément, responsable de l’expérience Lumina au sein du CADMOS qui travaille en collaboration étroite avec le service « Environnement et composants » du CNES.
Ecusson de l’expérience Lumina. Crédits : CNES/GRARD Emmanuel.
puis direction la Lune et mars ?
Dans l'ISS, les astronautes sont (heureusement) peu soumis aux radiations solaires et cosmiques car la station est protégée par le champ magnétique terrestre et un important blindage. Mais lors des prochains voyages vers la Lune et la station Gateway, puis un jour vers la planète Mars, il en sera tout autrement !
Grâce à de futurs dosimètres à fibre optique, on espère voir les prémices des éruptions solaires et pouvoir prévenir les astronautes avant les pics de radiations, avec un préavis d’environ une heure, pour qu’ils se mettent à l’abri
Des patchs de fibre optiques à fixer autour des bras des astronautes sont aussi imaginés afin de mesurer les doses de radiations reçues lors de sorties extravéhiculaires et expéditions à la surface de la Lune. Thomas Pesquet installera-t-il aussi la fibre sur la Lune ?
200fois + de radiations
A la surface de la Lune, le niveau de radiation est 200 fois supérieur à celui reçu sur Terre. Cette estimation est basée sur de récentes mesures effectuées par l'alunisseur de la mission chinoise Chang'e 4.
la mission ALPHA
Au printemps 2021, Thomas Pesquet, astronaute français de l’agence spatiale européenne (ESA) retournera à bord de la station spatiale internationale dans le cadre de la mission Alpha. Durant 6 mois, il va :
- mettre en place une douzaine de nouvelles expériences conçues par le CADMOS de Toulouse
- poursuivre des expériences héritées de la mission Proxima
- participer à une centaine de tâches scientifiques essentiellement européennes et américaines.
