Des résultats préliminaires issus de minuscules cristaux de fluorure de lithium embarqués sur Orion indiquent que les astronautes près de la Lune reçoivent plus de rayonnement qu'en orbite basse, mais l'écart est plus faible qu'on ne le croit.

Lors de la mission non habitée Artemis I de la NASA, fin novembre et début décembre 2022, le vaisseau Orion a emporté plus de 10 000 minuscules cristaux insérés dans deux mannequins à forme humaine afin d'enregistrer l'exposition aux rayonnements autour de la Lune. Parmi eux figuraient plusieurs dizaines de détecteurs expérimentaux fluorescents au fluorure de lithium mis au point à l'Institut de physique nucléaire de l'Académie polonaise des sciences (IFJ PAN) à Cracovie, embarqués dans le cadre de l'expérience Matroshka AstroRad Radiation Experiment (MARE). L'institut a aussi fourni près de 600 détecteurs cristallins thermoluminescents, qui reposent sur une autre technique de mesure. Les chercheurs ont désormais décrit une nouvelle méthode d'analyse des données stockées dans les cristaux, dans un article paru dans la revue Radiation Measurements.

Selon l'équipe polonaise, les détecteurs au fluorure de lithium fonctionnent de manière passive, comme une pellicule photographique : les particules chargées créent des défauts dans le cristal et, éclairées en lumière bleue, ces zones brillent en rouge, ce qui permet de suivre les traces de particules individuelles au microscope à fluorescence. Après des corrections et un logiciel supprimant la lumière de fond, les résultats différaient d'au plus 15 % de ceux des détecteurs de traces classiques sur la plage commune de dépôt d'énergie, et les cristaux ont aussi enregistré des traces inférieures au seuil de détection des appareils précédents, explique le professeur Pawel Bilski de l'IFJ PAN. En comparant avec l'ancienne expérience MATROSHKA sur la Station spatiale internationale, l'équipe indique qu'à proximité de la Lune les ceintures de Van Allen n'apportent plus de protons piégés de faible énergie, qui peuvent représenter l'essentiel de la dose en orbite basse. Ce sont alors les particules galactiques de haute énergie qui dominent, et la dose s'est répartie presque uniformément dans les mannequins. Les doses totales près de la Lune sont supérieures à celles de l'orbite terrestre, dit Bilski, mais l'écart n'est pas aussi grand qu'on pourrait l'imaginer intuitivement.

Les chiffres sont présentés comme préliminaires et proviennent d'un seul vol non habité ; ils ne peuvent donc à eux seuls fixer des limites de sécurité pour les futurs équipages. Les chercheurs soulignent que les cristaux, de quelques millimètres seulement, sont assez petits pour être portés par des personnes, donnent des images de traces plus nettes que les détecteurs plastiques nécessitant une attaque chimique et, enrichis en lithium-6, peuvent aussi enregistrer les neutrons. Ces éléments comptent pour la surveillance des rayonnements lors des futures missions lunaires. La recherche MARE a bénéficié d'une subvention du Centre national des sciences de Pologne dans le cadre de son programme OPUS. Ce compte rendu s'appuie sur la description que l'institut fait de sa propre étude ; les conclusions doivent donc être lues comme celles des auteurs et non comme des résultats reproduits de façon indépendante.