Plus un astronaute passe de temps dans l'espace, plus les changements qu'il subit sont importants. Le corps humain s'adapte rapidement à l'espace, avec des effets secondaires relativement légers lors de courtes missions, mais avec des conséquences potentiellement plus sérieuses lors des expéditions de longue durée. Les missions actuelles des astronautes à bord de la Station spatiale internationale (ISS) durent généralement six mois, mais les missions vers des destinations loin de la Terre (par exemple vers Mars ou des objets circumterrestres, comme des astéroïdes) seraient beaucoup plus longues. Une exposition prolongée à l'apesanteur, au rayonnement spatial, au confinement et à l'isolement dans l'environnement extrême de l'espace pourrait avoir d'importantes conséquences pour les voyageurs spatiaux de l'avenir.
En plus d'être responsable de la santé et de la sécurité de ses astronautes, l'Agence spatiale canadienne (ASC) étudie les risques inhérents au voyage spatial humain pour élaborer de nouvelles stratégies et technologies afin d'en atténuer l'impact. Dans le cadre de ses initiatives visant à optimiser l'utilisation de l'ISS par le Canada, l'ASC a investi 1,12 million de dollars dans cinq nouvelles études afin de faire progresser l'évaluation de technologies prometteuses dans le domaine de la santé spatiale qui pourraient être implantées dans l'ISS. Ces technologies pourraient servir à mieux cerner, comprendre et caractériser les risques pour la santé humaine, et à valider de nouvelles contre-mesures. Les études en cours permettront à l'ASC d'acquérir de l'information sur les capacités, la maturité, les coûts et les échéanciers de conception et de construction de chacun des projets, ainsi que sur leurs exigences opérationnelles. L'ASC se fondera sur ces renseignements pour planifier les futurs instruments canadiens qui seront utilisés à bord de l'ISS. Étant donné que bon nombre des effets du vol spatial sur le corps humain sont d'excellents parallèles permettant d'étudier le vieillissement et d'autres problèmes de santé sur Terre (particulièrement dans les domaines comme la recherche cardiovasculaire, neurologique, vestibulaire et musculosquelettique), on prévoit que ces technologies seront bénéfiques pour la recherche sur la santé et les sciences de la vie sur Terre.
Astroskin
Conçu par Carré Technologies de Montréal (Québec), Astroskin est un « maillot intelligent » de bio-surveillance qui enregistre, gère et analyse continuellement les données physiologiques réelles des membres d'équipage (état de santé général, signes vitaux, qualité du sommeil et niveaux d'activité) sans nuire à leurs activités quotidiennes – ce qui n'est pas possible pour le moment à bord de l'ISS. Astroskin sera effectivement utile pour mieux comprendre l'efficacité du programme d'exercices physiques des astronautes dans l'espace et recueillir des données sur l'état de santé général des équipages. Astroskin a été conçu pour des astronautes, mais les technologies de vêtements intelligents sont très prometteuses pour les patients sur Terre qui ont besoin d'une surveillance médicale étroite, surtout ceux qui habitent dans des communautés éloignées, loin de leur médecin, pour les programmes d'entraînement d'athlètes ou pour les patients en convalescence ou en thérapie. Carré Technologies a conclu un partenariat avec CALM Technologies de Kingston (Ontario) afin de dresser un plan, y compris les coûts et la faisabilité, en vue d'utiliser Astroskin pour surveiller les astronautes avant, pendant et après leurs missions spatiales.
Système canadien de spectrométrie de neutrons à haute énergie II (CHENSS II)
L'exposition au rayonnement est un des risques pour la santé les plus graves auxquels les astronautes doivent faire face dans l'espace. Parmi les effets à long terme, citons la cataracte, une augmentation du risque de cancer et la stérilité. Le rayonnement est encore plus intense lors de missions vers la Lune et Mars qu'à bord de l'ISS. Étant donné que les missions vers ces destinations seraient plus longues, le risque sera encore plus grand pour les équipages futurs. Certains types de rayonnement nocif, comme le rayonnement neutronique, n'ont toujours pas été bien mesurés ou caractérisés, mais ils pourraient représenter jusqu'à 30 % de l'exposition efficace sur le plan biologique au rayonnement en orbite basse terrestre. Bubble Technology Industries de Chalk River (Ontario) a créé des détecteurs à bulles servant à mesurer le rayonnement spatial qui ont été utilisés dans plus d'une dizaine de missions depuis 1989, y compris l'expérience canado-russe Radi-N2 que l'on mène actuellement à bord de l'ISS. La technologie de détection du rayonnement que propose cette compagnie, CHENSS II, pourrait faire un inventaire plus exact de la distribution d'énergie des neutrons dans la station. Les technologies perfectionnées de détection du rayonnement sont essentielles pour l'exploration spatiale et elles ont des applications sur Terre, allant de la médecine à la sécurité nationale.
Concept de laboratoire Microflow pour l'ISS
Les cytomètres de flux sont des instruments utilisés couramment dans des laboratoires et des cliniques pour diagnostiquer tout un éventail de problèmes de santé, y compris le cancer du sang et des pathologies immunologiques. Cependant, la taille, le poids et la technologie sous-jacente de ces appareils les rendent inutilisables dans l'espace. Après le vol d'essai réussi du cytomètre de flux miniaturisé Microflow à bord de l'ISS en 2013, la compagnie MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. (MDA) de Brampton (Ontario) a conclu un partenariat avec l'Institut national d'optique (INO) de Québec et le Dr Richard Hughson de l'Université de Waterloo afin de concevoir un laboratoire Microflow pour l'ISS. MDA et l'INO dresseront un plan en vue de créer une version améliorée du laboratoire Microflow, afin de l'intégrer à l'ISS. Sur commande de spécialistes au sol ou à bord de l'ISS, ce nouveau laboratoire pourra préparer et traiter les échantillons biologiques (salive, sang et urine). Cela pourrait révolutionner la médecine et les sciences de la vie dans l'espace en permettant à l'équipage de détecter les problèmes médicaux dans l'espace, sans avoir à envoyer des échantillons sur Terre pour analyse. Sur Terre, la technologie pourrait facilement être appliquée à des situations où les essais en laboratoire ne sont pas pratiques ou prennent trop de temps, par exemple dans les communautés éloignées, en cas de catastrophes naturelles, pour le travail sur le terrain ou dans les pays en développement.
IRM de l'ISS : un imageur par résonance magnétique pour l'ISS
La compagnie COM DEV Ltd. (Cambridge, Ontario), Gordon E. Sarty, Ph. D., de l'Université de la Saskatchewan et des scientifiques de la compagnie MRI-TECH Canada (Calgary, Alberta) établiront les exigences d'un imageur par résonance magnétique (IRM) permettant de prendre des mesures de façon non invasive du poignet. Par exemple, l'appareil pourrait être utilisé pour suivre la perte de masse osseuse et l'atrophie musculaire des astronautes à bord de l'ISS. La technologie de l'IRM est un outil diagnostique répandu dans les hôpitaux et les cliniques où elle sert à saisir des images du cerveau, du cœur, des muscles et des organes internes, mais les appareils proprement dits sont gros et lourds, et ils exigent des champs magnétiques intenses – toutes des caractéristiques qui les rendent impossibles à utiliser dans l'espace. L'IRM de l'ISS tirera profit de toutes nouvelles technologies canadiennes qui simplifient le système d'IRM pour le rendre utilisable dans l'espace. Ce système pourrait être adapté afin de créer un appareil léger et portatif pour tout le corps, pouvant être utilisé sur le terrain dans des communautés éloignées et isolées, des zones sinistrées ou des pays en développement, et qui serait plus sécuritaire pour les enfants que l'imagerie ionisante aux rayons X.
Système de culture cellulaire Osteo-X
CALM Technologies, la compagnie qui a mis au point la série de systèmes de culture cellulaire osseuse Osteo, définira les ressources nécessaires et les coûts pour l'utilisation d'un système de culture cellulaire à bord de l'ISS. Les astronautes subissent des pertes osseuses dix fois plus rapides qu'une femme atteinte d'ostéoporose, ce qui fait de l'espace un endroit idéal pour étudier ce phénomène. Les systèmes de culture cellulaire Osteo ont fait l'objet de 14 expériences spatiales et ils ont déjà permis aux chercheurs de mieux comprendre les effets du vol spatial sur les cellules osseuses. La série d'expériences Osteo a permis de découvrir que les cellules responsables de la dégradation des os sont très peu affectées par la microgravité, alors que les cellules qui forment les os sont grandement affaiblies. En 2007, l'ASC a envoyé dans l'espace l'appareil eOsteo, un des systèmes Osteo, comme contribution à une mission de l'Agence spatiale européenne. Les données d'eOsteo ont permis à trois équipes scientifiques canadiennes de vérifier des hypothèses sur la contribution de mécanismes cellulaires précis à la perte osseuse dans l'espace. Ces résultats sont très pertinents pour la perte osseuse sur Terre causée par le vieillissement ou de longues périodes d'inactivité, comme dans le cas de personnes ayant subi des blessures à la moelle épinière ou de patients alités.
