Au début de la troisième décennie du 21e siècle, plus de 500 personnes, originaires de 40 pays différents et dont plus de 10% étaient des femmes, avaient volé dans l’espace. À la même époque, seules la Russie et la Chine avaient la capacité d’effectuer des vols spatiaux habités. Avec le retrait de la navette spatiale en 2011, les États-Unis ont perdu leur capacité indépendante de vol spatial habité. Une telle capacité ne sera pas retrouvée tant que de nouveaux engins spatiaux privés ne seront pas prêts à être utilisés, un développement qui était prévu en 2020.

Risques et avantages

Les vols spatiaux habités sont à la fois risqués et coûteux. De l’atterrissage en catastrophe du premier vaisseau spatial Soyouz avec équipage en 1967 à la rupture de l’orbiteur de navette Columbia en 2003, 18 personnes sont mortes lors de vols spatiaux. Fournir les systèmes pour soutenir les personnes en orbite ajoute des coûts supplémentaires importants à une mission spatiale, et garantir que le lancement, le vol et la rentrée sont effectués de la manière la plus sûre possible nécessite également un équipement hautement fiable et donc coûteux, y compris des engins spatiaux et des lanceurs.

Depuis le début des efforts de vols habités dans l’espace, certains ont fait valoir que les avantages d’envoyer des humains dans l’espace ne justifiaient ni les risques ni les coûts. Ils soutiennent que les missions robotiques peuvent produire des résultats scientifiques égaux, voire supérieurs, avec des dépenses moindres et que la présence humaine dans l’espace n’a pas d’autre justification valable. Ceux qui soutiennent les vols spatiaux humains citent la capacité encore inégalée de l’intelligence humaine, de la flexibilité et de la fiabilité à mener certaines expériences en orbite, à réparer et à entretenir des vaisseaux spatiaux robotiques et des instruments automatisés dans l’espace, et à agir en tant qu’explorateurs lors de voyages initiaux vers d’autres endroits en le système solaire. Ils soutiennent également que les astronautes sont d’excellents modèles pour les jeunes et agissent en tant que représentants par procuration des nombreuses personnes qui aimeraient voler dans l’espace elles-mêmes. En outre, on pense depuis longtemps que certains humains finiront par quitter la Terre pour établir des avant-postes permanents et des colonies plus importantes sur la Lune, Mars ou d’autres endroits.

Sélection de personnes pour les vols spatiaux

La plupart des individus qui sont allés dans l’espace sont des astronautes et des cosmonautes hautement qualifiés, les deux désignations étant respectivement originaires des États-Unis et de l’Union soviétique. (Le taïkonaute et le yuhangyuan ont parfois été utilisés pour décrire les astronautes du programme spatial chinois avec équipage.) Les gouvernements intéressés à envoyer certains de leurs citoyens dans l’espace sélectionnent des candidats parmi de nombreux candidats en fonction de leurs antécédents et de leurs caractéristiques physiques et psychologiques. Les candidats suivent une formation rigoureuse avant d’être choisis pour un premier vol spatial puis se préparent en détail pour chaque mission assignée. Des centres de formation dotés d’installations spécialisées existent aux États-Unis, au Johnson Space Center de la NASA à Houston, au Texas; en Russie, au Centre de formation des cosmonautes Youri Gagarine (communément appelé Star City), à l’extérieur de Moscou; en Allemagne, au Centre européen des astronautes de l’ESA à Cologne; au Japon, au centre spatial Tsukuba de la JAXA, près de Tokyo; et en Chine, à Space City, près de Pékin.

Les astronautes et les cosmonautes qui ont entrepris plusieurs vols spatiaux appartenaient traditionnellement à l’une des deux catégories. Le premier était composé de pilotes, souvent avec des antécédents militaires, qui avaient une vaste expérience dans le pilotage d’aéronefs à haute performance. Ils étaient responsables du pilotage des véhicules spatiaux tels que la navette spatiale et Soyouz. L’autre catégorie comprenait des scientifiques et des ingénieurs qui ne sont pas nécessairement des pilotes. Ils avaient la responsabilité première de mener à bien les activités scientifiques et techniques prévues pour une mission particulière. Ils étaient connus dans le programme spatial américain en tant que spécialistes de mission et dans le programme spatial russe en tant qu’ingénieurs de vol. Avec le développement de stations spatiales de longue durée telles que Mir et l’ISS, la distinction entre astronautes pilotes et non pilotes et cosmonautes est devenue moins claire, car tous les membres de l’équipage d’une station spatiale effectuent des opérations et des expériences de la station.

Une troisième catégorie d’individus qui sont allés dans l’espace a été appelée diversement spécialistes de la charge utile ou cosmonautes invités. Ces personnes comprennent des scientifiques et des ingénieurs qui accompagnent leurs expériences en orbite; des personnes sélectionnées pour aller dans l’espace pour des raisons politiques, telles que des membres du Congrès américain ou des personnes de pays alliés à l’Union soviétique ou aux États-Unis; et quelques personnes non techniques – par exemple, le rare journaliste ou enseignant ou le particulier prêt à payer des sommes substantielles pour un vol spatial. Ces personnes sont intensivement entraînées pour leur vol particulier, mais ne se rendent généralement dans l’espace qu’une seule fois. À un moment donné, les coûts et les risques des vols spatiaux habités pourraient devenir suffisamment bas pour accueillir l’activité du tourisme spatial, dans lequel de nombreuses personnes pourraient faire l’expérience de vols spatiaux. D’ici là, l’accès à l’orbite sera limité à un nombre relativement restreint de personnes. Cependant, plusieurs entreprises ont prévu de payer les clients de brefs vols suborbitaux qui leur fourniraient quelques minutes d’apesanteur et des vues spectaculaires de la Terre alors qu’ils sont lancés sur une trajectoire les transportant au-dessus de 100 km (62 miles) d’altitude, la frontière généralement reconnue entre l’espace aérien. et l’espace extra-atmosphérique.

Aspects biomédicaux, psychologiques et sociologiques

Les êtres humains ont évolué pour vivre dans l’environnement de la surface de la Terre. L’environnement spatial – avec son très faible niveau de gravité, son manque d’atmosphère, de grandes variations de température et souvent des niveaux élevés de rayonnement ionisant du Soleil, des particules piégées dans les ceintures de rayonnement de Van Allen et des rayons cosmiques – est un endroit artificiel pour les humains. Une compréhension des effets sur le corps humain des vols spatiaux, en particulier des vols de longue durée loin de la Terre vers des destinations telles que Mars, est incomplète.

Beaucoup de ceux qui vont dans l’espace souffrent du mal de l’espace (voir mal des transports), qui peut provoquer des vomissements, des nausées et des malaises d’estomac, entre autres symptômes. On pense que la condition résulte d’une contradiction vécue dans le cerveau entre les informations externes provenant des yeux et les informations internes provenant des organes d’équilibre de l’oreille interne, qui sont normalement stimulées en permanence par la gravité. Le mal de l’espace disparaît généralement en deux ou trois jours à mesure que le cerveau s’adapte à l’environnement spatial, bien que les symptômes puissent réapparaître temporairement lorsque le voyageur spatial revient à la gravité terrestre.

La quasi-absence de gravité entraîne une perte de masse tissulaire dans les muscles du mollet et de la cuisse, qui sont utilisés à la surface de la Terre pour contrer l’effet de la gravité. Les muscles moins impliqués dans la gravité, comme ceux utilisés pour plier les jambes ou les bras, sont moins affectés. Une certaine perte de masse musculaire au niveau du cœur a été observée chez des astronautes lors de missions de longue durée. En l’absence de gravité, le sang qui s’accumule normalement dans les membres inférieurs du corps se déplace initialement vers les régions supérieures. En conséquence, le visage semble bouffi, la personne souffre de congestion des sinus et de maux de tête, et la production de sang diminue lorsque le corps tente de compenser. De plus, dans l’environnement spatial, certains os porteurs dans le corps s’atrophient.

Bien que les changements dans la production de muscles, d’os et de sang ne posent pas de problèmes aux astronautes dans l’espace, ils le font à leur retour sur Terre. Par exemple, en gravité normale, une personne dont la masse osseuse est réduite court un plus grand risque de se casser un os pendant une activité intense normale. Des contre-mesures, en particulier diverses formes d’exercice dans l’espace, ont été développées pour éviter que ces effets ne causent des problèmes de santé plus tard sur Terre. Même ainsi, les personnes qui se remettent de vols de longue durée ont besoin de temps variable pour se réadapter aux conditions terrestres. L’étourdissement disparaît généralement en un ou deux jours; manque d’équilibre et symptômes du mal des transports, dans trois à cinq jours; anémie, en une à deux semaines; atrophie musculaire, dans trois à cinq semaines; et l’atrophie osseuse, dans un à trois ans ou plus.

À l’exception des voyages d’Apollo sur la Lune, tous les vols spatiaux humains ont eu lieu en orbite proche de la Terre. À cet endroit, le champ magnétique terrestre protège les humains d’une exposition potentiellement dangereuse aux rayonnements ionisants des perturbations majeures récurrentes du Soleil et des rayons cosmiques interplanétaires. Les missions Apollo, qui duraient toutes moins de deux semaines, étaient programmées pour éviter l’exposition aux niveaux élevés de rayonnement solaire prévus. Si, cependant, des humains étaient envoyés sur des voyages vers Mars ou d’autres destinations qui prendraient des mois, voire des années, de telles mesures seraient inadéquates. L’exposition à des niveaux élevés de rayonnement solaire ou de rayons cosmiques peut provoquer des tumeurs potentiellement mortelles et d’autres problèmes de santé (voir lésions dues aux rayonnements). Les ingénieurs spatiaux devront concevoir une protection contre les rayonnements adéquate pour les engins spatiaux interplanétaires avec équipage et exigeront des prévisions précises des dommages causés par les radiations au corps pour garantir que les risques restent dans des limites acceptables. Les progrès biomédicaux sont également nécessaires pour développer des méthodes de détection précoce et d’atténuation des dommages causés par les rayonnements. Néanmoins, les effets des radiations peuvent rester un obstacle majeur aux longs voyages humains dans l’espace.

Outre les problèmes biomédicaux associés aux vols spatiaux habités, il existe un certain nombre de problèmes psychologiques et sociologiques, en particulier pour les missions de longue durée à bord d’une station spatiale ou vers des destinations lointaines. Être dans l’espace, c’est être dans un environnement extrême et isolé. Les planificateurs de mission devront prendre en compte les questions relatives à la taille et à la composition de l’équipage – en particulier si les équipages sont composés d’hommes et de femmes et proviennent de plusieurs nations de cultures différentes – si l’on veut éviter les conflits interpersonnels et assurer un travail d’équipe efficace.