Une étude découvre que les astronautes féminines sont plus efficaces, suggérant des missions spatiales futures avec des équipages entièrement féminins.

5 mai 2023 rapport

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par Justin Jackson, Phys.org

Alors que les humains envisagent la vie sur d'autres planètes, ils sont immédiatement confrontés à deux choix. L'un est un voyage vers un autre système solaire qui prendrait des dizaines de milliers d'années (avec la technologie actuelle), nécessitant environ 2 000 générations pour vivre leur existence dans les confins étroits d'un vaisseau spatial tout en adherant à un strict système de contrôle de la population. L'autre choix est Mars.

Mars présente plusieurs avantages, dont le moins est la proximité, éliminant ainsi la nécessité de pousser des gens hors de sas quand le vaisseau spatial est à pleine capacité. Il permettrait également à une équipe avancée de mettre en place une infrastructure de base et d'être la plus efficace - l'équipe devrait être entièrement féminine.

Des chercheurs de l'équipe de médecine spatiale de l'Agence spatiale européenne en Allemagne ont mené une étude publiée dans Scientific Reports qui a constaté que les astronautes féminines ont des besoins en eau plus faibles pour l'hydratation, la dépense énergétique totale, la consommation d'oxygène (O2), le dioxyde de carbone (CO2) et la production de chaleur métabolique lors des missions d'exploration spatiale par rapport à leurs homologues masculins.

Dans l'étude, "Effects of body size and countermeasure exercise on estimates of life support resources during all-female crewed exploration missions", l'équipe a utilisé une approche développée pour estimer les effets de la "taille" du corps sur les exigences de soutien vital chez les astronautes masculins. Pour tous les paramètres à toutes les tailles, les estimations pour les femmes étaient plus faibles que pour des astronautes masculins comparables.

Lorsqu'on considère l'espace limité, l'énergie, le poids et les systèmes de soutien de vie emballés dans un vaisseau spatial lors d'une longue mission, l'étude constate que la forme féminine est le type de corps le plus efficace pour l'exploration spatiale.

Selon la NASA, le coût de la mise en orbite de charges utiles vers la Station spatiale internationale (ISS) est de 93 400 dollars par kg. L'étude a montré que lors d'une mission de 1080 jours, un équipage entièrement féminin de quatre membres aurait besoin de 1 695 kg en moins de nourriture. Avec un peu d'arithmétique simple, la mission pourrait économiser plus de 158 millions de dollars et libérer 2,3 m3 d'espace (emballage de nourriture), l'équivalent d'environ 4 % du volume habitable (60 m3) d'un module HALO "Gateway" dans la station spatiale en orbite lunaire proposée par la NASA. Ces deux facteurs seraient hautement significatifs opérationnellement, mais il y en a d'autres.

Comparée à une étude antérieure d'astronautes masculins théoriques, l'effet de la taille du corps sur la dépense énergétique totale était nettement plus faible chez les femmes, avec des différences relatives allant de 5 % à 29 % plus faibles. Comparées à la stature au 50e percentile pour les femmes américaines (1,6 m), les réductions étaient encore plus significatives, de 11 % à 41 %. Cela se traduit par une utilisation réduite de l'oxygène, la production de CO2, la chaleur métabolique et l'utilisation de l'eau.

Lorsqu'ils sont exposés à la microgravité prolongée de l'espace, de mauvaises choses se produisent aux corps des astronautes. Les changements physiologiques induisent l'atrophie musculaire, la perte osseuse et la réduction de la capacité aérobie et sensorimotrice, affectant potentiellement la santé des membres de l'équipage et leur capacité à effectuer les tâches de la mission.

L'exercice dans l'espace est appelé "exercice de contre-mesure", car il est conçu pour contrer les effets physiologiques de l'apesanteur. Pendant ces exercices (deux exercices aérobiques de 30 minutes, six jours par semaine), les astronautes ont des taux plus élevés de consommation d'O2, de production de CO2, de production de chaleur métabolique et ont besoin de plus d'eau pour se réhydrater.

Bien que la taille du corps seul soit corrélée aux mesures énergétiques (stature plus petite, moins d'énergie utilisée), les missions nécessitant de l'exercice de contre-mesure augmentent cette disparité car les corps plus grands utilisent plus d'énergie, ont besoin de plus d'oxygène, produisent plus de CO2 et créent plus de chaleur. De plus, l'étude a montré que les femmes avaient une perte d'eau de transpiration de 29 % de moins lors d'un seul épisode d'exercice aérobique de contre-mesure et nécessitaient donc moins d'eau pour se réhydrater.

Les différences théoriques entre les astronautes féminins et masculins résultent des exigences en O2 de repos et d'exercice plus faibles des astronautes féminins, qui sont plus légers que les astronautes masculins à des statures équivalentes et ont des valeurs de VO2max relatives plus faibles (le taux auquel le cœur, les poumons et les muscles peuvent utiliser efficacement l'oxygène pendant l'exercice).

Aside from resource usage, there are also advantages in functional workspaces, especially when multiple astronauts are working in the same confined area, as often happens on the ISS. Aboard the ISS, the astronauts have just enough room to stand and work shoulder-to-shoulder or back-to-back when necessary. The spaces in the proposed NASA Gateway craft are tighter, creating a less ergonomic environment for multiple crew members to work together. Tighter spaces could operate just as efficiently with a smaller crew.

The study data, combined with the move towards smaller diameter habitat space for currently proposed mission modules, suggest that there may be several operational advantages to all-female crews during future human space exploration missions, with the most significant improvement coming from shorter females.

More information: Jonathan P. R. Scott et al, Effects of body size and countermeasure exercise on estimates of life support resources during all-female crewed exploration missions, Scientific Reports (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-31713-6

Journal information: Scientific Reports

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