Étude de l’environnement radiatif à la surface de Mars : modélisation atmosphérique, influence de la topographie locale et stratégies de radioprotection par optimisation de blindage

Dans le contexte des futures missions habitées vers la Lune et Mars, les besoins en outils de modélisation environnementale et de radioprotection se font grandissants. Cette thèse a pour objectif principal de caractériser l'environnement radiatif martien afin d'en limiter l'impact sur la santé des astronautes. Pour ce faire, une étude approfondie de l'environnement martien est réalisée, en mettant l'accent sur la modélisation atmosphérique et l'influence de la topographie locale. Le modèle ARAMIS (Atmospheric RAdiation Model for Ionizing spectra on martian Surface), développé à partir de simulations Monte Carlo GEANT4, permet de prédire les flux de particules et les doses de radiation à la surface de Mars pour n’importe quelle coordonnée et date, en tenant compte des variations atmosphériques, du cycle solaire, des caractéristiques du terrain, ainsi que des propagations d'éventuels événements solaires dans l'atmosphère. Cette modélisation inclut également l'analyse de l'albédo additionnel et du blindage naturel offert par la topographie locale ainsi que des capacités de cartographie radiative.Ensuite, les travaux menés ont eu pour but le développement d'outils d'optimisation de blindage multicouche pour les missions habitées. Cela inclut l'arrangement et le choix des couches de matériaux (aluminium, polyéthylène, eau, régolithe martienne, etc.) pour différentes expositions et scénarios de mission. L'objectif est de réduire à la fois les doses reçues (doses efficaces sur le corps entier, doses équivalentes aux organes) et les épaisseurs (et donc les masses) des murs. Enfin, en sélectionnant stratégiquement quelques blindages, une comparaison des doses cumulées et des risques pour différents scenarios d’exposition a été réalisée. Cette étude prend en compte différents paramètres de mission (localisation sur Mars, position dans le cycle solaire) et ainsi que l’ajout de différentes topographies locales.