• E - L’Homme dans le vaisseau

    Par ST Ambroise 73 dans 3 - Le vaisseau le 27 Janvier 2018 à 21:05

    1. Besoins primordiaux

    1.1. Oxygène

    Nous avons évoqué plus tôt le problème de l’oxygène. Voici une des solutions adoptées : l’OGS.

    L’OGS, (Oxygen Generation System), est le générateur d'oxygène de la station spatiale internationale. Il utilise le principe de l'électrolyse qui divise l’eau en ses deux constituants à savoir l'oxygène et l'hydrogène. L’eau utilisée pour l'électrolyse est de l’eau usée. L'oxygène sera redistribué dans le vaisseau et l'hydrogène rejeté dans l’espace.

    Schéma de fonctionnement de l'OGS

    1.2. Eau

    L’eau est un besoin fondamental à la survie de l’Homme. Une solution adoptée pour permettre un apport d’eau suffisant quotidien est le WRS. Le WRS (Water Recovery System) est le système américain de traitement des eaux. Il recycle les eaux usées et les urines des astronautes pour les transformer en eau potable. Ce système permet d’avoir une très faible déperdition de l’eau. Pour cela, on traite l'urine (1,5 L d’eau par jour perdu), puis on le collecte et on la brumise avant de l'injecter dans un cylindre rotatif à grande vitesse. Le phénomène de la centrifugation va alors se mettre en marche. Le phénomène de centrifugation est un procédé permettant la séparation des composants d’un mélange en fonction de leur différence de densité grâce à la force centrifuge. Cette force est appelée scientifiquement l’"effet centrifuge"; elle permet, grâce à la rotation, d’éloigner les différents corps du centre de rotation, permettant ainsi de les séparer. Ce phénomène va extraire les vapeurs d’eau de l’urine. Cela va permettre de séparer les constituants les plus lourds de l’urine. Le liquide récupéré est presque pur: il est appelé par la NASA "distillat épuré d’urine". Ce liquide sera mélangé à diverses eaux récoltées dans la station comme la transpiration, l’humidité ambiante,la respiration des astronautes (0,5 L d’eau par jour perdu). Ce mélange passe dans un tube contenant des agents chimiques (chlore, ozone), qui détruit les impuretés organiques. Le liquide sera chauffé puis oxydé. Pour finir, afin d'éliminer les dernières impuretés ou les bactéries qui auraient échappé au traitement, l’iode sera ajouté afin de purifier définitivement l’eau.

    Le WRS de l'ISS

    Le WRS de l'ISS

    1.3. Nourriture

    Il faut à un homme adulte entre 2300 et 3200 calories par jour et pour une femme adulte entre 1900 et 2500 calories par jour. La nourriture va vite poser un problème majeur car il est pour le moment impossible de cuisiner dans l’espace ou même d’y importer certains aliments. Pour cela, la Nasa a dressé une liste d’aliment que l’on peut envoyer dans l’espace car la place dans les vaisseaux est restreinte. Les astronautes mangent principalement des produits déshydratés ( ils enlèvent 80 à 90 % de l’eau contenue dans les aliments, cela permet de gagner de la place et du poids)  et thermostabilisés en boite, ou des plats déjà préparés comme des noix, des céréales, des viandes ionisées des boissons et des condiments (assaisonnement). De plus, les aliments doivent avoir un pouvoir nutritif élevé et bien entendu aucun risque bactériologique. Mais ce n’est pas tout, la nourriture apportée dans l’espace doit pouvoir se manger crue, tiède ou chaude afin de pouvoir être comestible dans toutes les situations. La nourriture doit pouvoir être mangée sans la découper pour plus de maniabilité. Elle ne doit pas se disperser durant l’ouverture du sachet et aucun morceau ne doit être indépendant. Le ravitaillement en nourriture coûte très cher et même si la nourriture apportée peut se conserver longtemps, il faudrait  arriver à cultiver dans l’espace afin d’avoir une meilleure autonomie de ravitaillement.

    En 2014, sur L’ISS, un système fut installé : VEGGIE. C’est un système de culture permettant de cultiver des fruits frais, des légumes, des herbes et des fleurs lors d’un long vol spatial. Cela permettrait donc d'économiser une place qui est précieuse. La bonne alimentation des astronautes est une préoccupation à laquelle les agences spatiales répondent en  faisant remplir aux astronautes à la fin de chaque journée un questionnaire destiné à des agents sur Terre chargés de réguler leur alimentation au cours de la mission. VEGGIE est composé de 6 compartiments eux-même composés de 3 sous-systèmes.

    Un système de LED pour émettre de la lumière avec des longueurs d’onde très précises pour une photosynthèse efficace à savoir de 660 (rouge) nm et de 450 (bleu) nm.

    Un tapis fixe les racines et permet d’y acheminer les nutriments nécessaires au développement de la plante.

    Les plantes peuvent atteindre un maximum de 45 cm. Pour anecdote, les astronautes ont réussi à faire pousser des salades grâce à VEGGIE après 28 jours de culture. Elles furent ensuite envoyées sur Terre pour y effectuer des tests afin d'éviter les risques de toxicité. Mais ce n’est que le 10 août 2015 que les astronautes de l’ISS ont pu manger les salades cultivées par VEGGIE. En 2016, les astronautes ont réussi à faire fleurir une Zinnia, qui est donc la première fleur à fleurir dans l’espace.

    La première fleur Zinnia à bord de l'ISS

    La première fleur Zinnia à bord de l'ISS

    2. Besoins secondaires

    2.1. Gravité artificielle

    La gravité artificielle à bord d’un vaisseau est primordiale. En effet, si le corps humain passe un temps trop long en apesanteur, de nombreux problèmes peuvent apparaître, comme détaillés précédemment.

    Module Russe de création de gravité artificielle pour l'ISS

    Quand un vaisseau tourne sur lui-même, il recrée artificiellement une forme de gravité au moyen de la force centripète. De cette façon, on peut s'imaginer un vaisseau cylindrique qui tournerait sur lui-même. Les personnes à l'intérieur auraient donc les pieds vers l'extérieur du vaisseau et la tête en direction du centre. Ce principe de fonctionnement est comparable à celui d'une machine à laver : la vitesse de rotation de la machine va plaquer les vêtements vers l'extérieur. Cependant, il faudrait adapter la vitesse de rotation du vaisseau de façon à créer une force de gravitation d'environ 1G, soit la gravité présente sur Terre.

    On peut prendre pour exemple le "Tore de Stanford" qui a un design entièrement imaginé par l'université du même nom. Il s'agit d'un tore de 1,8 km de diamètre qui tourne une fois par minute de sorte à obtenir une gravité de 1G. Cette méthode a néanmoins des inconvénients. Elle peut par exemple provoquer des nausées, ou une désorientation pour les personnes se trouvant à l'intérieur du vaisseau. Ces problèmes sont notamment dus aux forces inertielles causées par la rotation ou encore, dans le cas de certains vaisseaux dont le rayon est trop faible, la tête subit une gravité différente de celle subie par les pieds (cela peut rendre le déplacement difficile). On retrouve cette méthode pour recréer la gravitation dans différentes fictions, telles que l'Odyssée de l'Espace en 2001 ou encore, plus récemment, dans Elysium.

    Vue d'artiste de l'intérieur d'un "Tore de Stanford"

    Vue d'artiste de l'intérieur d'un "Tore de Stanford"

    2.2. Dormir

    Tout être humain a besoin de se reposer, mais dormir dans l’espace peut se révéler difficile car du fait de l'absence de gravité, il n’y a pas de lit. Les astronautes dorment donc dans des sacs de couchage fixés au mur qui exercent une pression sur le dos pour simuler la pression du matelas. Il n’ont également pas besoin d’oreiller puisque leur tête ne tombe pas. Ils ont des chambres personnelles qui ressemblent à des cabines téléphoniques; il y a dans celles-ci quelques uns de leurs effets personnels, une lampe, parfois même leur ordinateur portable et surtout une bouche d’aération. Pourquoi une bouche d’aération ? Durant notre sommeil, nous respirons, c’est-à-dire que nous absorbons de l’O2 et nous rejetons du CO2. Puisqu'en apesanteur, une bulle de CO2 se forme autour de la tête des astronautes et ils peuvent ne plus avoir de dioxygène pour respirer. La bouche d’aération sert donc à absorber le CO2 de manière à ce que les astronautes ne s’étouffent pas.

    Dormir à bord de l'ISS

    2.3. Les loisirs

    Les astronautes ont durant leurs journées bien remplies quelques moments de loisir. Ils ont alors la possibilité de faire ce qu’il veulent: certains regardent des films, consultent leurs e-mails, jouent, apprennent de nouvelles choses, font de la musique ou tout simplement admirent l’espace. Certains font même des conférences sur internet afin de partager leur vie avec les gens sur Terre.

    Se détendre dans l'espace

    Se détendre dans l'espace

    2.4. L’hygiène et la santé

    L'hygiène des astronautes ressemble beaucoup à notre manière de faire lors d’un camping. En effet, n’ayant pas d’eau courante dans l’espace, les astronautes ont dû inventer des moyens alternatifs  pour se laver, se raser, se couper les cheveux ou même aller aux toilettes.

    Aller aux toilettes est peut-être la chose la plus compliquée. En absence de pesanteur, il faut se fixer grâce à des sangles. Afin de récolter l’urine, il faut brancher un dispositif relié à un compartiment de récupération. Quant à la collecte des déchets solides, il faut mettre un sac dans la cuvette de manière à les récupérer. Aller aux toilettes dure en moyenne 15 minutes de plus que sur Terre à cause de l'apesanteur et les manipulations nécessaires citées ci-dessus.

    Pour se laver, les astronautes utilisent des solutions nettoyantes sans rinçage ou bien des lingettes. Pour se laver les cheveux, ils utilisent des shampoings sans rinçage. Pour se couper les cheveux, ou bien se raser pour les hommes, ils utilisent un aspirateur pour éviter que les poils ne se dispersent dans toute la station.

    Se laver les cheveux dans l'espace

    Se laver les cheveux dans l'espace

    Pour ce qui concerne la santé, les astronautes dans la station spatiale internationale disposent d’un kit médical avec de nombreux médicaments différents, ainsi que des bandages et des pansements. Il y a également une liaison permanente entre la Terre et l’ISS permettant de joindre un médecin pour un diagnostic plus complet. Le problème qui demeurera lors des  voyages de longue durée sera l'absence de communication possible entre la Terre et le vaisseau. Tous les astronautes sont formés aux premiers secours, mais certains sont plus spécialisés dans des problèmes de santé plus graves. Des recherches sont en cours pour créer des appareils miniaturisés afin de pouvoir faire un diagnostic (IRM) et pratiquer la chirurgie.


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