Exploration spatiale : le défi des atmosphères artificielles
En février 1985, la station orbitale soviétique Salyut 7 fait face à des problèmes électriques majeurs, l’isolant de toute communication avec le centre de commandement terrestre. Située à 270 kilomètres d’altitude, la station semble condamnée. Cependant, l’Union soviétique organise une opération de sauvetage audacieuse. En juin 1985, les cosmonautes Vladimir Dzhanibekov et Viktor Savinykh réussissent à amarrer leur capsule Soyouz à la station, malgré sa rotation non contrôlée.
À leur arrivée, ils constatent que l’atmosphère à bord est pressurisée mais que les systèmes de support de vie sont en panne, rendant l’air potentiellement toxique en raison de l’accumulation de dioxyde de carbone (CO₂). Grâce à leur expertise, ils parviennent à restaurer l’habitabilité de la station en quelques jours.
Cet événement souligne la complexité de maintenir un environnement viable pour les humains dans l’espace. La gestion de la composition et de la pressurisation des gaz, ainsi que l’élimination des polluants, sont essentielles pour la survie des astronautes.
Avec l’augmentation prévue du nombre d’humains dans l’espace, notamment pour des missions commerciales et militaires, la nécessité de contrôler les atmosphères artificielles devient cruciale. Des projets ambitieux, comme l’exploration de la Lune et des missions vers Mars, posent des défis similaires en matière d’autonomie et de gestion des atmosphères.
Pour asr une atmosphère stable et viable à bord des stations spatiales, plusieurs méthodes de production et de stockage de l’oxygène sont utilisées. Parmi celles-ci, le stockage cryogénique, bien que risqué, et le stockage chimique via des « bougies » de perchlorates, qui produisent du dioxygène. Une méthode courante est l’électrolyse de l’eau, qui décompose l’eau recyclée en hydrogène et en oxygène à bord de l’ISS.
L’azote, quant à lui, est crucial pour maintenir une pression d’ouverture dans les alvéoles pulmonaires, et est stocké en bouteilles à bord de l’ISS. Sa dilution de l’oxygène permet de réduire les risques d’incendie.
La gestion du CO₂ représente un défi majeur. Dans l’espace, ce gaz peut s’accumuler et entraîner des niveaux dangereux d’hypercapnie. Sur Terre, le CO₂ se dilue grâce à la gravité, mais en impesanteur, des poches stagnantes peuvent se former, rendant la ventilation essentielle pour asr la sécurité des astronautes.
Des systèmes de filtration et de recyclage, comme le carbon dioxide removal assembly (CDRA) de l’ISS, permettent de maintenir des niveaux de CO₂ sûrs en aspirant l’air et en le traitant chimiquement.
En ce qui concerne la pression, les astronautes doivent s’adapter à différentes pressions atmosphériques, notamment lors des sorties extravéhiculaires. Des protocoles stricts sont en place pour éviter des accidents de décompression, qui peuvent être mortels. Par exemple, lors de sorties, les astronautes doivent respirer de l’oxygène pur pour purger l’azote de leur corps avant d’entrer dans une atmosphère dépressurisée.
Le programme Artemis de la NASA prévoit une occupation permanente de la Lune, avec des habitats conçus pour une atmosphère de type « hypobare-hyperoxique », à 0,56 bar avec 34 % d’oxygène. Cela pourrait réduire les contraintes structurelles des habitats tout en maintenant des niveaux de performance adéquats pour les astronautes.
Enfin, le régolithe lunaire représente un défi supplémentaire, car il contient des particules respirables qui peuvent nuire à la santé des astronautes. Des technologies de recyclage et d’extraction de l’oxygène à partir du régolithe sont en développement pour transformer cette menace en ressource.
Ces avancées sont essentielles pour asr la sécurité et la viabilité des missions humaines dans l’espace, où chaque élément de l’atmosphère doit être soigneusement contrôlé pour garantir la survie des astronautes.
Source : Pour la Science
