Faire venir un vaisseau spatial sur la Lune ou sur Mars relève littéralement de la science des fusées. Alors que la science des fusées aide à livrer le vaisseau spatial sur la lune, d’autres domaines scientifiques sont nécessaires pour maintenir la vie et permettre des activités pendant les voyages vers la lune et sur la surface lunaire. Les expériences à bord de la Station spatiale internationale servent de base à une grande partie de cette science et contribuent à jeter les bases des missions Artemis.
Le 16 novembre, la NASA a lancé le vaisseau spatial Orion au sommet de la fusée Space Launch System (SLS) lors du test en vol Artemis I. Alors que le vol sans équipage aidera la NASA à comprendre les performances de la fusée et du vaisseau spatial dans l’environnement de l’espace lointain, l’agence travaille également au développement des capacités nécessaires aux futures missions Artemis. Ces missions ramèneront les astronautes sur la surface lunaire, développeront l’infrastructure nécessaire pour établir une présence à long terme sur la Lune et serviront de tremplin pour envoyer des astronautes sur Mars.
Les astronautes d’Artemis devront vivre et travailler dans l’espace lointain et traverser la surface lunaire pendant des expéditions de plusieurs jours ou semaines. Les recherches scientifiques et les démonstrations technologiques en cours sur la Station spatiale internationale peuvent aider à créer des solutions à de nombreux obstacles associés aux missions sur la Lune et sur Mars.
Voici comment certains des travaux du laboratoire en orbite pourraient aider à relever les défis à venir alors que nous retournons sur la Lune, sur Mars et au-delà.
Le défi: Approvisionnement alimentaire limité
La solution: Croissance alimentaire hydroponique et aéroponique
Les humains ont besoin de nourriture et d’eau pour survivre, mais lors de missions plus longues, la qualité et la valeur nutritionnelle des aliments emballés peuvent se dégrader. Une grande quantité de nourriture est vitale pour soutenir et compléter l’équipage pendant les missions sur la lune et à travers le système solaire. L’expérience XROOTS (eXposed Root On-Orbit Test System) de la station spatiale utilise des systèmes aéroponiques et hydroponiques pour cultiver des aliments frais sans avoir besoin de milieux de croissance traditionnels. Les résultats pourraient conduire à des systèmes de production alimentaire à grande échelle tout en réduisant les exigences de poids pour ces systèmes et les aliments frais devant être lancés, laissant plus de place pour d’autres marchandises de valeur. Actuellement, la station spatiale offre la seule installation pour étudier la croissance des plantes en microgravité, développant finalement des technologies pour maximiser la production agricole. Ici, sur le terrain, XROOTS pourrait contribuer à améliorer la sécurité alimentaire en améliorant la culture des cultures.
Le défi: Approvisionnement en eau limité
La solution: Nouvelles techniques de récupération de l’eau
L’eau représente environ 60 % du corps humain et est essentielle à la santé, à l’assainissement et à l’irrigation. Pour fournir suffisamment d’eau pour des missions de longue durée, les systèmes doivent récupérer environ 98 % de l’eau utilisée par l’équipage. Sur la station spatiale, les chercheurs travaillent dans ce but. L’un des appareils testés est l’ECLSS : Brine Processor System, qui fait la démonstration d’une technologie permettant de récupérer de l’eau supplémentaire à partir de l’urine de l’équipage et de réduire le gaspillage d’eau. Des membranes spéciales dans le système retiennent les contaminants et laissent passer la vapeur d’eau dans l’atmosphère de la cabine, où elle est capturée et acheminée vers un système de traitement de l’eau. Le système peut également fournir de l’air pur et soutenir le développement des technologies nécessaires aux futures missions. La méthode a également des applications potentielles sur Terre dans des régions éloignées avec un accès limité à l’eau.
Le défi: Infrastructure et matériaux nécessaires pour travailler et vivre dans l’espace
La solution: Impression 3D et ciment amélioré
Les astronautes qui explorent notre galaxie ont besoin de pièces de rechange, d’outils et de matériaux disponibles sur demande. Le réapprovisionnement continu en fret n’est pas pratique car les missions s’éloignent de la Terre, mais des solutions créatives telles que l’impression 3D pourraient être la réponse. L’impression 3D In Zero-G a produit des dizaines de pièces sur la station, prouvant que la fabrication additive et les imprimantes 3D fonctionnent en microgravité. Cette expérience pourrait être la première étape vers la création d’un atelier d’usinage pour des missions de longue durée et même offrir un moyen de recycler les matières plastiques. L’amélioration de l’impression 3D pourrait également être bénéfique pour les industries sur Terre.
Les habitats et les infrastructures sont d’autres éléments importants de la vie et du travail dans l’espace. Microgravity Investigation of Cement Solidification (MICS) étudie le processus complexe de durcissement du ciment. En l’absence de gravité, la microstructure du ciment solidifié est considérablement différente du béton durci sur Terre. L’étude évalue la microstructure et les propriétés matérielles du ciment et teste les réponses à différentes charges thermiques et mécaniques, ce qui pourrait conduire à des façons d’utiliser ce matériau pour construire des structures spatiales légères. Les résultats pourraient également améliorer les propriétés du ciment utilisé sur Terre et réduire les émissions de dioxyde de carbone générées par sa production.
L’astronaute de l’ESA Matthias Maurer teste l’expérience Bioprint FirstAid du Centre aérospatial allemand (DLR) sur la Station spatiale internationale. L’appareil imprime en 3D un pansement personnalisé à la demande à l’aide d’une bio-encre fabriquée à partir des cellules du patient. Crédit : NASA
Le défi: Accès limité aux soins médicaux pour les blessures
La solution: Pansement personnalisé des plaies
Dans l’espace, il n’y a ni hôpital ni ambulance à appeler en cas d’urgence. La recherche sur le laboratoire orbital équipe les équipages pour des missions sans avoir besoin d’un soutien médical immédiat en testant une technologie innovante telle que Bioprint FirstAid. Cette expérience de l’ESA (Agence spatiale européenne) démontre un appareil qui pourrait imprimer en 3D un pansement personnalisé à la demande en utilisant une bio-encre fabriquée à partir des cellules du patient, une méthode qui pourrait accélérer le processus de guérison. Sur Terre, de tels pansements personnalisés pourraient offrir aux patients des options de traitement personnalisées et portables.
Ce ne sont là que quelques-uns des nombreux défis à venir alors que nous nous préparons pour des missions sur la Lune, Mars et au-delà, et seulement quelques-unes des solutions possibles testées sur la station spatiale. Alors que les missions Artemis s’efforcent d’établir une présence à long terme sur la Lune et que la station spatiale poursuit sa décennie de résultats, les missions éloignant les humains de la Terre sont plus proches que jamais.
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