Les astronautes qui sortent dans l’espace doivent faire leurs besoins à l’intérieur de leur combinaison. Cette pratique est non seulement inconfortable et peu hygiénique, mais elle constitue également un gaspillage, car, contrairement aux eaux usées à bord de la Station spatiale internationale (ISS), l’eau contenue dans les urines des astronautes n’est pas recyclée.
Une solution à ces problèmes serait de créer des combinaisons intégrales, comme celles de la franchise à succès Dune, qui absorbent et purifient l’eau perdue par la transpiration et la miction, et la recyclent en eau potable. Cette science-fiction est désormais sur le point de devenir réalité, avec un prototype de système de collecte et de filtration d’urine inédit pour les combinaisons spatiales.
La conception, réalisée par des chercheurs de l’Université Cornell, est publiée dans Les frontières de la technologie spatiale.
« La conception comprend un cathéter externe à vide menant à une unité combinée d’osmose directe et inverse, fournissant un approvisionnement continu en eau potable avec de multiples mécanismes de sécurité pour assurer le bien-être des astronautes », a déclaré Sofia Etlin, membre du personnel de recherche à Weill Cornell Medicine et à l’Université Cornell, et premier auteur de l’étude.
Conçu pour les prochaines missions sur la Lune et sur Mars
En 2025 et 2026, la NASA prévoit les missions Artemis II et III, au cours desquelles un équipage effectuera un vol en orbite autour de la Lune et atterrira sur son pôle Sud. Ces missions devraient être suivies par des missions habitées vers Mars d’ici le début des années 2030.
Cependant, les astronautes se plaignent depuis longtemps du manque de confort et d’hygiène du vêtement à absorption maximale (MAG) existant – le système de gestion des déchets des combinaisons spatiales traditionnelles de la NASA – utilisé depuis la fin des années 1970 et qui fonctionne comme une couche pour adulte multicouche en polymère superabsorbant.
« Le MAG aurait fui et provoqué des problèmes de santé tels que des infections urinaires et des troubles gastro-intestinaux. De plus, les astronautes n’ont actuellement qu’un litre d’eau à disposition dans leur sac à boisson intégré à leur combinaison. C’est insuffisant pour les sorties extravéhiculaires lunaires prévues et plus longues, qui peuvent durer dix heures, voire jusqu’à 24 heures en cas d’urgence », a déclaré Etlin.
Les astronautes ont également demandé que le temps nécessaire pour remplir et dégazer les sacs de boisson à l’intérieur des combinaisons spatiales soit réduit dans les futures combinaisons spatiales, et qu’une réserve séparée de boissons énergisantes sans caféine soit ajoutée.
Avec tous ces objectifs en tête, Etlin et ses collègues ont conçu un dispositif de collecte d’urine, comprenant un sous-vêtement composé de plusieurs couches de tissu flexible. Celui-ci est relié à une coupelle de collecte (de forme et de taille différentes pour les femmes et les hommes) en silicone moulé, pour s’adapter autour des organes génitaux.
La face interne du récipient de collecte est doublée de microfibre de polyester ou d’un mélange de nylon et d’élasthanne, pour évacuer l’urine du corps vers la face interne du récipient, d’où elle est aspirée par une pompe à vide. Une étiquette RFID, liée à un hydrogel absorbant, réagit à l’humidité en activant la pompe.
Sac à dos high-tech
Une fois collectée, l’urine est acheminée vers le système de filtration d’urine, où elle est recyclée avec une efficacité de 87 % grâce à un système intégré de filtration par osmose directe et inverse en deux étapes. Ce système utilise un gradient de concentration pour éliminer l’eau de l’urine, ainsi qu’une pompe pour séparer l’eau du sel.
L’eau purifiée est ensuite enrichie en électrolytes et pompée dans le sac à boisson intégré à la combinaison, à nouveau disponible pour la consommation. La collecte et la purification de 500 ml d’urine ne prennent que cinq minutes.
Le système, qui intègre des pompes de contrôle, des capteurs et un écran à cristaux liquides, est alimenté par une batterie de 20,5 V d’une capacité de 40 ampères-heures. Sa taille totale est de 38 x 23 x 23 cm, pour un poids d’environ huit kilogrammes : suffisamment compact et léger pour être transporté sur le dos d’une combinaison spatiale.
Maintenant que le prototype est disponible, la nouvelle conception peut être testée dans des conditions simulées, puis lors de véritables sorties dans l’espace.
« Notre système peut être testé dans des conditions de microgravité simulées, car la microgravité est le principal facteur spatial dont nous devons tenir compte. Ces tests garantiront la fonctionnalité et la sécurité du système avant qu’il ne soit déployé dans des missions spatiales réelles », a conclu le Dr Christopher E Mason, professeur au même institut qu’Etlin et auteur principal de l’étude.
Plus d’information:
Amélioration de l’hygiène des astronautes et de l’efficacité des missions : une nouvelle approche de la gestion des déchets à l’intérieur de la combinaison et de la récupération de l’eau lors des sorties dans l’espace, Les frontières des technologies spatiales (2024). DOI: 10.3389/frspt.2024.1391200. www.frontiersin.org/articles/1 … pt.2024.1391200/full