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Les
combinaisons spatiales
Introduction
(I)
Nous
avons déjà tous vu des astronautes en combinaison spatiale en train de
travailler dans l'espace, mais savez-vous exactement de quelles matières elle
est constituée et comment elle fonctionne ? Peu d'entre nous le savent
précisément car la question est rarement abordée.
Pour pénétrer un peu plus loin dans le
quotidien et l'intimité des astronautes, nous allons décrire en détail l'évolution
de la combinaison spatiale que porte les astronautes américains, les
matériaux avec lesquels elle est fabriquée, les systèmes de contrôles dont elle dispose,
comment l'oxygène est insufflé, quelle est la pression de pressurisation et pourquoi,
comment le gaz carbonique ou la buée est évacué, parmi quantité d'autres détails. |
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Posons
tout d'abord le problème : pourquoi fabriquer une combinaison
spatiale ? En vivant sur Terre, on ne se rend pas toujours compte
combien l'environnement terrestre nous protège des agressions de
l'espace et nous fournit les conditions propices à notre survie.
En effet, l'atmosphère terrestre nous fournit l'air que nous
respirons, elle accumule et dilue le gaz carbonique que nous
expirons, elle nous protège des rayonnements solaires nocifs,
elle régule la température et offre une pression adaptée à
notre métabolisme. En complément, notre métabolisme s'est
adapté à la force de gravité tandis que le champ géomagnétique nous
offre une bonne protection contre les rayonnements corpusculaires
émis par le Soleil et les étoiles proches.
Dans
l'espace, ces protections n'existent pas. Exposé au vide de
l'espace à partir de quelques centaines de kilomètres
d'altitude, nous sommes exposés à une température voisine de 120°C
côté Soleil mais qui peut tomber à -100°C dans l'ombre et même -230°C si
l'objet n'est jamais exposé au rayonnement solaire (c'est notamment
le cas au fond de certains cratères et crevasses lunaires). Le
vide ne permettant pas de conduire la chaleur, le froid ne
s'installe pas facilement et il faut plusieurs jours pour
assister à une chute progressive de la température jusque -100°C.
Mais il est bien certain qu'un astronaute exposé au
Soleil risque de souffrir de la chaleur comme du froid. Nous
verrons que plusieurs dispositifs permettent d'isoler l'astronaute de
ces variations de température ou de les contrôler.
Le
vide signifie également qu'il n'y a pas de pression, pas de gaz
et donc pas d'air à respirer. Dans ces conditions, les liquides
à température du corps passent instantanément à l'état gazeux
par sublimation.
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Tintin
en état d'hypoxie ou "mal des montagnes"
lorsque la quantité d'oxygène présence dans l'air de la
cabine se raréfia lors de son voyage vers la Lune en
1954. Doc Hergé/Casterman. |
Concrètement, pour un être humain placé dans le
vide sans protection,
cela signifie que son corps étant sous pression, il va subir une
décompression violente au cours de laquelle son corps va libérer
ou plutôt éjecter en quelques secondes les 5 ou 6 litres d'air
contenu dans ses poumons. Comme son cerveau ne sera plus
oxygéné, il tombera insconscient en moins de 15 secondes puis
dans le coma. En même temps, si par miracle il survivait à l'hypoxie, les
30 à 60 litres d'eau que contient son corps (60 à 70% de son
poids) vont se sublimer et entrer en ébullition : tous ses fluides corporels vont
le faire cuire de l'intérieur et aussi rapidement qu'une
cocotte minute. En parallèle, il subira une hémorragie explosive
du fait que sa pression interne n'est plus équilibrée par la
pression de l'atmosphère. Comme un ballon que l'on gonfle
jusqu'à l'éclatement, la pauvre victime va périr en quelques
minutes, ses liquides corporels se sublimant dans le vide glacial
à travers tous les pores et orifices de son corps. Mais
rassurez-vous, il sera déjà mort avant de faire l'expérience de cette
dramatique situation. Je vous passe les détails. Sans
atmosphère, l'astronaute est également exposé aux rayonnements
électromagnétiques et corpusculaires les plus intenses : rayons UV,
rayons X, flux de protons et d'électrons et rayons cosmiques. Après une
exposition de plusieurs heures dans les conditions de l'espace,
sans protection l'astronaute risque d'avoir des lésions oculaires
pouvant conduire à la cécité et de voir se développer des
tumeurs malignes suite à cette exposition aux rayonnements
ionisants. Il y a également un risque d'impact de
micrométéoroïdes. Enfin, mais la combinaison spatiale ne peut pas y remédier,
il y a la question du mal de l'espace
lié à l'absence de gravité.
Pour survivre dans
les conditions de l'espace lors des activités extravéhiculaires
(EVA), les astronautes sont donc obligés de porter une combinaison
spatiale particulière qui recrée les conditions environnementales de l'atmosphère
terrestre. Elle leur fournit les besoins vitaux, l'oxygène, la chaleur,
un environnement pressurisé, l'évacuation du gaz carbonique et de la
buée éventuelle, une protection contre la lumière du Soleil,
les UV, la chaleur, le froid, les rayons cosmiques et les
micrométéoroïdes. Cette combinaison est
un système autonome de respiration et de survie, ce que les anglo-saxons
appellent un "life support system" (LSS).
De
la science-fiction à la réalité
Dans
une approche artistique libérée de toute contrainte si ce n'est
de respecter le sujet, les artistes de science-fiction s'en sont donnés à coeur
joie et à notre plus grande satisfaction pour nous proposer les
combinaisons spatiales les plus variées, du scaphandre rigide aux
pieds de plomb à la tenue d'été transparente comme en témoigne
les couvertures de magazines présentées ci-dessous.
Elles
ne sont bien sûr intéressantes qu'à titre anecdotique pour se
rendre compte de la puissance d'imagination des artistes et
éventuellement de leurs connaissances scientifiques. En fait
aucune de ces illustrations ni aucun roman n'a influencé les
ingénieurs travaillant pour l'USAF ou la NASA notamment. Comme le
dirait le responsable du casting : "trop typé,
irréaliste".
En
général, c'est le contraire qui s'est produit; ce sont les
ingénieurs qui ont inspiré les romanciers et les illustrateurs.
Les auteurs de nouvelles de science-fiction (ou de scienti-fiction),
y compris Jules Verne et Arthur C.Clarke ont puisé leur inspiration
dans les dernières technologies développées par les armées et le
secteur astronautique par la suite. Bien que ces recherches soient
systématiquement couvertes par le secret, de temps en temps des
informations furent diffusées dans la presse ou des amis
bavards bien placés ont permis à ces auteurs de trouver la matière
première de leurs romans. Mais aussi passionnants que soient ces récits,
ils nous écartent de la réalité
Les
idées géniales de von Braun
Il
y eut cependant une exception. A la fin des années 1950, Wernher von
Braun publia une série d'articles sur l'astronautique dans le
magazine "This Week", articles qu'il reverra pour
compléter son livre "Les premiers hommes sur la Lune"
publié en 1958. Von Braun y décrivit parmi de nombreux autres
thèmes, la combinaison de vol à pression partielle et le
scaphandre extravéhiculaire à pression complète. Il avait même
ajouté un magnétophone dans le système de survie (LSS), un
dosimètre sur la combinaison et même un gant à tentacules muni d'un
crochet (peu pratique). Quand on sait que ce roman de scienti-fiction fut écrit
plus de 10 ans avant Apollo 11, cela confirme que von Braun était
vraiment un génie. Mis à part les pilotes d'essais sur avion
stratosphérique, c'était évidemment le seul expert qui pouvait
envisager un voyage vers la Lune de manière réaliste. Mais rares
étaient les auteurs ayant ses compétences.
Parmi
les illustrateurs les plus au faîte de la technologie, citons
Fred Freeman. Cet américain participa aux colloques
d'astronautique et travailla en étroite collaboration avec von
Braun pour illustrer ses textes de la manière la plus réaliste
possible. Il réalisa ainsi pas moins de 120 planches pour le
roman "Les premiers hommes sur la Lune". Aujourd'hui ses
illustrations ont une valeur historique et se vendent des milliers
de dollars (ou d'euros) chez les collectionneurs.
Prochain
chapitre
Evolution
des combinaisons spatiales
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