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À la maison, même dans l’espace

L’astronaute Daniel Tani à bord de la Station spatiale internationale

 L’astronaute Daniel Tani à bord de la Station spatiale internationale (NASA, Wikimedia Commons).

L’astronaute Daniel Tani à bord de la Station spatiale internationale

 L’astronaute Daniel Tani à bord de la Station spatiale internationale (NASA, Wikimedia Commons).

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Découvre l’histoire des stations spatiales et leur contribution à nos connaissances sur l’espace.

Après avoir réussi à envoyer des humains dans l’espace, l’étape suivante, et non la moindre, était de construire un domicile pour héberger les équipages. Effectivement, on considérait depuis longtemps qu’un séjour prolongé dans l’espace était nécessaire. Après tout, les études et les expériences demandent du temps! C’est pourquoi on a conçu et construit des stations spatiales. Ces installations permettent aux scientifiques et aux ingénieurs d’expérimenter plusieurs choses, comme des missions spatiales habitées de longue durée, tout en vivant en orbite. Puisqu’on peut vivre plusieurs mois dans les stations spatiales, il n’est pas surprenant que les ingénieurs les aient dotées de quelques-unes des commodités qu’on retrouve sur Terre.

Saliout : la première station spatiale

Le 19 avril 1971, la première station spatiale de l’histoire est mise en orbite. Mise au point par l’Union soviétique, elle se nomme Saliout 1. Ce mot (du russe Salyut ou Салют) signifie « salut » ou « feu d’artifice ».

Soviet Salyut 1 space station (left), with a Soyuz spacecraft ready to dock (right)
Station spatiale soviétique Saliout 1 (à gauche), avec l’astronef Soyouz (à droite) prêt à s’arrimer (source : image du domaine public, avec l’autorisation de la NASA par l’entremise de Wikimedia Commons).
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Illustration en noir et blanc de l’astronef Soyouz s’amarrant à la station spatiale Saliout 1. L’astronef et la station spatiale sont tous deux de forme cylindrique. Les deux sont dotés de petits panneaux solaires sur les côtés.

 

Des équipages composés de trois membres ont voyagé entre la Terre et la station spatiale à bord de l’astronef Soyouz. Les neuf stations spatiales Saliout ont permis aux cosmonautes de faire des observations importantes sur la météo, l’utilisation des terres et l’astronomie.

Le savais-tu?

Chaque station spatiale Saliout a environ la taille d’un autobus scolaire.

Plus important encore, ces stations ont permis aux équipes de recherche d’étudier les effets de la vie dans l’espace sur le corps humain, à long terme. Parmi ces effets, on note l’affaiblissement des muscles et des os en raison de la microgravité.

Les stations spatiales Saliout de deuxième génération ont reçu la visite de dizaines d’équipages voyageant en astronef. Ces stations ont été les premières à utiliser un vaisseau-cargo Progress. Il s’agit d’un vaisseau inhabité qui sert à transporter, entre autres, de l’air, de l’eau, de la nourriture, des vêtements, de la literie et du courrier pour réapprovisionner les stations spatiales.

L’entrée des États-Unis dans la course : Skylab

Deux ans après le lancement de Saliout 1, les États-Unis lancent leur propre station spatiale. La station Skylab a été construite en utilisant une partie de la fusée Saturn V. C’est le même type de fusée qui a servi à transporter les astronautes qui ont atterri sur la Lune en 1969. Avec son imposant diamètre de sept mètres, Skylab demeure le plus grand habitacle lancé en orbite à ce jour.

Contrairement aux capsules spatiales exiguës, Skylab ressemblait davantage à une maison. La station était dotée d’une cuisine où les astronautes préparaient leurs repas. Les plats, comme des soupes ou des ragoûts, étaient réhydratés et réchauffés avec de l’eau chaude. La cuisine comptait un réfrigérateur-congélateur ainsi qu’une table équipée de plateaux et d’ustensiles magnétiques. Assurément une expérience culinaire hors du commun! 

Le savais-tu?

La crème glacée lyophilisée des astronautes vendue sur le marché n’a jamais été mangée par les astronautes des missions spatiales. Sa friabilité en a empêché l’utilisation dans l’espace. En effet, des miettes qui flottent et se glissent dans les filtres à air et les équipements du vaisseau spatial peuvent causer de sérieux problèmes. Cependant, depuis 1973, un réfrigérateur-congélateur est à bord des navettes. Les astronautes peuvent donc parfois déguster de la crème glacée comme celle que l’on trouve sur Terre!

De plus, contrairement aux capsules, Skylab était dotée d’une véritable salle de bain. Même si les stations Skylab et Saliout 1 étaient munies de douches, l’équipage se plaignait que leur douche mensuelle était compliquée à prendre. En revanche, la toilette était considérée comme assez « innovante » à l’époque. Elle se composait principalement d’un long tuyau en caoutchouc relié à une chambre à vide. Un ventilateur y était installé pour créer une succion, comme un aspirateur! Ce système simple de collecte, qui s’est avéré très efficace, est encore celui utilisé de nos jours.

Inside the Skylab Orbital Workshop (Source: Public domain image by NASA via Wikimedia Commons).
À bord de l’atelier orbital de Skylab (source : image du domaine public, avec l’autorisation de la NASA par l’entremise de Wikimedia Commons).
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Photo en couleur montrant l’habitacle de la station spatiale Skylab. De gauche à droite : l’aire des repas, les toilettes (gestion des déchets) et les installations destinées au sommeil. Des expériences médicales se déroulent au premier plan. L’objet rond de couleur brune au centre de la pièce est la soute à déchets.

 

Comme tu peux sûrement l’imaginer, aller aux toilettes dans l’espace est une mission difficile! Les astronautes doivent d’abord se positionner au-dessus de la toilette, puis s’attacher pour ne pas s’envoler!

Le savais-tu?

Les astronautes doivent s’entraîner sur Terre à utiliser des toilettes « spatiales » avant de partir en mission.

Une fois sur la toilette, il faut activer un levier pour que les déchets solides soient aspirés dans le tube. Un autre tube sert à recueillir l’urine. Chaque astronaute doit s’attacher au dispositif de collecte d’urine qui ressemble à une petite tasse. Un courant d’air aspire l’urine dans le tube qui est relié à un compartiment à déchets. Une fois l’envie soulagée, les astronautes s’essuient avec du papier hygiénique, puis nettoient la toilette avec des lingettes humides. Pour en savoir plus au sujet des toilettes dans l’espace, consulte la page Plombier de l’espace sur le site Web de l’Agence spatiale canadienne.

Les astronautes se rasent même dans l’espace! Comme sur Terre, deux options sont possibles : le rasoir à main avec la crème à raser ou le rasoir électrique. Pour nettoyer le rasoir et se laver le visage, les astronautes utilisent uniquement une serviette, sans eau. Les astronautes se coupent aussi les cheveux, même en orbite. Ils doivent toutefois éviter que les poils se dispersent dans la cabine en utilisant un rasoir intégré à un aspirateur.

Haircut on the ISS
Coupe de cheveux à bord de la SSI (source : image du domaine public, avec l’autorisation de la NASA par l’entremise de Wikimedia Commons).
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Photo en couleur montrant deux astronautes à bord de la SSI. Catherine (Cady) Coleman, astronaute de la NASA, coupe les cheveux de Paolo Nespoli, astronaute de l’Agence spatiale européenne dans le laboratoire Kibo de la Station spatiale internationale. Les deux ingénieurs de bord de l’Expédition 27 emploient un aspirateur (partiellement hors caméra) pour empêcher les cheveux coupés de flotter dans la cabine.

 

Même si Skylab a l’allure d’un chez-soi, les astronautes n’ont pas de chambre à coucher à proprement parler. Chaque astronaute dispose plutôt d’un espace de sommeil privé, de la taille d’un petit garde-robe. On y trouve un rideau, un sac de couchage et un casier.

Mir

Contrairement aux stations spatiales Saliout et Skylab, Mir a été mise en orbite, puis assemblée pièce par pièce dans l’espace. Cette approche a permis de régler le problème du lancement de gros objets dans l’espace. Avec Mir, les Russes ont choisi de lancer séparément les modules. Ces unités emboîtables étaient arrimées dans l’espace pour créer une station plus grande.

La station spatiale Mir, composée de sept modules, a repris différentes parties du programme Saliout. La station a été exploitée pendant 14 ans, d’abord par l’Union soviétique, puis, après sa chute, par la Russie.

Dans le cadre d’une coopération internationale, Mir a reçu à neuf reprises la visite de navettes spatiales américaines.

Approach view of the Mir Space Station viewed from Space Shuttle Endeavour
Vue aérienne de la station spatiale Mir depuis la navette spatiale Endeavour (source : image du domaine public, avec l’autorisation de la NASA par l’entremise de Wikimedia Commons).
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Photo en couleur montrant la station spatiale Mir depuis la navette spatiale Endeavour. On dirait trois modules Saliout reliés ensemble; deux mis bout à bout et un autre arrimé perpendiculairement. On aperçoit des antennes et des panneaux solaires à plusieurs endroits.

 

Au fil des années, des astronautes et des cosmonautes de 12 pays ont visité la station Mir. Lors d’une mission spatiale en 1995, l’astronaute canadien Chris Hadfield s’est montré ravi de trouver une guitare à bord de la station Mir.

La Station spatiale internationale (SSI)

La Station spatiale internationale (SSI) est désormais le principal lieu de rencontre des astronautes du monde entier. Environ six personnes y séjournent en permanence, gravitant autour de la Terre. Elles voient le soleil se lever 16 fois par jour! Qui sait? Tu as peut-être déjà vu la SSI dans le ciel. À la tombée du jour, la SSI est un point blanc lumineux qui se déplace rapidement dans le ciel. Pour savoir quand tu peux apercevoir la SSI dans le ciel, entre le nom de ta ville sur le site de la NASA en cliquant sur le lien Repérez la Station.

La SSI est la création de cinq agences spatiales : l’Agence spatiale canadienne (ASC), la National Aeronautic and Space Administration (NASA) des États-Unis, l’Agence spatiale européenne (ASE), l’Agence d’exploration aérospatiale japonaise (connue sous son acronyme anglais JAXA) et l’agence russe Roskosmos (RKA).

Le savais-tu?

Les dimensions de la SSI sont comparables à celles d’un terrain de football. C’est le plus grand objet jamais assemblé en orbite!

La SSI se compose de nombreux modules, chacun ayant été lancé séparément depuis la Terre. Les modules comptent deux sections : le segment orbital russe (connu sous son acronyme anglais ROS) et le segment orbital américain (connu sous son acronyme anglais USOS). De nombreux pays se partagent le segment américain (USOS).

International Space Station
Station spatiale internationale (source : image du domaine public, avec l’autorisation de la NASA et de Boeing par l’entremise de Wikimedia Commons).
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Photo en couleur montrant la Station spatiale internationale. La photo a été prise en 2010 après l’amarrage de la navette Atlantis. On peut apercevoir la Terre sous la SSI. La station comporte en son centre les modules habités par les astronautes. Elle compte quatre ensembles de panneaux solaires qui, placés aux extrémités, se déploient comme des ailes.

 

La plupart des modules habités par les astronautes sont en fait des laboratoires, où se déroulent les travaux scientifiques dans l’espace. Dans ces laboratoires, on peut mener des études avant-gardistes qui tirent avantage de la microgravité, chose qu’on ne peut pas faire sur Terre. Des expériences sur la combustion côtoient des fourmis qui s’affairent à construire des colonies. Les modules de sas permettent aux astronautes d’effectuer des sorties dans l’espace et d’entretenir ou de réparer la station.

Le savais-tu?

Le Canada a fourni certains éléments robotiques essentiels à la SSI, notamment le bras robotique Canadarm2 et le robot à tout faire appelé Dextre.

Le meilleur endroit pour admirer la beauté de la Terre et se plonger dans l’espace est la coupole d’observation. Ce module est doté d’un hublot à sept fenêtres. Pas étonnant que ce soit l’endroit préféré des astronautes!

Canadian astronaut Chris Hadfield in the Cupola Module
L’astronaute canadien Chris Hadfield dans la coupole d’observation (source : image du domaine public, avec l’autorisation de la NASA).
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Photo en couleur montrant l’astronaute Chris Hadfield dans la coupole d’observation de la SSI. Vêtu d’un short et d’un chandail, il joue de la guitare.

 

À la maison, même dans l’espace

Même si la vie à bord d’une station spatiale présente certaines ressemblances avec la vie sur Terre, elle comporte aussi quelques aspects très différents!

Alimentation

Pour satisfaire et combler les besoins quotidiens des astronautes, une impressionnante variété d’aliments est offerte à bord de la SSI. On peut y manger, entre autres, des fruits et des légumes frais, des hamburgers et même des sushis. Toutes les personnes qui sont passées par la SSI ont un point en commun et ce, peu importe leur nationalité : un goût marqué pour la nourriture épicée. Pourquoi? Nombreux sont les astronautes qui ont le nez bouché en raison de la microgravité présente dans l’espace, ce qui diminue leurs sens du goût et de l'odorat.

Si manger dans l’espace peut sembler amusant, les astronautes doivent porter attention à chaque bouchée. Les miettes et les gouttelettes pourraient obstruer les filtres à air ou tout autre équipement de la station, ce qui serait très dangereux!

Food on the ISS from 2014
La nourriture à bord de la SSI en 2014 (source : NearEMPTiness [CC BY-SA 4.0] par l’entremise de Wikimedia Commons).
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Photo en couleur montrant le genre de nourriture consommée par les astronautes américains à bord de la SSI, lors de l’exposition à l’Euro Space Center, en Belgique.

Parmi les produits alimentaires présentés dans de petits emballages individuels, on retrouve du jus d’ananas avec une paille en plastique, des chocolats enrobés de bonbons, et du café Kona avec du sucre.

Eau

Sur Terre, on tient souvent l’eau pour acquise, mais à bord de la SSI, elle est très précieuse! Toute l’eau utilisée dans la SSI est transportée de la Terre par vaisseau spatial ou provient de son recyclage à bord. La SSI dispose d’un système de récupération de l’eau qui permet de filtrer l’urine et les autres eaux usées pour que l’eau soit à nouveau potable. Une partie des eaux usées est soumise à un processus, appelé électrolyse, qui transforme l’eau (H20) en hydrogène et en oxygène. L’oxygène ainsi obtenu peut ensuite être diffusé dans la station.

Comme l’eau est une denrée précieuse à bord de la SSI, les astronautes s’efforcent de l’économiser, de la récupérer et de la recycler. Par exemple, ils utilisent un chiffon humide savonneux pour laver leurs ustensiles et des lingettes humides pour se laver. Pour se laver les cheveux, un shampoing ne nécessitant aucun rinçage est employé. Lors du brossage des dents, les astronautes ne se rincent pas la bouche, mais avalent le dentifrice ou le crachent dans une serviette.

Sommeil

Même dans l’espace, les astronautes ont besoin d’une bonne nuit de sommeil. Un sommeil de 8 heures est prévu au terme de leur journée de travail. À bord de la SSI, chaque astronaute dispose d’un compartiment de couchageune sorte de cabine personnelle. On y trouve un sac de couchage, un oreiller, des lumières, des bouches d’aération et un emplacement pour les effets personnels. Les sacs de couchage sont comme ceux que nous utilisons sur Terre pour camper, à la différence près qu’ils ont des trous pour laisser passer les bras! Les astronautes qui préfèrent dormir à l’extérieur de leur cabine peuvent fixer leur sac de couchage au mur. Trouver le sommeil à bord n’est pas de tout repos! En 24 heures, les astronautes assistent à 16 couchers de soleil et à un « lever du jour » toutes les 90 minutes environ. Peut-être te poses-tu la question… Même dans l’espace, des membres de l’équipage ronflent!

Temps libre

Chaque membre de l’équipage a droit à un ordinateur portable dans sa cabine pour son usage personnel. Ainsi, les astronautes peuvent envoyer des courriels, regarder des émissions et même faire part de leurs expériences dans l’espace sur les médias sociaux. Chaque personne dispose également d’un téléphone pour rester en contact avec ses proches sur Terre.

ISS Christmas Holiday on the Unity Node. Pictured clockwise (from top right) are NASA astronaut Kevin Ford, CSA astronaut Chris Hadfield with his guitar, Russian cosmonauts Evgeny Tarelkin and Roman Romanenko, NASA astronaut Tom Marshburn and Russian cosmonaut Oleg Novitskiy
Noël à bord de la SSI dans le module de jonction Unity. Dans le sens des aiguilles d’une montre (à partir du haut à droite), l’astronaute de la NASA Kevin Ford, l’astronaute de l’ASC Chris Hadfield avec sa guitare, les cosmonautes russes Evgeny Tarelkin et Roman Romanenko, l’astronaute de la NASA Tom Marshburn et le cosmonaute russe Oleg Novitskiy (source : image du domaine public, avec l’autorisation de la NASA par l’entremise de Wikimedia Commons).
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La photo en couleur montre les membres de l’équipage de la SSI soulignant la veille de Noël le 24 décembre 2012. L’équipage est composé de six hommes. L’un d’eux porte un bonnet de père Noël rouge et blanc et Chris Hadfield joue de la guitare. Au premier plan, on aperçoit un petit sapin de Noël artificiel.

Activité physique

Pour maintenir leur corps en bonne forme physique malgré la microgravité, les astronautes doivent faire environ deux heures d’exercice par jour. Divers appareils sont à leur disposition, comme un tapis de course spécial, un vélo stationnaire et un équipement de musculation. La fenêtre près du vélo stationnaire offre aux astronautes une vue pour le moins spectaculaire! Ils peuvent se vanter de faire le tour du monde à vélo en moins de deux heures!

En septembre 2012, Sunita Williams a utilisé tous ces appareils, devenant ainsi la première personne à faire un triathlon (course, natation, vélo) dans l’espace. Tu te demandes peut-être comment elle a pu nager. Faute de piscine, elle a utilisé l’appareil de musculation!

Flight Engineer Sumita Williams exercises on a treadmill
L’astronaute Sunita Williams s’exerce sur le tapis roulant (source : NASA par l’entremise de Wikimedia Commons).
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Photo en couleur de l’astronaute de la NASA Sunita Williams, ingénieure de bord de l’Expédition 32, équipée d’un harnais élastique, en train de s’exercer sur un tapis roulant dans le module de jonction Tranquility de la Station spatiale internationale.

 

Les Canadiens en mission à la SSI

Le Canada a participé activement au programme de la SSI. Chris Hadfield est le premier astronaute canadien à avoir effectué une sortie dans l’espace. Il a participé à l’installation du bras spatial Canadarm2 à la SSI en 2001. Huit ans plus tard, l’astronaute Robert Thirsk a établi un record canadien de durée de vol spatial en passant six mois à la SSI. En mars 2013, Chris Hadfield a fait la manchette en devenant le premier commandant canadien de la SSI.

Découvre la vie et le travail à bord de la Station spatiale internationale en participant au jeu de l’Agence spatiale canadienne MISSION : ASTRONAUTE. Tu apprendras, entre autres, à assembler la SSI et à utiliser des outils spatiaux!

Les stations spatiales de l’avenir : Shenzhou — Tiangong 1

Le vaisseau spatial Shenzhou ressemble à une réplique plus grande de l’astronef russe Soyouz. Shenzhou (神舟) signifie « vaisseau divin » en chinois. Conçu et exploité par la République populaire de Chine, il fait partie du programme de vols spatiaux habités.

Le savais-tu?

Le 15 octobre 2003, la Chine est devenue le troisième pays à envoyer des humains dans l’espace.

Le vaisseau spatial Shenzhou a transporté un équipage composé de trois membres et s’est amarré à une station spatiale. Il s’agissait non pas de la SSI, mais de l’une des premières stations spatiales chinoises : Tiangong (天宫) qui signifie « palais divin ». Lorsqu’elle sera achevée, la station spatiale Tiangong aura une masse totalisant entre 80 et 100 tonnes (entre 180 000 et 220 000 lb), soit environ un cinquième de la masse de la SSI.

Artist’s drawing of the Tiangong Space Station from October, 2021
Dessin d’artiste de la station spatiale Tiangong en octobre 2021 (source : Shujianyang [CC BY-SA 4.0] par l’entremise de Wikimedia Commons).
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L’illustration montre un dessin d’artiste en couleur de la station spatiale Tiangong où s’est amarré le vaisseau spatial Shenzhou en octobre 2021. La station spatiale est composée d’un module central muni de deux séries de panneaux solaires de chaque côté. Aux extrémités de ce module central se trouvent deux autres modules cylindriques comportant chacun deux ensembles de panneaux solaires. Le vaisseau spatial Shenzhou s’amarre perpendiculairement à un module sphérique situé à l’extrémité gauche du module central.

La construction de la station spatiale Tiangong se fonde sur l’expérience acquise avec les stations spatiales expérimentales Tiangong 1 et Tiangong 2. Tiangong 1 a été le premier prototype de station spatiale chinoise. Il a tourné en orbite autour de la Terre de septembre 2011 à avril 2018. Contrairement à la SSI, Tiangong 1 était une station expérimentale habitée par des taïkonautes (terme désignant les occupants d’un vaisseau chinois). Ils voulaient tester la rencontre et l’amarrage de vaisseaux spatiaux en orbite. La minuscule station spatiale pouvait accueillir deux personnes et disposait de suffisamment d’espace pour de l’équipement sportif. Les toilettes et l’équipement de cuisine ont été fournis par le vaisseau spatial Shenzhou lors d’une visite. C’est d’ailleurs là que dormait le troisième membre de l’équipage. Tiangong 2 a orbité autour de la Terre de septembre 2016 à juillet 2019. Ces deux missions ont permis à la Chine de tester les modules et les technologies en vue de la version définitive de la station spatiale Tiangong.

Le premier module de la station spatiale Tiangong, nommé Tianhe (天和), aussi appelé module central, a été lancé le 29 avril 2021. « Tianhe » signifie « harmonie céleste ». Plusieurs missions, habitées ou non, ont suivi. Le module central devrait être rejoint par deux autres modules d’ici 2022.

Les retombées des stations spatiales

Le temps passé dans l’espace a beaucoup servi à l’humanité. Les expériences scientifiques réalisées dans l’espace nous ont permis de réaliser des avancées dans les domaines de la médecine et de la science sur Terre. Les technologies conçues à l’origine pour les stations spatiales ont servi à améliorer les produits que nous utilisons au quotidien. En outre, les technologies développées dans l’espace ont fourni des données sur les changements climatiques et la pollution. Ces données pourront servir à protéger notre planète. Le plus beau, c’est que ces missions ont donné la possibilité d’une collaboration entre plusieurs pays. Jusqu’où les humains iront-ils? L’aventure nous attend… au-dessus de nos têtes!

En savoir plus

Les larmes dans l'espace (ne coulent pas) (2013)
Dans cette vidéo (1min 24s), Chris Hadfield, astronaute canadien montre ce qui se passe aux larmes quand une personne pleure dans l’espace.

ESA Kids
Site web de l’ESA ou vous pouvez jouer à plusieurs jeux amusants et lire des articles intéressants.

Le miel dans l'espace (2019)
Dans cette vidéo (48s), David Saint-Jacques, astronaute canadien montre ce qui se passe au miel sans gravité dans l’espace.

Où se trouve l'ISS?
Ce site web vous permet de visionner la planète Terre depuis la station spatiale en direct.

Qui est David Saint-Jacques? Massi en mission...très spatiale! - Zone Jeunesse (2018)
Cette vidéo (2min 50s) vous pouvez découvrir qui est David Saint-Jacques et apprendre comment/pourquoi il est devenu astronaute.

Références

Kendall, D. (2019, September 18). A History of Space Toilets: How to go in SpaceThe National Space Centre.

NASA (n.d.) MissionsSolar System Exploration.