La Station spatiale internationale illuminée par les rayons du soleil

La Station spatiale internationale illuminée par les rayons du soleil (3DSculptor, iStockphoto)

La température sur Terre et dans la Station spatiale internationale

Parlons sciences

Résumé

La température est importante sur Terre et dans l’espace. Qu’est-ce que la température, comment nous affecte-t-elle, et comment est-elle contrôlée dans la SSI?

La température sur Terre

La température fait partie de notre quotidien. Selon où nous nous trouvons, l’air autour de nous peut sembler chaud, tempéré, frais ou froid. Lorsqu’on parle de chaud et de froid, on parle de température. En science, la température est à la base une mesure du mouvement des particules qui constituent la matière.

On mesure la température au moyen d’un instrument que l’on appelle thermomètre. Ceux que vous avez déjà vus étaient probablement dotés d’un tube mince contenant un liquide rouge (de l’alcool coloré). Lorsque la température augmente, le liquide monte dans le tube. On lit un thermomètre en repérant le chiffre situé à la hauteur du liquide, sur la ligne graduée.

Un thermomètre sur un poteau de clôture
Un thermomètre sur un poteau de clôture (Source : Mabel Amber, still incognito... via Pixabay).

 

Il existe plusieurs unités de mesure utilisées pour quantifier la température. Au Canada et dans de nombreuses parties du monde, on utilise une unité métrique : le degré Celsius (°C dans sa forme abrégée). Sur l’échelle Celsius, l’eau gèle à 0 °C, et elle bout à 100 °C.

Les gens ressentent la température différemment; une pièce peut sembler plutôt chaude pour certains et fraîche pour d’autres, ou encore trop chaude ou trop froide pour tous ceux qui s’y trouvent, ce qui devient problématique! Lorsque les gens restent longtemps dans un endroit trop chaud, ils peuvent commencer à ressentir de la fatigue et se sentir déshydratés. La « zone de danger » est atteinte lorsque notre température corporelle dépasse 40 °C; il y a alors un risque d’hyperthermie, un état qui peut entraîner maux de tête, étourdissements ou évanouissements. Les milieux très chauds peuvent également nuire au bien-être mental des gens. Lorsqu’on a chaud, on est souvent de mauvaise humeur ou agressif, et on a du mal à se concentrer. Il est donc difficile d’apprendre lorsqu’on a trop chaud.

Le savais-tu?

La température normale moyenne du corps est de 37 °C.

Les gens peuvent aussi ressentir de l’inconfort lorsqu’il fait très froid : les joues rougissent, le nez coule et tout le corps se met à grelotter. Lorsque nous avons froid, la « zone de danger » est atteinte lorsque notre température corporelle tombe sous 35 °C. Il y a alors un risque d’hypothermie, soit l’opposé de l’hyperthermie; les jambes et les bras s’engourdissent, et le rythme cardiaque et la respiration peuvent ralentir.

Une femme qui se mouche
Une femme qui se mouche (Source : izusek via iStockphoto).

Lorsqu’on a froid, le système immunitaire fonctionne moins bien; ce qui signifie que le risque d’attraper un rhume ou la grippe, ou de faire une infection aux sinus ou aux poumons, est plus élevé. Voilà pourquoi beaucoup de gens sont malades en hiver.

Mais alors, quelle est la température idéale pour une classe? Cela dépend de la saison. Pendant le printemps, l’été et l’automne, la température optimale à l’intérieur est de 24,5 °C, avec une plage acceptable entre 23 °C et 26 °C. En hiver, elle se situe plutôt à 22 °C, avec une fourchette acceptable entre 20 °C et 23,5 °C.

La température dans la Station spatiale internationale

Sur Terre, la température peut varier beaucoup; elle peut atteindre les 50 °C et plus dans les déserts les plus chauds, et  -50 °C ou moins dans les régions arctiques. L’atmosphère terrestre contribue à disperser la chaleur. La température diminue un peu la nuit ou à l’ombre, mais pas beaucoup. En ce qui concerne la Station spatiale internationale (SSI), le côté faisant face au soleil peut atteindre 121 °C, tandis que l’autre côté peut descendre aussi bas que -157 °C, soit une différence d’environ 300 degrés! Comme les gens ne peuvent survivre à de telles températures, les ingénieurs qui ont conçu la SSI ont dû trouver des moyens pour garder l’intérieur de la Station à une température adéquate, tant pour les astronautes que pour le matériel.

La première mesure prise pour gérer la température dans la SSI est le recours à des matériaux isolants. La majeure partie de la Station est recouverte d’un isolant composé de plusieurs couches de Mylar et de Kapton, des matériaux très légers avec lesquels sont fabriquées les couvertures d’urgence ici sur Terre. Ces couches isolantes empêchent la chaleur ambiante de s’échapper de la SSI et celle de l’extérieur d’entrer, tout en protégeant les astronautes du rayonnement solaire.

Des techniciens travaillent sur la couverture du vaisseau spatial Aquarius/ SAC-D
Des techniciens travaillent sur la couverture du vaisseau spatial Aquarius/ SAC-D (Source : NASA/VAFB via Wikimedia Commons).

Dans les modules de la Station, beaucoup d’appareils — et les astronautes eux-mêmes — génèrent de la chaleur. Or, un système de régulation thermique active appelé ATCS (pour active thermal control system) maintient l’air ambiant à une température agréable pour les occupants. L’ATCS se compose de trois sous-systèmes : un premier capte la chaleur, un deuxième la transporte, et un troisième la rejette.

Radiateurs (sous-systèmes de rejet de chaleur), que l’on peut voir à l’extérieur de la station spatiale, près des modules de l’équipage.
Les radiateurs du sous-système de dissipation de chaleur de la SSI (Source : NASA).

La chaleur est captée par des échangeurs thermiques situés à différents endroits dans la SSI. Ces dispositifs maintiennent la température à environ 24 °C, permettant aux astronautes de travailler confortablement en t-shirt.
La chaleur est transportée dans des circuits fermés de conduites remplies d’eau. Ces échangeurs réchauffent l’eau dans les tuyaux, laquelle transporte la chaleur vers un autre circuit fermé composé cette fois de conduites remplies d’ammoniac, un composé qui gèle à -77 °C, soit à une température beaucoup plus basse que le point de congélation de l’eau.

Ces conduites remplies d’ammoniac transportent ainsi la chaleur hors de la SSI jusqu’aux radiateurs du sous-système de dissipation de chaleur qui irradient (répandent) la chaleur excessive dans l’espace. Ces radiateurs sont les deux séries de panneaux pâles que l’on voit à l’extérieur de la SSI, près des modules d’équipage.

Un autre élément important dans la gestion de la température à bord de la Station est la circulation de l’air. L’ATCS fonctionne de pair avec le système de conditionnement d’air et de survie, s’assurant de faire circuler l’air à une température adéquate d’un bout à l’autre de la SSI. Ceci permet d’éviter la création de zones plus froides qui pourraient entraîner la formation de condensation, de corrosion, ou même de moisissures.

Références

Bacal, K. (n.d.) Cabin environment and EVA environment. Federal Aviation Administration.

Boeing Integrated Defense Systems (2006). Active thermal control system (ATCS) overview.

Canadian Centre for Occupational Health and Safety (CCOHS). (n.d.). Thermal comfort for office work.

Goodman, J., Hurwitz, M., Park, J., & Smith, J. (May 2018). Heat and Learning. National Bureau of Economic Research.

Gordon, A.M. (2013). Sour in the sun? 3 unexpected ways weather affects your mood. Psychology Today.

Harmon, K. (2010). How does a heat wave affect the human body? Scientific American.

Ikäheimo, T. M. (2014). The effects of temperature on human health. University of Oulu.