Tester le matériel des combinaisons spatiales

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Informe-toi sur un nouveau matériel pour les combinaisons spatiales et sur les ingénieurs et ingénieures qui l’ont conçu.

Tester le matériel des combinaisons spatiales

Ce que portent les astronautes à l’intérieur d’un engin spatial ressemble à peu près à ce que toi et moi portons sur la Terre, seulement un peu plus cool! Mais ce qu’ils portent à l’extérieur du vaisseau est une tout autre histoire. À l’extérieur d’un véhicule spatial, les astronautes font face à de nombreux dangers. Ceux-ci incluent la poussière, le rayonnement et l’absence d’une atmosphère respirable. Pour protéger les astronautes, les combinaisons spatiales doivent être composées de matériaux spécialisés.

Kavya Manyapu et SPIcDER 

Un tel matériel a été récemment élaboré par Kavya Manyapu, ingénieure chez Boeing. La curiosité de Kavya s’est éveillée à un jeune âge. Son père lui racontait des histoires fascinantes sur les astronautes des missions Apollo. Il l’aidait aussi à trouver des réponses aux nombreuses questions qu’elle avait sur l’espace. Cette passion pour l’espace a mené Kavya à devenir ingénieure des opérations de l’équipage de navigation et des tests pour Boeing.

Chez Boeing, Kayva a travaillé à la conception de la capsule CST-100 Starliner. Ce véhicule spatial est conçu pour transporter les astronautes à la Station spatiale internationale (SSI). Kavya est responsable de la combinaison spatiale Starliner. Cela signifie qu’elle conçoit et teste les combinaisons spatiales de lancement et de rentrée pour l’équipage.

Kavya travaillant sur la combinaison spatiale Starliner de Boeing
Kavya travaillant sur la combinaison spatiale Starliner de Boeing. (Source : Boeing Company / Kavya Manyapu)

Kayva était si passionnée par les combinaisons spatiales qu’elle souhaitait mener des recherches à leur sujet. À l’Université du Dakota du Nord, elle a eu l’occasion de rencontrer l’astronaute de la mission Apollo12, Alan Bean. L’un des sujets qu’ils ont abordés concernait les problèmes que la poussière lunaire présentait pour les astronautes. Bean a découvert que la poussière lunaire s’accumulait dans les fibres de sa combinaison spatiale. Cela rendait la combinaison rigide et pouvait limiter ses mouvements. C’était un problème que Kavya croyait pouvoir résoudre.

Le savais-tu?

La poussière lunaire est tranchante! Elle peut percer des trous dans les combinaisons spatiales et ainsi causer des fuites dangereuses.

Kavya souhaitait mettre au point un matériel qui empêcherait la poussière de s’accumuler sur les combinaisons spatiales. Cela permettrait aux astronautes de bouger plus librement. La technologie qu’elle a développée s’appelle SPIcDER (prononcé « spider » [araignée]). L’acronyme SPIcDER renvoie en anglais au système Spacesuit Integrated carbon nanotube Dust Ejection/Removal (enlèvement de poussière par nanotubes de carbone intégrés pour combinaisons spatiales). Comme le nom l’indique, le nouveau matériel utilise des nanotubes de carbone pour éloigner la poussière.

Le savais-tu?

Les nanotubes de carbone sont des molécules en forme de cylindres. Chaque cylindre est fait d’une seule couche d’atomes de carbone.

Structure d’un nanotube de carbone.
Structure d’un nanotube de carbone. (Source : eugenesergeev via iStockphoto)

La NASA a déjà mis au point un bouclier utilisé sur les panneaux solaires qui permettrait de repousser la poussière. On lui a donné le nom de Electrodynamic Dust Shield (bouclier anti-poussière électrodynamique). Il fonctionne en créant un champ électrique. Comme la poussière spatiale a une charge électrique, le bouclier pourrait repousser les particules. Mais il ne fonctionnait pas très bien sur des surfaces flexibles. C’est là que résidait le défi pour Kavya.


Kavya a trouvé une façon d’intégrer les fibres des nanotubes dans la couche externe du matériel de la combinaison. Les fibres agissaient comme des électrodes. Lorsqu’un courant électrique passait dans les fibres, le champ électrique repoussait la poussière.

Système SPIcDER
Image illustrant comment le courant électrique qui passe dans les nanotubes de carbone déplace les particules de poussière chargées. (©2021 Parlons sciences)

Avant de pouvoir être testé dans l’espace, le matériel devait être testé sur Terre. Cela consistait en des tests de solidité et de flexibilité du nouveau matériel. Des tests dans des conditions semblables à celles de l’espace, comme l’exposition au vide spatial, étaient aussi inclus. Le matériel a même été testé sur une articulation du genou d’une combinaison spatiale utilisée dans l’espace.

Tester SPIcDER 

Mais la partie la plus intéressante des tests était encore à venir. Un échantillon de combinaison spatiale utilisant le système SPIcDER faisait partie des cinq échantillons sélectionnés par la NASA pour des tests. L’échantillon allait être envoyé à la SSI dans le cadre de la mission Materials International Space Station Experiment (MISSE)-11 (expérience de la Station spatiale internationale sur les matériaux). 

Des échantillons du matériel ont été lancés en orbite le 15 avril 2019 à bord d’un vaisseau cygnus. Cygnus est un vaisseau de ravitaillement. Il transporte des vivres et des fournitures vers la SSI.

Le bras robotique Canadarm2 s’allonge pour attraper le vaisseau Cygnus
Le bras robotique Canadarm2 s’allonge pour attraper le vaisseau Cygnus en 2019. (Source : NASA)

Deux échantillons du matériel SPIcDER mesurant cinq centimètres sur cinq centimètres ont été attachés sur une plateforme à l’extérieur de la SSI. Ils sont encore en place depuis. Chaque jour, ils sont soumis aux dures conditions de l’espace. Celles-ci incluent les énormes fluctuations de température, les rayons cosmiques, la poussière spatiale et l’absence d’atmosphère. En d’autres mots, tout ce qu’une combinaison spatiale doit subir durant une mission.

Spacesuit and test spacesuit fabric samples
À gauche : L’ingénieure de Boeing Kavya Manyapu travaille avec un prototype de combinaison. À droite : L’ensemble des matériaux expérimentaux qui ont été envoyés vers la SSI. (Source : Boeing)

Mais pourquoi les échantillons doivent-ils rester là-bas si longtemps? Les concepteurs et conceptrices de combinaisons spatiales souhaitent qu’elles soient utilisées le plus longtemps possible. Les combinaisons spatiales resteront probablement à l’extérieur d’un vaisseau spatial même lorsque les astronautes sont à l’intérieur. Ou même lorsque les astronautes seront rentrés sur Terre. Cela représente beaucoup de temps! On pense aussi que le matériel pourrait être employé dans la construction d’habitats spatiaux.

Après leur séjour à la SSI, les échantillons seront retournés sur Terre. C’est là qu’ils seront examinés afin de déterminer s’il s’agira d’un matériel de l’avenir dans la protection des astronautes. Mais d’ici là, Kavya ne peut qu’espérer que les échantillons effectuent leur « mission ».

Vers la Lune et plus loin encore

Le nouveau matériel de combinaison tombe à point nommé. La NASA planifie actuellement ses prochaines missions lunaires. Elle projette d’envoyer la première femme et le prochain homme sur la Lune d’ici 2024 dans le cadre de son programme Artemis. Ces missions enverront des astronautes à la surface de la Lune.

Le savais-tu?

Dans la mythologie grecque, Artémis était la sœur jumelle d’Apollon. Ceci fait honneur aux missions Apollo (Apollon en anglais), les premières missions sur la lune.

Et que pense Kavya de tout cela? « C’est une occasion de faire ce petit pas dans l’histoire des vols spatiaux habités, a-t-elle dit. C’est un rêve qui se réalise. Maintenant, je peux rêver un jour de porter moi-même une combinaison faite à partir de ce matériel sur la Lune. »

Parlons sciences remercie Boeing Defense, Space & Security pour son travail et sa contribution à l’élaboration de ce document d’information.

 

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