- Combinaison spatiale
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Combinaison spatiale russe Sokol
Combinaison spatiale russe Sokol de Jean-Loup Chrétien
Combinaison spatiale russe de sortie extravéhiculaire OrlanLes combinaisons spatiales, aussi appelées scaphandres spatiaux, sont des équipements modulaires complexes conçus pour protéger les astronautes lors des sorties spatiales. Elles sont notamment utilisées lors d'activités extravéhiculaires à l'extérieur de véhicules spatiaux en orbite autour de la Terre, ou pour l'exploration de la surface lunaire à pieds ou en rover.
Sommaire
Un environnement spatial hostile
L'environnement spatial étant très rude, un homme qui y serait directement exposé mourrait très rapidement : il perdrait tout d'abord tout l'air contenu dans ses poumons, entraînant un coma en quelques minutes (hypoxie). Il perdrait simultanément ses liquides corporels qui se mettraient à bouillir (ébullition) du fait de la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de son corps (il n'y a pas d'air ni aucun gaz dans l'espace pour créer la moindre pression). Il s'ensuivrait une hémorragie interne généralisée.
Les températures sont extrêmes : il peut faire extrêmement chaud ou extrêmement froid. La température des objets directement exposés aux rayons du Soleil peut atteindre 150 °C tandis que celle d'objets situés à l'ombre peut descendre jusqu'à -120 °C.
Les fonctions principales de la combinaison spatiale (SSA) sont donc de fournir de l'oxygène, un environnement pressurisé à l'astronaute, de réguler sa température, le taux d'humidité et de résister aux micrométéorites ainsi qu'aux rayonnements solaires (lumière, chaleur, UV), aux rayons cosmiques et aux champs électromagnétiques.
Dans la version la plus moderne de l'unité de mobilité extravéhiculaire (nom officiel des combinaisons spatiales dans la terminologie de la NASA), ou Extravehicular Mobility Unit), cette combinaison ne protège toutefois pas l'astronaute des émissions corpusculaires de fortes énergies, émises au cours des éruptions solaires (protons, électrons).
Fonctionnement
Afin de préserver l'intégrité physique de l'astronaute durant une activité extravéhiculaire (EVA), la combinaison spatiale doit fournir :
- une pression interne stable (actuellement de 0,29 atmosphères), cet air n'est renouvelé que par du dioxygène pur, pour assurer une respiration normale à une si faible pression (qui correspond à celle du sommet de l'Everest)
- une réserve d'eau, d'oxygène et un épurateur de gaz ;
- un moyen d'approvisionnement et d'évacuation des gaz et liquides, y compris des urines ;
- un système de régulation de la température, qui oscille entre -100 °C à +120 °C (une bonne isolation et un système de refroidissement par circulation d'eau dans des petits tubes incorporés au sous-vêtement LCVG) ;
- une protection contre les radiations électromagnétiques ;
- une protection contre les micrométéorites grâce à des matériaux résistants (Kevlar...) ;
- un système de communication UHF par lequel passe également la télémétrie et l'EEG ;
- la mobilité et l'autonomie de l'astronaute lors des EVA ;
- des connexions additionnelles (embouts, interfaces, etc).
La combinaison EMU utilisée depuis 1994 par la NASA est pratiquement inaltérable. Elle est conçue pour survivre environ 15 ans mais n'est certifiée par Hamilton Standard que pour 25 EVA.
Différentes parties
L'EMU utilisée depuis 1994 est strictement réservée aux EVA. Elle est constituée de trois principaux modules :
- la combinaison elle-même, SSA ou Space Suit Assembly ;
- le casque intégral qui comprend une visière en polycarbonate, des moyens de télécommunication, un ventilateur pour faire circuler l'oxygène, un extracteur de gaz et d'humidité, une arrivée d'eau, deux paires de lampes extérieures et une caméra extérieure ;
- le système de survie de base PLSS ou Primary Life Support System, qui contient la réserve d'eau, les bouteilles d'oxygène, l'alimentation électrique, les moyens radios, etc. ;
- le système de propulsion de secours en cas d'éloignement incontrôlé de l'astronaute: le SAFER (Simplified Aid for EVA Rescue).
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Le SAFER
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Le casque et les gants
Scaphandres des missions Apollo
Les combinaisons spatiales A7L du programme Apollo sont les plus complexes à avoir été utilisées jusqu'à présent. Construites sur mesure par les entreprises américaines ILC Dover et Hamilton Sundstrand et utilisées entre 1968 et 1975, elles pèsent 72 kg mais l'attraction lunaire étant six fois moins forte que la gravité terrestre, les astronautes avaient l'impression de porter à peine 14 kg. Outre une combinaison intérieure refroidie à l'eau, elle comporte un total de 17 couches de matériaux isolants. L'autonomie maximale pour les astronautes est de 2 h 40, correspondant aux réserves d'oxygène et d'énergie électrique des combinaisons spatiales.
Il s'agit d'un habitacle portatif prêt à répondre à tous les besoins de son occupant. L'enveloppe extérieure dissimule trois combinaisons intérieures superposées. Le confort de l'astronaute était d'abord assuré par un sous-vêtement en nylon qu'il portait à même la peau comprenant la cagoule de communication, un raccord électrique et le relais de communication de surveillance biologique et un slip contenant un collecteur d'urine et une enceinte retenant les matières fécales, lui-même enveloppé dans une combinaison gonflable qui maintenait une pression uniforme sur tout le corps tandis qu'une troisième enceinte de nylon empêche tout gonflement intempestif avec casque, chaussons et gants pressurisés.
L'enveloppe extérieure, d'une seule pièce, est équipée d'un bloc autonome de survie fournissant l'oxygène et l'air sous pression, la partie supérieure comprend une réserve d'oxygène de secours et le matériel de radiocommunications et son casque d'un pare-soleil et d'une visière fumée pour protéger les yeux du Soleil et des rayonnements ultra-violet.
Il était formé de 14 couches superposées : à l'intérieur, une doublure de nylon caoutchouté, cinq couches de mylar reflétant la chaleur alternant avec quatre couches de dacron, puis deux couches de plastique ignifuge Super Kapton, une membrane de Beta revêtu de teflon ignifuge et antiabrasive et enfin une couche de tissu au téflon résistant au feu et au frottement. Les gants pressurisés extra-véhiculaires sont renforcés par un tissu de métal avec un revêtement intérieur de caoutchouc aux silicones. Leur surface extérieure était légèrement adhésive pour donner une meilleure prise. Les chaussures lunaires comportaient en outre 25 épaisseurs d'isolants ultra-légers.
La liberté de mouvement est limitée par sa « chrysalide de survie » : la portée de ses bras étant de seulement de 75 cm, l'astronaute ne peut presque rien manier sans l'aide de longues pinces, et s'il peut s'agenouiller, une chute au sol l'aurait rendu impuissant et aurait requis de l'aide pour le remettre sur pied[1].
Notes et références
- Les inventions qui ont changé le monde, Paris, Sélection du Reader's Digest, 1983, 102,103 p. (ISBN 2-7098-0101-9)
Bibliographie
- Jean-François Pellerin, Guide des combinaisons spatiales et du vol habité, éd. Tessier & Ashpool (ISBN 2-909467-09-0) (seul livre français sur le sujet)
Annexes
Articles connexes
- Sortie extravéhiculaire ou EVA (Extra-vehicular activity)
- Unité de manœuvre individuelle (fauteuil spatial) ou MMU (Manned Maneuvering Unit)
Liens externes
- (fr) Agence spatiale canadienne : La science des combinaisons spatiales
- (en) Howstuffworks : Comment fonctionnent les combinaisons spatiales ?
- (en) Astronautix.com : liste complète des combinaisons spatiales
- (en) Combinaisons spatiales russes
- (fr) De la Terre à la Lune, site de référence francophone : combinaisons A7L et A7LB
Catégories :- Technologie des véhicules spatiaux
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