Ce que les habitats sous-marins nous enseignent à propos des vaisseaux spatiaux et de l'exploration

Lorsqu'il s'agit de concevoir un vaisseau spatial et de préparer les astronautes à la vie en apesanteur, l'océan est le meilleur environnement de test de ce côté de la stratosphère. L'une des similitudes les plus utiles entre la mer profonde et l'espace profond est la gravité modifiée. La gravité ne diminue pas sous l’eau, mais la flottabilité la neutralise, permettant aux humains de s’habituer à de nouveaux types de mouvements et à des contraintes inattendues. Il y a aussi la pression, très variable, et la taille des logements, ce qui n’est pas le cas. C’est sous la mer, raison pour laquelle #submersiblelife est si pertinente pour les agences spatiales qui s’interrogent sur les effets à long terme du confinement.

"Tous ces tests informent de ce que la conception des engins spatiaux et autres équipements doit être", explique Bill Todd, commandant de l'aquanaute du premier opérateur NEEMO de la NASA au laboratoire sous-marin Aquarius au large des côtes de la Floride.

Selon Todd, les ingénieurs des engins spatiaux peuvent tirer les leçons les plus importantes des véhicules sous-marins en ce qui concerne les systèmes de maintien de la vie. Dans les deux cas, l'épuration du dioxyde de carbone est essentielle, il doit y avoir de la nourriture et la gestion des déchets est un problème. Ces abstractions se manifestent par des similitudes physiques: les ingénieurs conçoivent des systèmes sous-marins et spatiaux avec un câblage et des rendements électriques similaires pour résister aux conditions changeantes.

L'un des avantages du travail dans l'océan est que les conditions changent. «Dans la colonne d'eau, nous pouvons modifier le niveau de gravité», explique Todd. «Nous pouvons partir d’un niveau de gravité lunaire, qui représente environ 17% de la gravité de la Terre. Nous pouvons aussi utiliser une gravité martienne, qui représente environ 38% de la gravité de la Terre. Ou nous pourrions aller à ce que vous pourriez expérimenter sur un astéroïde ou sur la Station spatiale internationale, à savoir la microgravité ou l'absence de gravité."

Néanmoins, dans tous les cas, l’objectif est de maintenir un intérieur stable et favorable sous environ une atmosphère de pression. C’est probablement le plus gros problème auquel les concepteurs de véhicules doivent faire face. «Les personnes sont l’unité qui unit les gens», déclare Bowen. "Les astronautes ont besoin plus ou moins du même environnement que les aquanautes."

L'un des principaux objectifs des missions NEEMO est d'aider à tester et à améliorer les systèmes d'assistance à la vie qui seraient utilisés dans l'espace. Ce ne sont pas seulement ceux qui aident à contrôler la température et l'humidité de la pièce et à fournir de l'air respirable à un habitat isolé. Ils comprennent également les systèmes personnels qu'un astronaute porterait ou porterait lorsqu'il se trouve en dehors d'un habitat durable.

Les décisions prises sous l'eau ont de graves conséquences. Et ce sérieux - ainsi que le stress qui l’accompagne - est un ingrédient essentiel pour les essais sur le terrain, pas seulement du matériel, mais des êtres humains.

Les missions NEEMO fonctionnent en constituant une petite équipe avec un commandant et deux aquanautes professionnels, et en leur assignant divers types de projets de recherche. Les procédures et le "plan de vol" sont très similaires à ceux utilisés dans les voyages dans l’espace. Les activités sont toutes conçues pour exposer les participants aux rigueurs du vol spatial, moins les forces G au décollage.

Ils conçoivent également des habitats structurés de manière similaire.

Les vaisseaux spatiaux et les sous-marins ne sont pas non plus de formes différentes. Les deux utilisent souvent une coque cylindrique ou sphérique qui aide le navire à mieux naviguer dans leurs environnements respectifs. «Les formes rondes ont tendance à avoir des profils de traînée plus faibles», explique Andy Bowen, ingénieur en submersibles à la Woods Hole Oceanographic Institution, facilitant ainsi le mouvement des embarcations sous-marines dans l’eau ou les engins spatiaux hors de l’atmosphère de la Terre.

Le mouvement est un autre élément commun entre les deux métiers. Les bateaux sous-marins sont souvent conçus avec des mécanismes de poussée qui leur permettent de se déplacer dans toutes les directions. Les engins spatiaux manoeuvrent de manière presque identique dans l'espace. Les courants dans l’eau simulent la gravité près des planètes, des lunes et d’autres objets célestes.

Néanmoins, il y a des limites à ce que les astronautes et les ingénieurs spatiaux peuvent apprendre sous l'eau; les deux environnements sont, après tout, fondamentalement différents. «Les engins spatiaux font face à des changements de température extrêmes, allant de la chaleur extrême au froid extrême», explique Todd. «Ils doivent généralement être légers et compacts. Sous-marine est radicalement différent. Vous voulez être lourd - pas léger - pour résister à d’incroyables changements de pression, d’autant plus que vous allez de plus en plus profondément. »C’est pourquoi les coques des engins spatiaux sont principalement en aluminium, alors que les bateaux sous-marins utilisent habituellement de l’acier à haute pression.

Fondamentalement, les trafics de la NASA sont en proie à des privations et à des difficultés et, à cette fin, ils recherchent les inconvénients les plus scandaleux que notre planète puisse offrir. Pour le moment, l’océan laisse échapper des difficultés, mais les expéditions futures pourraient nécessiter des missions analogiques souterraines, des missions de lave ou des missions de glace. La simulation doit être un élément fondamental du processus de pré-lancement. Nous ne pouvons pas préparer les astronautes à ce que nous ignorons, mais nous pouvons les aider à se préparer à affronter l’inconnu.