Comment les astronautes respirent-ils dans l’espace ?

Les ingénieurs ont dû trouver des moyens spéciaux pour créer de l’oxygène dans le vide spatial . Voici comment les astronautes respirent dans l'espace .

Comment respirer dans l'espace

En 1997, un incendie s'est déclaré dans la station spatiale Mir, prédécesseur de la Station spatiale internationale. Le coupable était le générateur d'oxygène du vaisseau spatial, qui brûlait des cylindres de perchlorate de lithium solide pour créer une atmosphère respirable. Le matériau d'un gant en caoutchouc, probablement laissé à l'intérieur du générateur lors de l'assemblage, a pris feu lorsque la machine a été activée, créant un incendie qui a duré environ 14 minutes avant de pouvoir être complètement éteint.

Bien qu’aucun membre de l’équipage n’ait été blessé, l’accident a mis en évidence la difficulté et les risques pour la sécurité liés à la fourniture d’un approvisionnement continu en oxygène aux astronautes pendant leur séjour en orbite. Similaires aux systèmes de filtration d’eau embarqués, les dispositifs qui créent cet approvisionnement vital ont considérablement évolué depuis le début de la course à l’espace dans les années 1960.

Fumée et Mir

Le programme Apollo, y compris la mission de 1969 qui a permis aux premiers humains de poser le pied sur la Lune, a utilisé des unités de contrôle environnemental (ECU) pour maintenir une atmosphère d'oxygène pur dans les modules de commande. L'ECU est équipé de cartouches d'hydroxyde de lithium et de charbon actif pour filtrer le dioxyde de carbone de l'haleine des astronautes et absorber les odeurs. Il génère également de l'eau et maintient la température de la cabine, permettant à trois astronautes de survivre dans l'espace pendant 14 jours.

La station spatiale Mir, lancée en 1986, a été conçue pour des missions spatiales plus longues et produisait de l'oxygène grâce à une réaction chimique. Un générateur allume des cylindres de perchlorate de lithium de la taille de grandes bombes aérosols, libérant de l’oxygène pendant leur combustion. L'une de ces « bougies à oxygène » a fourni suffisamment d'air respirable à un membre d'équipage pendant une journée, mais le système a montré sa faiblesse lors de l'incident des gants en caoutchouc.

Après cet accident, les ingénieurs aérospatiaux n’ont plus utilisé de réactions chimiques pour créer de l’oxygène dans l’espace. L'ISS a remplacé Mir au début des années 2000 et a été équipée d'un calculateur plus sûr basé sur l'électrolyse, qui utilise un générateur pour diviser les molécules d'eau à travers une membrane échangeuse de protons en oxygène et en hydrogène. Alors que l’oxygène produit par ce processus est libéré dans l’atmosphère, l’hydrogène est combiné au dioxyde de carbone expiré par l’équipage pour produire de l’eau potable et du méthane. Actuellement, le méthane est évacué de la station, mais il pourrait un jour être utile aux processus de bioproduction embarqués. L'ISS transporte également un modèle Mir pour générer de l'oxygène en guise de secours.

La vie dans un sac à dos

Fournir de l’oxygène aux astronautes lorsqu’ils sont à l’intérieur d’un vaisseau spatial est une chose. Le faire lorsqu’ils quittent le vaisseau spatial pour des sorties dans l’espace – pour tester du matériel, mener des expériences ou effectuer des réparations externes – en est une autre.

Une combinaison spatiale moderne conçue pour les sorties dans l'espace, également connue sous le nom d'unité de mobilité extravéhiculaire (EMU), est équipée d'un sac à dos contenant divers systèmes de survie. Entre autres fonctions, il fournit de l'oxygène au casque de l'astronaute tout en filtrant le dioxyde de carbone. Les combinaisons protègent également leur corps des forces potentiellement mortelles du vide dans lequel ils s'aventurent.

Avant même d'entrer dans l'EMU, les astronautes passent des heures à respirer de l'oxygène pur à l'intérieur d'une capsule à air comprimé pour minimiser les risques de devenir comateux. Selon l'ancien astronaute Mike Mullane, un module de commande maintient une pression atmosphérique de 14,7 livres par pouce carré (psi), ce qui est à peu près la même que celle de la Terre au niveau de la mer, mais la pression dans une combinaison spatiale n'est que de cinq psi. Les astronautes doivent « pré-respirer » de l'oxygène pur pour éliminer l'azote de leur corps et empêcher la formation de bulles de gaz dans leur sang - la cause du mal de l'air comprimé - avant de sortir dans l'espace. Dans le cas contraire, l’excès de bulles d’azote peut obstruer les vaisseaux sanguins et provoquer des lésions tissulaires, entraînant des douleurs articulaires, des maux de tête, une faiblesse musculaire, une paralysie, de la fatigue et de la confusion, entre autres symptômes.

L’importance des combinaisons spatiales est peut-être mieux illustrée par ce qui se passerait sans elles. Les astronautes s'évanouiraient immédiatement par manque d'oxygène tandis que le vide provoquerait le gel, l'ébullition et la rupture de leur sang et de leurs fluides corporels, qui ont évolué dans les conditions atmosphériques de la Terre.

Les conditions de l’univers transforment un acte simple comme respirer en un défi complexe et potentiellement fatal. Heureusement, ce n’est pas quelque chose que la science ne peut pas gérer.