Comment les astronautes vivent-ils dans l'espace?

Depuis le premier équipage à avoir occupé la Station spatiale internationale en novembre 2000, celle-ci est devenue un véritable lieu de vie. Depuis maintenant 20 ans, des centaines d’astronautes se sont relayés sans interruption à l’intérieur de ce vaisseau spatial.

Même en regardant les images et vidéos diffusées depuis l’espace par l’équipage, il est difficile de se représenter la vie quotidienne d’un astronaute à bord de la station spatiale.

Nous vous proposons donc de découvrir comment les astronautes vivent à bord de la Station spatiale internationale

1. Que font les astronautes dans l’espace?

a. Comment les journées des astronautes sont-elles structurées?

Les astronautes ont leurs journées calquées sur le modèle terrestre. Il travaille 40h par semaine du lundi au vendredi. Après leur semaine de travail, les astronautes ont également droit à leur week-end. Le soir, après de longues heures de travail, ils sont libres de s’occuper comme ils le souhaitent.

Les passe-temps des astronautes consistent à lire des livres, écouter de la musique, regarder des films et admirer la Terre depuis les hublots de l’ISS. Ils peuvent également parler avec leurs proches via internet.

Les jeux vidéo ne sont pas disponibles à bord de la station spatiale. Les ordinateurs étant exclusivement orientés pour une utilisation scientifique.

Pour des raisons de sécurité évidentes, les astronautes ne peuvent pas non plus emporter leur ordinateur avec eux à la station spatiale.

b. Les tâches principales

Les réparations et modifications de l’ISS

L'une des tâches principales des astronautes consiste à réparer ou apporter des améliorations à la structure de l’ISS.

Ces travaux sont effectués lors de sorties spatiales (en anglais Spacewalk. Littéralement marche ou ballade dans l’espace).

Ces sorties sont extrêmement éprouvantes. Les tâches sont complexes et les sorties peuvent durer jusqu’à 7 heures.

Heureusement, la vue est à couper le souffle. Les astronautes sont alors en apesanteur dans l’espace et peuvent admirer la Terre, la Lune et le Soleil comme nulle part ailleurs.

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Les expériences scientifiques

Les astronautes ont également comme tâches de procéder à des expériences scientifiques. Ces expériences scientifiques consistent à étudier le comportement de certaines propriétés dans l’espace, la physique des matériaux, etc.

Ce dernier point est une des raisons pour lesquelles la NASA requiert que tous les astronautes disposent au minimum d’un baccalauréat (License) ou d’une maitrise dans le domaine des STEM : science, technologie, ingénierie et mathématique.

Les effets de l’espace sur l’être humain prennent également une grande part dans les recherches effectuées là-haut.

Lors de son séjour dans l’espace, l’astronaute français Thomas Pesquet a donné l’exemple d’une expérience psychosociale menée à bord de l’ISS afin de mieux comprendre les conséquences psychologiques d’un isolement prolongé.

c. L’entrainement physique dans l’espace

Outre le travail, les astronautes ont le devoir de s’entrainer physiquement de façon quotidienne, à raison de 2 heures et demie par jour, car les scientifiques sur Terre ont pu constater que les voyages des astronautes dans l’espace avaient un impact direct sur leur corps.

Les effets de l’apesanteur sur le corps

Les effets de l’apesanteur sur le corps sont assez importants. Puisque les astronautes évoluent dans un environnement où la gravité est absente, les muscles et les os ne sont pratiquement plus sollicités.

S’ils ne s’entrainent pas quotidiennement, les longs séjours dans l’espace auraient de lourdes conséquences sur le corps des habitants de la station spatiale.

La masse musculaire des astronautes est continuellement menacée. Cette réduction de la masse musculaire s’appelle l’atrophie musculaire.

On le sait tous, la sédentarité ou l’absence d’exercice physique régulier peut avoir des effets similaires sur Terre. Cependant, dans l’espace, les effets liés à l’absence d’entrainement physique sont beaucoup plus importants.

Des études ont montré qu’un séjour d’à peine 5 à 11 jours peut provoquer une perte de masse musculaire d’environ 20%.

Les os ne sont pas à l’abri. En l’absence de gravité, les os perdent en calcium qui est alors évacué dans l’urine. Tout comme pour les muscles, un entrainement régulier permet de diminuer la perte de la masse osseuse.

Pour contrer ces effets, les astronautes de l’ISS passent environ 2 heures et demie chaque jour à s’entrainer.

Les types d’exercices

Les astronautes à bord de l’ISS disposent de trois machines qui leur permettent d’effectuer une large gamme d’entrainements physiques : un vélo stationnaire, un tapis roulant et une machine de musculation.

Puisque dans l’espace les objets ne pèsent pratiquement plus rien, il n’y aurait aucune gloire ni aucun bénéfice à soulever des poids de 200 kilos.

La machine de musculation nommée ARED (Appareil d’exercice de résistance avancé) a été conçue pour générer une résistance qui simule les poids classiques que l’on retrouve dans les salles de musculation.

Les astronautes peuvent pratiquer le squat, le soulevé de terre ou encore le développé couché.

Le vélo stationnaire est crucial car les muscles et les os des jambes ne sont absolument plus sollicités dans l’espace.

Les astronautes se déplacent en flottant d’un module à un autre sans utiliser leurs jambes. Elles ne jouent donc plus aucun rôle pour supporter le poids du corps. Il est donc primordial de les entrainer régulièrement.

Malgré cela, lorsque les astronautes reviennent sur Terre, il leur faut plusieurs semaines de repos et de réadaptation, le temps que leur corps se réhabitue à la gravité terrestre.

On peut le constater lorsque les astronautes reviennent sur Terre. Ils doivent être transportés, car ils ne peuvent plus marcher seuls.

2. Quelle température fait-il à bord de l’ISS?

Température dans l’ISS

Vous le savez, les conditions dans l’espace sont extrêmes. Elles varient entre -157 c à l’ombre à environ 120 degrés au soleil. Les ingénieurs ont donc dû concevoir des moyens afin de protéger l’équipage des rayonnements solaires et du froid glacial qui règne dans l’espace.

Afin d’offrir un climat agréable, la température à l’intérieur de l’ISS est maintenue à environ 24h degrés Celsius. Les astronautes n'ont donc pas besoin de vêtements de la NASA spécialement conçus pour l'espace. Ce qui est suffisamment confortable pour demeurer constamment en t-shirt.

3. Dormir dans l'espace

Contrairement à la Terre, où une journée dure 24h, dans l’espace, les astronautes effectuent une rotation autour de la Terre une fois toutes les 1h30 environ. Cela signifie que les astronautes voient le soleil se lever et se coucher environ 16 fois en 24h! (mettre la source ESA)

Afin de structurer leurs journées, celles-ci sont basées sur le méridien de Greenwich. La nuit des astronautes dure en moyenne 8h. Durant cette période, les lumières de l’ISS sont éteintes.

Pour bloquer la lumière du Soleil les astronautes peuvent fermer les hublots de la Station.

Une fois les lumières éteintes, les astronautes se blottissent dans des sacs de couchage accrochés aux murs de la station.

Puisque les membres de l’équipage sont en apesanteur, les lits ne sont pas nécessaires. Les sacs de couchage sont très importants. Ils permettent de ne pas se déplacer pendant le sommeil.

Enfin, des cabines sont disponibles et permettent aux astronautes de dormir en toute intimité.

4. Comment les astronautes font leurs besoins?

a. Les toilettes dans l'espace

L’ISS est équipée de deux toilettes unisexes. L'une se situe à bord du module russe Zvezda et l'autre à bord du module américain Tranquility.

Les ingénieurs qui ont développé l’ISS ont conçu un système de succion qui permet d’aider les astronautes lorsqu’ils font leurs besoins.

Contrairement aux toilettes terrestres, les toilettes de l’ISS sont composées de deux systèmes distincts.

Pour l’urine, un tube est utilisé en guise d’urinoir et permet d’aspirer les bulles d’urine qui sont éjectées du corps.

En ce qui concerne les matières fécales, un système semblable permet d’aspirer les sels. Mais de l’opinion des astronautes, la besogne numéro 2 n’est pas aussi agréable que d’uriner. La raison étant que la cible à viser n’est pas très grande. La cuvette est minuscule. Il y a donc toujours le risque de salir les contours de la toilette. Ce qui peut évidemment être gênant et inconfortable.

Pour aider les astronautes, des étriers placés au sol permettent de fixer les pieds pour éviter de flotter librement et rendre la tâche encore plus difficile. Pour plus de stabilité, des sangles permettent également de s'attacher les cuisses et les restreindre.

Le système d’aération fait ensuite le reste du travail en aspirant les matières fécales qui sortent du corps de l’astronaute.

b. Que fait-on de l’urine et des excréments dans l’espace?

Puisque l’eau est en quantité limitée, l’urine est stockée et passe à travers un système de traitement qui la transforme en eau potable!

Pour leur part, les excréments sont stockés dans des cuves à déchets pendant quelques jours. Lorsque le stock de déchets est plein, ils sont expédiés dans l’espace et brulent dans la haute atmosphère.

Tout ceci concerne les astronautes à bord de l’ISS. Mais que se passe-t-il si un astronaute à une soudaine envie alors qu’il est à l'extérieur de la station, en train d’effectuer des réparations?

Les sorties spatiales peuvent durer jusqu’à 7h. Malheureusement, on peut bien essayer de se retenir, mais il n’est pas toujours possible d’y parvenir. De plus, on imagine difficilement un astronaute revenir en « courant » vers le sas d’entrée pour exiger d’aller faire un tour à la toilette! 

Pour y remédier, les scientifiques ont développé des couches pour adulte ultra absorbantes.

Si l’envie soudaine les prend pendant une sortie spatiale, ils n’ont pas d’autre choix que de se laisser aller.

c. Comment les astronautes font pipi dans la fusée?

Comme lors des sorties en combinaison spatiale, lors des décollages de fusée et des retours sur Terre, les astronautes portent également des couches absorbantes.

5. Comment les astronautes se lavent-ils?

Si vous avez l’intention d’aller un jour dans l’espace, vous pouvez dès à présent oublier les bonnes vieilles douches d’eau chaude réconfortante.

Puisque tout est en apesanteur, au lieu de couler, l’eau se forme plutôt en bulle. Pendant leur séjour, les astronautes ne prennent donc aucune douche.

Les astronautes utilisent plutôt des sachets d’eau savonneuse. Ils récupèrent les bulles d’eau qui s’échappent du sachet et les appliquent sur leurs mains ou leur corps. Par la suite, ils utilisent une serviette pour se sécher.

Pendant le lavage, des bulles d’eau s’échappent nécessairement. Mais celle-ci ne pose pas de risque pour les systèmes électriques de la station.

Les bulles se transforment d’abord en humidité. Par la suite, le système d’aération capte cette humidité et l’expédie dans le système de purification d’eau pour être de nouveau filtrée et transformée en eau potable.

Pour leurs cheveux, les astronautes utilisent un shampoing qui ne nécessite aucun rinçage. Il suffit simplement de l’appliquer, frotter ses cheveux puis les essuyer à l’aide d’une serviette.

Dans la vidéo suivante, l'astronaute américaine Karen Nyberg explique comment les astronautes se lavent les cheveux:

6. Comment les astronautes peuvent-ils respirer?

Comme sur Terre, les astronautes de l’ISS doivent être en mesure d’avoir un accès constant à de l’oxygène et en même temps évacuer le dioxyde de carbone produit lors du processus naturel de respiration. Puisque ce dernier s’accumule dans l’air, il peut transformer l’air de la station en environnement toxique.

Sur Terre, ce sont les plantes qui fournissent le rôle de filtre à air. Grâce au processus de la photosynthèse, les plantes exploitent la lumière du Soleil et transforment le dioxyde de carbone en sucre et en oxygène! Le sucre est consommé par les plantes alors que l’oxygène est relâché dans l’air.

Dans l’espace, les ingénieurs qui ont conçu l’ISS ont développé des procédés ingénieux afin de reproduire ce cycle et permettre aux astronautes de disposer d’air respirable et dénué de mauvaises odeurs.

Car dans un espace aussi confiné, les odeurs émises par les astronautes s’accumuleraient facilement, notamment le méthane et l’ammoniac expulsés du corps par les gaz et la transpiration.

a. Transformer l’eau en oxygène

L’une des principales sources d’oxygène à bord de l’ISS provient de l’eau. Nous l’avons vu plus haut, tous les liquides sont recyclés, même l’urine.

Les molécules d’eau récupérées par la station sont ensuite fracturées par un processus d’électrolyse. Un module de l’ISS utilise l’électricité générée par les panneaux solaires de la station pour séparer l’hydrogène de l’oxygène. Ce processus est réalisé grâce au système russe Elektron dont l’électrolyse de l’eau est la principale fonction.

L’oxygène ainsi produit est alors libéré dans la station pour être respiré. Pour sa part, l’hydrogène est de nouveau recomposé avec le dioxyde de carbone pour produire des molécules d’eau!!! Un cycle presque parfait!

7. Comment les astronautes se nourrissent-ils dans l’espace?

a. Comment les astronautes font-ils pour boire dans l'espace?

La majeure partie de l’eau consommée présente à bord l’ISS est produite par les processus de recyclage mentionné plus haut. (80% de l’eau consommée est recyclée) Néanmoins, des stocks d’eau sont transportés vers l’ISS lors des différents lancements de fusées vers la station spatiale. Selon l'Agence spatiale européenne, environ 6000 à 9000 litres d’eau sont convoyés depuis la Terre tous les ans.

L'utilisation de l'eau est méticuleusement limitée. Selon la NASA seulement 11 litres d'eau sont utilisés chaque jour.

Les autres types de boissons comme les jus et le café sont envoyés depuis la Terre.

Comme tous les liquides en apesanteur, l'eau et les autres boissons prennent la forme de petites bulles. Les astronautes boivent donc les liquides à partir de sachets et d'une paille.

b. Que mange-t-on dans l’espace?

Contrairement à l’eau, la nourriture ne peut pas encore être produite dans l’espace. Les astronautes ne disposent pas de suffisamment d’espace pour faire pousser des pommes de terre et élever des poules.

Un jour, peut-être que la NASA ajoutera des compétences en jardinage et élevage à sa liste de prérequis pour devenir astronaute. D’ici là, la nourriture continuera à être livrée à l’ISS depuis la Terre.

La nourriture des astronautes consiste majoritairement en aliments desséchés ou précuits. Les habitants de la station spatiale doivent alors y ajouter de l’eau pour réhydrater la nourriture ou simplement la réchauffer pour pouvoir la consommer.

Mais il ne s'agit pas de boites de conserve ordinaires.

c. Le régime alimentaire des astronautes

Les repas des astronautes sont déterminés par des nutritionnistes professionnels qui ont pour mission de mettre sur pieds un programme alimentaire riche en nutriments afin de fournir aux astronautes tous les éléments essentiels au maintien de leur bonne santé dans les conditions difficiles de l'espace.

Les repas des astronautes comprennent de nombreux compléments à base de noix, de légumes déshydratés ainsi que de la viande irradiée.

Les astronautes ont néanmoins accès à des fruits et légumes frais. 

d. Cuisiner dans l'espace

Désormais, les astronautes peuvent cuisiner grâce à un four installé à bord. Ils peuvent donc faire cuire de délicieuses pizzas.

Le pain étant proscrit en raison des miettes qu’il produit, les astronautes compensent leur gout pour cette nourriture réconfortante par des tortillas.

Les tortillas, sorte de pain plat qui ne produit pas de miettes, sont utilisées à toutes les sauces. Il sert de base pour des sandwichs, on y étend du beurre d’arachide et on les garnit même de formage et de viande pour faire des pizzas.  

9. Comment les astronautes rejoignent-ils l’ISS?

Pendant plus de dix ans, les astronautes américains et européens rejoignaient la Station spatiale internationale à l’aide des célèbres navettes spatiales américaines.

Le dernier vol d'une navette spatiale américaine a eu lieu le 8 juillet 2011. Après cette date, les Américains ont eu recours aux fusées russes pour rejoindre l’ISS. Les Américains l’on vécut comme une humiliation, eux qui pendant des décennies disposaient de leurs propres vaisseaux de transport.

Depuis 2011, la NASA et l'Agence spatiale européenne ont envoyé leurs astronautes à bord des puissantes fusées Soyouz. Mais cela a bien évidemment un prix.

Pour franchir la ligne de Karman et rejoindre l'ISS à bord des fusées russes Soyouz, la NASA verse près de 90 millions de dollars à la Russie pour chaque astronaute.

Toutefois, en 2020, la compagnie SpaceX du milliardaire Elon Musk a réussi le pari de créer une capsule spatiale capable de transporter des astronautes vers l’ISS à partir des États-Unis.

Après un premier test habité réussi en mai 2020, la NASA peut désormais envisager de confier le transport des astronautes américains à SpaceX et ne plus dépendre des fusées russes.

10. Comment les astronautes reviennent-ils sur Terre?

Lorsque les navettes spatiales étaient encore opérationnelles, les astronautes revenaient à bord de celle-ci après avoir effectué leur séjour à bord de l’ISS. Actuellement, les astronautes des différents pays utilisent les capsules russes Soyouz pour revenir sur Terre.

11. Combien de temps les astronautes restent-ils dans l’espace?

a. La durée moyenne d’un séjour dans l’espace

En moyenne, les astronautes restent à bord de l’ISS pendant 6 mois au cours desquels ils s’acclimatent au mode de vie à bord, effectuent des expériences scientifiques et développent des relations d’amitié avec les autres membres d’équipage.

b. Le plus long séjour dans l’espace

Le record du plus long séjour dans l’espace est détenu par le cosmonaute russe Valeri Polyakov. Il est demeuré à bord de l’ancienne station spatiale Mir pendant 437 jours entre janvier 1994 et mars 1995.

Le record du plus long séjour effectué par une femme dans l’espace revient à l’astronaute américaine Christina Koch. Elle est demeurée 328 jours consécutifs dans l’espace, entre le 14 mars 2019 et le 6 février 2020.

Avant elle, le record était détenu depuis 2017 par l’astronaute américaine Peggy Whitson. Cette dernière était demeurée dans l’espace pendant 289 jours consécutifs. Elle a toutefois effectué trois séjours à bord de l’ISS pour un total de 665 jours.

Cette durée lui confère le titre de l’astronaute américain ayant passé le plus de temps dans l’espace.

Enfin, âgée de 57 ans lors de son dernier voyage en 2017, Peggy Whitson est également la femme la plus âgée à être allée dans l’espace.

Le record incontesté de la plus longue période passée dans l’espace revient au cosmonaute russe Gennady Padalka. En additionnant le temps passé au cours de ses cinq missions, il a séjourné durant un total de 879 jours dans l’espace, soit près de deux ans et demi!

11. Peut-on vivre de manière prolongée dans l’espace?

Les précédents records ont montré qu’il était possible de passer de longues périodes de temps dans un environnement spatial où la gravité est absente.

Néanmoins, les effets néfastes sur le corps sont suffisamment connus pour conclure que les humains n’ont pas évolué pour vivre dans cet environnement de manière prolongée.

Cela pose la question des voyages habités vers d’autres planètes. La longue exposition aux radiations solaires et rayons cosmiques, l’atrophie musculaire, les effets psychologiques de l’isolement prolongé sont tous des défis qui, pour le moment, doivent être surmontés avant d’envisager une véritable vie dans l’espace.

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