11 Octobre 2010

ISS (International Space Station)

Les stations orbitales sont aujourd'hui un moyen efficace d'effectuer des recherches en micropesanteur.

UN LABORATOIRE DE RECHERCHE EN MICROGRAVITE

 

Utiliser au mieux les possibilités de la station

Ce sont de véritables laboratoires d'essais qui permettent d'obtenir des informations impossibles à obtenir sur Terre. En effet, cet état physique si particulier qu'est la micropesanteur ne peut être atteint sur Terre que pendant quelques secondes. Or, de nombreuses expériences nécessitent des jours, voire des mois d’étude.

Les expériences scientifiques menées à bord de la Station Spatiale Internationale dans ses laboratoires utilisent cet état pour effectuer des recherches dans presque tous les domaines scientifiques avec le soutien de physiciens, d’industriels, d’ingénieurs, de médecins et de biologistes impliqués dans le projet. Des groupes de travail internationaux coordonnent notamment les stratégies d'utilisation de l'ISS dans les domaines des sciences physiques et des sciences de la vie.

Une ampleur inédite

L'ISS est la plus grande structure jamais réalisée par l'homme dans l'espace. La surface de cet immense complexe de plus de 100 m de long est équivalente à celle d'un grand stade de football. Du 20 Novembre 1998 au 16 Mai 2011 , 41 missions se sont succédées pour la construire.
La station est habitée en permanence depuis novembre 2000 par des équipages qui se relaient tous les 6 mois environ. Leur nombre, initialement de 3 est passé à 6 suite à son agrandissement.

L'ISS en quelques chiffres

 

Altitude370 à 460 km
OrbiteInclinée de 51.6° par rapport à l'Equateur
Envergure109 x 51 m (avec panneaux solaires)
Masse400 tonnes
Puissance électrique75 à 90 kilowatts
Espace habitable400 m3

 

Les domaines de recherches scientifiques

De nombreuses expériences en physiologie, biologie, neurosciences, physique des fluides, ou encore en sciences des matériaux et technologie sont menées à bord de l'ISS.


Elles répondent à de nombreux objectifs : en science de la vie, elles permettent d'évaluer les effets de l'environnement spatial sur l'organisation, le développement et le métabolisme des êtres vivants. Les scientifiques peuvent ainsi acquérir une meilleure connaissance des mécanismes d'adaptation du corps humain aux changements de niveau de pesanteur.


Ils peuvent également effectuer des recherches en radiobiologie, physiologie cardiovasculaire, neurosciences, etc. et compléter leur connaissances en matière de prévention et de traitement des maladies. Les expériences menées permettent notamment de mieux comprendre le fonctionnement du cœur, des poumons et des reins, les phénomènes d'atrophie musculaire ou des maladies telles que l'ostéoporose.


En sciences des matériaux, les thèmes privilégiés sont la solidification et la croissance cristalline, les milieux hétérogènes ou bien encore la mécanique des fluides.
La recherche appliquée en physique des matériaux dans l'espace pourrait ainsi déboucher sur des techniques de production novatrices pour les industries sidérurgiques, chimiques et électriques.

LA CONTRIBUTION EUROPEENNE A LA STATION

 

L'ATV, le ravitailleur de la station spatiale

Le véhicule ATV (Automated Transfer Vehicle), l'un des principaux moyens de transport de fret vers la station, représente une contribution essentielle de l'Europe aux infrastructures logistiques de l'ISS. Depuis Avril 2008 plusieurs exemplaires ont ravitaillé l’ISS.

Ce vaisseau-cargo peut transporter jusqu'à 9 t de fret : expériences scientifiques, carburant, nourriture, oxygène, eau, etc. Amarré jusqu'à 6 mois à la station, il contrôle son altitude et effectue si nécessaire des corrections orbitales. A la fin de chaque mission, l'ATV fait un vol de rentrée contrôlée pendant lequel il se consume dans l'atmosphère avec les déchets de la station.

Le laboratoire Columbus, un élément-clé

A la pointe de la technologie, ce laboratoire européen permet de mener les recherches les plus sophistiquées. Ce conteneur cylindrique de la taille d'un petit autobus a été amarré à la station en février 2008 . L'intérieur est équipé de 10 bâtis (racks) interchangeables et totalement indépendants, pouvant abriter chacun 700 kg de matériel et d'équipement scientifique.


Sa configuration est modulable et s'adapte aux différents utilisateurs. Environ 500 expériences par an peuvent ainsi être effectuées à bord de ce laboratoire polyvalent dans des domaines tels que les sciences des matériaux, la médecine ou la biologie.
Le module Biolab permet par exemple d'analyser l'effet de l'impesanteur sur les micro-organismes tandis que le module de physiologie EPM (European Physiology Module) observe le comportement du corps humain en micropesanteur. Des expériences (telles par exemple la capacité d'une bactérie à survivre dans un milieu hostile tel que l'espace) peuvent également être menées sur des palettes externes. C'est aussi le cas d'ACES, qui associe une horloge atomique à atome froid (France) et un maser à hydrogène (Suisse).

Le programme Européen d'exploitation de l'ISS

Les programmes successifs européens d'utilisation de l'ISS en sciences de la vie et de la matière, ELIPS, définissent les priorités scientifiques. Ils retiennent les meilleurs projets d’expériences guidés par les applications possibles de l'espace : intérêt scientifique ou innovations technologiques en matière de santé, d'économies d'énergie et de protection de l'environnement.


Les différents USOCs (Users Support and Operational Centers) mis en place dans les pays européens partenaires effectuent les tâches nécessaires à la préparation et à l’exploitation des installations pour ces expériences à bord, notamment dans le laboratoire européen Columbus. Ils servent de lien entre l'utilisateur (scientifiques) et l'ISS grâce aux ressources de la télé-science et des opérations à distance.

LA PARTICIPATION FRANÇAISE

La participation française à l'exploitation de l'ISS est très importante. Depuis le CST à Toulouse est assuré le contrôle des opérations du vaisseau européen de ravitaillement, l’ATV, et sur le plan scientifique, grâce à son entité CADMOS le suivi des expériences spatiales scientifiques et techniques dans le cadre des vols habités. Le CADMOS, en tant qu’USOC assure un rôle de centre de mission, d’opération et d’exploitation.

Ces différentes activités doivent s’inscrire dans la logique mise en place par la NASA à bord de l'ISS. En effet le programme de travail à bord est organisé par période d’environ 6 mois correspondant aux rotations d’équipage effectuée notamment au moyen de véhicule Soyouz. Cette période est appelée « Incrément ». L’équipage rejoint l’ISS pour 6 mois, et en fin de période, est renouvelé par un nouvel équipage avec une période de recouvrement de 10 jours. L’équipage permanent peut être complété périodiquement par des équipages de passage amenés par d’autres véhicules.

La gestion d’un incrément consiste a vérifier que tout est prêt en temps et en heure à chaque phase de l’incrément (préparation, revue de démarrage, déroulement, retour d’expérience) et a écrire les documents contractuels correspondant. Cette phase de gestion d’un incrément peut nécessiter 6 mois à un an et demi de travail.
Le travail du CADMOS sur un incrément se réalise selon le diagramme indiqué ci-dessous :

Voir aussi