Les combinaisons spatiales actuelles ne suffiront pas sur la lune. Alors la NASA en a fait de nouveaux.

Le haut du torse de la conception xEMU de la NASA. Nasa

Une combinaison spatiale ressemble plus à un vaisseau spatial miniature que vous portez autour de votre corps qu'à un vêtement. Il est sous pression, il est équipé de systèmes de survie et il est susceptible d'avoir l'air plutôt cool. Mais si le costume échoue, vous êtes grillé.

Personne n'est jamais mort à cause d'une combinaison spatiale défectueuse, mais cela ne signifie pas que les modèles actuels sont parfaits. Que ce soit pour un lancement dans l'espace ou une rentrée sur Terre, ou pour une activité extravéhiculaire (EVA, familièrement appelée sortie dans l'espace), les astronautes n'ont jamais été complètement satisfaits de l'équipement qu'ils sont obligés de mettre pour les missions.

Heureusement, cependant, la vague de nouvelles activités dans l'espace a signifié que nous voyons plus d'innovation dans la conception et les performances des combinaisons spatiales que jamais auparavant. Les costumes sont aussi plus beaux. L'émergence de nouveaux véhicules privés comme le Crew Dragon de SpaceX et le Starliner de Boeing signifie que les astronautes de la NASA qui se rendent à la Station spatiale internationale portent de nouvelles combinaisons spatiales extrêmement élégantes et chics. À la place de la combinaison orange ample Advanced Crew Escape Suit (affectueusement surnommée la «combinaison de citrouille») que les équipages des navettes spatiales portaient lors du lancement en orbite, SpaceX et Boeing ont conçu quelque chose qui est beaucoup plus ajusté et la moitié de la masse. Doug Hurley et Bob Behnken, les astronautes qui est monté sur le Crew Dragon vers l'ISS en mai , remarqué qu'ils étaient extrêmement confortables et faciles à enfiler et à enlever. Les combinaisons portées lors du décollage et de la rentrée sont conçues pour protéger les astronautes du feu et se branchent sur les ombilicaux du siège qui transportent de l'oxygène et de l'air frais au cas où la cabine se dépressuriserait pour une raison quelconque.

Le travail le plus intéressant, cependant, concerne la combinaison spatiale de nouvelle génération de la NASA pour les astronautes se rendant sur la lune – l'unité de mobilité extravéhiculaire eXploration, ou xEMU. C'est apparemment le successeur des combinaisons spatiales portées par Neil Armstrong, Buzz Aldrin et d'autres astronautes d'Apollo lorsqu'ils ont posé le pied sur la surface lunaire il y a un demi-siècle. Mais il intègre également ce que nous avons appris grâce aux UEM utilisées en orbite à l'époque de l'exploration humaine de la navette spatiale et de l'ISS, ainsi que les dures leçons d'Apollo. L'objectif d'Artemis est de faire en sorte que des personnes vivent et travaillent sur la lune. De nouvelles combinaisons spatiales seront essentielles pour garantir une expérience sûre et confortable.

Nous sommes ravis de remettre les gens sur la Lune, déclare Richard Rhodes, ingénieur en combinaison spatiale à la NASA qui travaille sur le xEMU. Notre objectif principal est que l'équipage ne pense même pas à nous. Ils enfilent la combinaison et font leur travail - la science, l'exploration - et ne réfléchissent même pas à deux fois à leur mobilité ou à l'efficacité avec laquelle ils peuvent travailler. C'est un défi de taille, mais nous essayons de nous en approcher le plus possible. Nous voulons être invisibles.

Voici quelques-unes des plus grandes innovations que nous pouvons attendre de xEMU.

Mobilité accrue

Lorsque vous concevez une combinaison spatiale, vous voulez qu'elle se déplace librement et efficacement, avec le moins d'effort possible, afin que nous puissions être aussi proches que possible de la mobilité des manches de chemise, explique Rhodes. Le but est de limiter le volume de la combinaison, car plus il y a de volume, plus les astronautes doivent travailler dur pour plier leurs articulations, et cela peut vite devenir épuisant.

La solution est d'utiliser des roulements, car ils tournent autour d'un seul point et assurent un volume constant. Les anciennes combinaisons Apollo utilisaient des roulements uniquement dans les bras, car il s'agissait essentiellement d'une combinaison polyvalente (utilisée à la fois pour le lancement et l'entrée, ainsi que pour l'exploration lunaire). Il devait être suffisamment léger pour s'adapter à toutes ces situations différentes, et trop de roulements auraient pu l'alourdir.

Le xEMU a des roulements plus légers et plus proches des joints que ceux utilisés pour les EMU précédents. Ceux aux épaules devraient permettre aux astronautes d'atteindre l'extérieur et de soulever des objets plus facilement tout en réduisant les risques de blessures au haut du corps. Il y a enfin des appuis au niveau de la taille, des hanches, des cuisses et des chevilles, créant une mobilité beaucoup plus grande dans le bas du corps. Tous ces éléments permettent une mobilité et un mouvement à très faible couple et à faible énergie, explique Rhodes.

Les combinaisons ont également un système de pression variable pour donner aux astronautes plus de flexibilité quand ils en ont besoin. Cela devrait leur permettre de se préparer plus rapidement dans la combinaison lorsque cela est nécessaire, mais aussi de soulever des matériaux ou de s'agenouiller pour étudier des choses lorsque la situation l'exige.

Buzz Aldrin debout sur la lune dans sa combinaison spatiale Apollo 11.

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Marche

Les roulements de mobilité de la hanche en particulier sont très importants pour le moonwalk (non, pas cette une sorte de marche lunaire). Les astronautes d'Apollo ne passaient pas beaucoup de temps à la surface de la lune pendant leurs missions, et le temps qu'ils passaient était en grande partie simplement pour apprendre à connaître ce nouvel environnement. Ils ont rapidement eu du mal à se déplacer normalement en microgravité, et ils ont également fait très attention à éviter tout danger.

Avec une mobilité des hanches aussi limitée, la marche n'était tout simplement pas possible. Donc, ils ont surtout mélangé; lorsqu'ils devenaient plus à l'aise et plus aventureux, ils pouvaient gérer une démarche plus sautillante pour se déplacer plus rapidement. Essayer d'attraper des objets au sol nécessitait une fente maladroite.

Le xEMU est censé encourager la marche normale plutôt que de sauter, et faciliter l'agenouillement stable en un seul mouvement pour travailler près du sol, ce qui n'était pas vraiment une option pour les astronautes d'Apollo. Plus besoin de se précipiter sur les objets. Il sera ainsi beaucoup plus facile pour les astronautes de mener des recherches scientifiques utiles au sol, comme l'examen d'échantillons géologiques ou la mise en place d'instruments complexes.

Atténuation de la poussière

Une énorme leçon apprise d'Apollon était que la poussière lunaire est terrible. La surface de la Lune n'a pas été exposée au type d'altération auquel la géologie de la Terre a été confrontée. Du coup, le sol lunaire est très grossier et déchiqueté, et ça colle à tout (ouais, je sais j'ai l'air comme Anakin Skywalker ). Il contamine les couches internes du vêtement et toutes les pièces censées se détacher, et provoque une usure générale de l'extérieur des combinaisons.

Ainsi, pour éviter tout espace exposé, les concepteurs ont minimisé les composants tels que les fermetures éclair ou les déconnexions des poignets, ainsi que les coutures où la poussière pourrait s'infiltrer. Nous envisageons davantage un vêtement complet qui couvre l'ensemble de l'assemblage, avec de petites fonctionnalités où vous pouvez toujours effectuer des vérifications opérationnelles et déconnecter des éléments en cas d'urgence, explique Rhodes. C'est comme une chemise entière et un pantalon entier d'une seule pièce, sans pauses où la poussière peut pénétrer à l'intérieur. Et pour les zones où il y a des ruptures (comme les roulements), l'équipe travaille au développement et à l'incorporation de joints qui devraient empêcher la poussière d'entrer.

L'astronaute Rick Mastracchio dans son EMU de l'ère de la navette spatiale lors d'une sortie dans l'espace en 2007.

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Espace de tête

Les casques xEMU offrent un champ de vision plus large que les casques Apollo, avec des lumières intégrées pour aider à éclairer les endroits sombres. Ils auront un HUD (affichage tête haute) pour que les astronautes puissent accéder aux informations importantes lors de leurs déplacements. Des caméras d'épaule haute définition aideront à enregistrer les trajets comme s'ils étaient directement des yeux de l'astronaute.

Les casquettes Snoopy utilisées pour les communications sont une partie assez reconnaissable des EMU, mais comme la plupart des astronautes qui ont fait des sorties dans l'espace peuvent en témoigner, ils peuvent rapidement être trempés de sueur et leurs microphones ne fonctionnent pas toujours bien après de nombreuses heures de mouvement. Le xEMU se débarrasse du capuchon Snoopy pour un système audio intégré à la combinaison, activé par la voix pour capter automatiquement les sons au fur et à mesure qu'ils sont prononcés.

Des gants

Une plainte courante chez tout astronaute qui est parti en EVA est que les gants sont une menace. Leurs couches volumineuses signifient que vous perdez beaucoup de dextérité et que vous ne savez pas nécessairement quelle pression vous utilisez lorsque vous saisissez quelque chose. Le manque de circulation et l'accumulation d'humidité peuvent entraîner des effets secondaires désagréables, comme des ongles cassants et même des champignons. Les gants ne sont pas un nouveau défi, dit Rhodes. Il y a absolument place à l'amélioration.

Les principales améliorations sur lesquelles Rhodes et son équipe travaillent pour le xEMU sont de s'assurer que les mains des astronautes sont protégées des changements de température extrêmes et de la poussière, et qu'ils peuvent manipuler les matériaux lunaires en toute sécurité. La NASA cherche également à leur faciliter la tâche pour effectuer des tâches simples comme saisir des outils et faire fonctionner de petits équipements.

Un modèle de la combinaison spatiale xEMU présenté par l'ingénieur de la combinaison spatiale Kristine Davis (à droite), aux côtés de l'administrateur de la NASA Jim Bridenstine.

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Soutien de la vie

En 2014, l'astronaute italien Luca Parmitano était en sortie dans l'espace lorsque sa combinaison a commencé à fuir, inondant le casque et le noyant presque. Les ingénieurs ont découvert plus tard que la contamination avait provoqué un refoulement de l'eau du système de refroidissement, problème exacerbé par le fait que les boucles d'eau et de refroidissement étaient en contact si étroit. Ainsi, le xEMU maintient désormais ces boucles complètement séparées pour éviter qu'une autre urgence de ce type ne se produise.

Le xEMU arbore également un nouveau système d'épuration du dioxyde de carbone qui utilise deux lits d'absorption différents (dans ce cas, de petites boîtes en hydroxyde de lithium qui attirent et piègent facilement le dioxyde de carbone). Pendant que l'un est utilisé, l'autre peut être exposé au vide de l'espace et vidé, de sorte que le dioxyde de carbone est constamment nettoyé sans obliger les astronautes à revenir à l'intérieur pour nettoyer les lits d'absorption. Les réservoirs d'oxygène sont des systèmes à haute pression qui devraient fournir de l'oxygène pendant de plus longues périodes que les combinaisons Apollo. La seule limitation maintenant pour combien de temps quelqu'un peut rester dans la combinaison, théoriquement, est la puissance de la batterie.

Pendant ce temps, le xEMU conserve certaines fonctionnalités de survie et de sécurité qui ont fait leurs preuves. Il existe une protection contre les micrométéorites basée sur une conception similaire pour les EMU orbitales actuelles. Il y a aussi une protection thermique pour résister aux changements brusques de température (de -250 °F à l'ombre à 250 °F au soleil).

Personnalisé et évolutif

En mars 2019, la NASA plans annulés pour la première sortie dans l'espace entièrement féminine parce qu'il n'y avait pas assez de combinaisons spatiales correctement dimensionnées - seules les plus grandes étaient disponibles.

Ce fut une dure leçon sur la nécessité de s'assurer que les combinaisons sont conçues correctement pour s'adapter aux personnes de toutes tailles. L'agence a décidé qu'avec le xEMU, ils ne laissaient rien au hasard. Chaque combinaison sera ajustée sur mesure à la taille, à la taille et au confort de l'astronaute individuel et visera à fournir la plus large gamme de mouvements pour les activités sur la lune. Si un moonwalk est annulé cette fois, ce ne sera pas parce que les combinaisons ne vont pas. La conception de la combinaison spatiale est toujours en cours, cependant. Il n'y a pas beaucoup de données sur le fonctionnement sur la surface lunaire, dit Rhodes. Tout type de retour sera fantastique. La NASA a l'intention d'incorporer ce qu'elle apprend des premières missions Artemis pour améliorer encore et encore le xEMU, dans le but de créer quelque chose qui fonctionnera un jour sur Mars.

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