Commençons par la définition même du mot «scaphandre», qui se traduit littéralement du grec ancien par «vaisseau humain» ou «homme-bateau». Le premier à utiliser ce mot, dans le sens que nous lui connaissons, fut l’abbé et mathématicien français La Chapelle pour décrire le scaphandre qu’il avait mis au point. Le scaphandre en question était un analogue du scaphandre de plongée et était destiné à permettre aux soldats de traverser confortablement les rivières. Quelques années plus tard, des combinaisons spatiales d’aviation ont été créées pour les pilotes, dans le but d’assurer le sauvetage du pilote en cas de dépressurisation de la cabine et lors de l’éjection. Avec le début de l’ère spatiale, un nouveau type de combinaison a vu le jour : la combinaison spatiale.
Table des matières
La première combinaison spatiale
La combinaison spatiale du premier cosmonaute («SK-1») — Youri Gagarine, a été conçue sur la base de la combinaison d’aviation «Vorkuta». La «SK-1» était une combinaison souple, composée de deux couches : une couche thermoplastique et une couche de caoutchouc étanche. La couche extérieure de la combinaison était recouverte d’une housse orange pour faciliter les opérations de recherche. En outre, une combinaison de protection thermique était portée sous le scaphandre. Des canalisations étaient fixées à ce dernier, dont le rôle était de ventiler le scaphandre, l’humidité et le dioxyde de carbone émis par l’homme. La ventilation s’effectuait à l’aide d’un tuyau spécial relié au scaphandre à l’intérieur de la cabine. Le «SK-1» était également équipé d’un dispositif dit d’assynthèse, qui ressemblait à un pantalon élastique doté de coussinets absorbants remplaçables.
L’objectif principal d’une telle combinaison est de protéger l’astronaute des effets nocifs de l’environnement en cas d’urgence. Par conséquent, en cas de dépressurisation, le tuyau de ventilation est instantanément coupé, la visière du casque est abaissée et l’alimentation en air et en oxygène à partir de bouteilles est lancée. En fonctionnement normal du vaisseau, la durée d’utilisation de la combinaison spatiale était d’environ 12 jours. En cas de dépressurisation ou de dysfonctionnement du système de survie (LSS) — 5 heures.
Combinaison spatiale moderne
Il existe deux types principaux de combinaisons spatiales : les combinaisons rigides et les combinaisons souples. Alors que la première peut accueillir une fonctionnalité impressionnante du système de survie et des couches de protection supplémentaires, la seconde est moins encombrante et augmente considérablement la manœuvrabilité du cosmonaute.
Après la première sortie humaine dans l’espace (Alexei Leonov), les combinaisons spatiales ont été divisées en trois autres types : pour le sauvetage en cas d’urgence, pour le travail dans l’espace ouvert (autonome) et pour l’utilisation universelle.
Le modèle de base de la combinaison spatiale russe sans sortie dans l’espace est le «Sokol», le modèle américain «ACES». Le premier modèle Sokol a été mis en service en 1973 et est porté par les cosmonautes lors de chaque vol à bord des vaisseaux spatiaux Soyouz.
Le «Sokol»
La version moderne de la combinaison spatiale («SOKOL KV-2») comprend deux couches collées : l’une pour l’alimentation électrique, à l’extérieur, et l’autre pour l’herméticité, à l’intérieur. Les conduites de ventilation sont reliées à la coque hermétique. La tuyauterie d’oxygène n’est reliée qu’au casque du scaphandre. Les dimensions du scaphandre dépendent directement des paramètres du corps humain, mais les exigences pour le cosmonaute sont les suivantes : taille 161-182 cm, tour de poitrine 96-108 cm. D’une manière générale, ce modèle ne présente pas d’innovations significatives et le scaphandre répond parfaitement à l’objectif fixé, à savoir préserver la sécurité du cosmonaute pendant le transport spatial.
«Orlan-MK
Combinaison spatiale soviétique conçue pour travailler dans l’espace. Le modèle MK est utilisé sur l’ISS depuis 2009. Cette combinaison spatiale est autonome et peut permettre au cosmonaute de travailler en toute sécurité dans l’espace pendant sept heures. Le modèle Orlan-MK comprend un petit ordinateur qui permet de connaître l’état de tous les systèmes de la combinaison pendant une sortie extravéhiculaire (EVA), ainsi que des recommandations en cas de dysfonctionnement de l’un des systèmes. Le casque de la combinaison spatiale est plaqué or pour réduire les effets nocifs de la lumière du soleil. Il est à noter que le casque dispose même d’un système spécial pour souffler les oreilles, qui se couchent lorsque la pression à l’intérieur du scaphandre change. La sacoche, située derrière le scaphandre, contient un mécanisme d’alimentation en oxygène. Le poids de l’Orlan-MK est de 114 kg. La durée d’utilisation à l’extérieur du vaisseau est de 7 heures.
On ne peut que supposer le coût d’un tel scaphandre : entre 500 000 et 1,5 million de dollars.
«A7L
Les véritables tests pour les développeurs de combinaisons spatiales ont commencé lorsque les préparatifs pour l’atterrissage des astronautes sur la Lune ont débuté. La combinaison spatiale A7L a été mise au point pour remplir cette mission. Il convient de mentionner brièvement plusieurs caractéristiques de cette combinaison. La combinaison «A7L» se compose de cinq couches, dotées d’une isolation thermique. La combinaison hermétique intérieure comportait plusieurs connecteurs pour le SZHO, la coque extérieure résistante comprenait deux couches : une couche anti-météorique et une couche ignifuge. La coque elle-même était composée de 30 matériaux différents afin de fournir les caractéristiques susmentionnées. L’A7L était équipé d’une sacoche dorsale qui contenait les principaux éléments du LFR. Pour éviter que l’astronaute ne surchauffe et que son casque ne s’embue, de l’eau circulait à l’intérieur de la combinaison, dans laquelle la chaleur générée par le corps humain était transférée. L’eau chauffée est acheminée dans la sacoche, où elle est refroidie au moyen d’un réfrigérateur à sublimation.
«EMU».
Extravehicular Mobility Unit ou «EMU» est une combinaison américaine pour sorties extravéhiculaires qui, avec l’Orlan-MK, est utilisée par les astronautes pour les sorties dans l’espace. Il s’agit d’une combinaison semi-rigide, similaire à la plupart des égards à la conception russe. Voici quelques différences :
- Un réservoir d’eau d’un litre relié par un tube au casque ;
- Boîtier renforcé capable de résister à des températures allant d e-184°C à +149°C ;
- Durée de fonctionnement dans l’espace — 8 heures ;
- Pression légèrement inférieure à l’intérieur du scaphandre — 0,3 atm, alors que l'»Orlan MK» a une pression de 0,4 atm ;
- Il y a une caméra vidéo ;
- La présence des caractéristiques susmentionnées a eu une incidence sur le poids de la combinaison, qui est d’environ 145 kg.
Le coût d’une telle combinaison spatiale est de 12 millions de dollars.
Vêtements des astronautes du futur
Si l’on se projette un peu dans l’avenir, on peut parler de l’introduction d’une nouvelle modification de la combinaison spatiale Orlan-MKS en 2016. Les principales caractéristiques de ce modèle sont la thermorégulation automatique, en fonction de la complexité du travail effectué par l’astronaute à ce moment-là, et l’automatisation de la préparation de la combinaison pour les sorties dans l’espace.
La NASA développe également de nouvelles combinaisons spatiales. L’un de ces prototypes, le «Z-1», est déjà en cours de test. Bien que la «Z-1» ressemble beaucoup à la combinaison spatiale de Buzz Lightyear dans le film d’animation «Toy Story», sa fonctionnalité présente quelques innovations significatives :
- La présence d’un port universel à l’arrière de la combinaison spatiale permettra de connecter à la fois un LLS autonome, sous la forme d’une sacoche, et un système de survie fourni par le vaisseau ;
- La mobilité accrue de l’astronaute dans la combinaison spatiale est due à la nouvelle technologie des «inserts» aux endroits où les parties du corps se plient, à la construction souple de la combinaison, ainsi qu’à son poids relativement faible — environ 73 kg, lors de l’assemblage pour le VKD. La mobilité de l’astronaute dans la «Z-1» est si grande qu’elle lui permet de se pencher et d’atteindre ses orteils, de s’asseoir sur ses genoux ou même de s’asseoir dans une posture de lotus.
Mais le «Z-1» connaît déjà des problèmes initiaux : son encombrement ne permet pas aux astronautes de l’utiliser à bord de certains vaisseaux spatiaux. C’est pourquoi la NASA, en plus du «Z-1» et de la modification déjà annoncée — le «Z-2», fait état de travaux sur un autre prototype, dont les caractéristiques ne sont pas encore divulguées.
Il ne faut pas oublier qu’il existe également des propositions innovantes et audacieuses dans ce domaine, dont la plus célèbre est la «Biosuit». Deva Newman, professeur d’aéronautique dans l’une des meilleures universités du monde (Massachusetts Institute of Technology), travaille sur le concept d’une telle combinaison depuis plus de 10 ans. La particularité de la «Biosuit» est l’absence d’espace vide dans la combinaison pour la remplir de gaz afin de créer une pression externe sur le corps. Cette dernière est produite mécaniquement à l’aide d’un alliage de titane et de nickel, ainsi que de polymères. En d’autres termes, la combinaison spatiale elle-même se resserre, créant ainsi une pression sur le corps. Étant divisée en segments, la «Biosuit» n’a «pas peur» des perforations du scaphandre à l’un ou l’autre endroit, car le point de perforation n’entraînera pas la dépressurisation de l’ensemble du scaphandre et pourra être simplement recollé. En outre, cette technologie permettra de réduire considérablement le poids de la combinaison spatiale et d’éviter aux astronautes les blessures liées à l’utilisation d’une combinaison lourde. Ce qui est encore en cours de développement, c’est un casque qui, malheureusement, selon cette technologie, ne pourra probablement pas être créé. Il est donc probable qu’à l’avenir, nous assisterons à une sorte de symbiose entre la combinaison biologique et l’UEM.
En résumé, il faut noter que le développement rapide de la technologie entraîne un développement tout aussi rapide de la technologie, des outils et des équipements spatiaux. Le frein au développement des combinaisons spatiales ne peut être que le financement, car ces équipements coûtent des millions de dollars.
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Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023