8 Septembre 2016

Les expériences suivies par le CADMOS

Si les astronautes ne sont pas tous des scientifiques à proprement parler, on peut dire que la Station spatiale internationale est un immense laboratoire. Unique en son genre, ce labo de la micropesanteur permet de confronter les sciences à l'absence de pesanteur sur des périodes plus longues que les vols paraboliques.

Chaque astronaute a dans son programme une succession d'expériences variées. Pour Thomas Pesquet, une centaine d'expériences ont été comptabilisées. Elles sont réparties à parts égales entre la NASA et l'ESA. Dans la cinquantaine d'expériences européennes, environ la moitié sont accompagnées au CADMOS qui intervient en tant que centre de support aux utilisateurs de la micropesanteur (USOC). Hormis les 7 expériences développées spécialement par le CNES pour Proxima, les expériences prévues au programme de Thomas Pesquet fonctionnent dans la station spatiale quel que soit l'astronaute qui les opère.

GRIP

Précision des gestes et micropesanteur

Les impacts de la micropesanteur sur le système nerveux restent mal connus. L'expérience GRIP s'attache donc à mesurer la perte de précision liée à l'absence de gravité. L'objectif est de contrer la perte de dextérité des astronautes. Pour cela, l'expérience utilise l'objet Manipulandum, un instrument qui permet de mesurer en 3D la force et le couple appliqués par l'index et le pouce. Lors de cette expérience, les mouvements du coude et du poignet sont également enregistrés. Sur Terre, les conclusions de GRIP apporteront des informations précieuses pour l'élaboration de méthodes thérapeutiques pour les personnes atteintes de troubles de la motricité.

GRASP

Réflexes et perte de repères spatiaux

Au-delà des effets directs de la micropesanteur sur le corps humain, l'un des changements les plus notables dans l'environnement spatial est l'absence de "haut" et de "bas". Avec l'aide du système Perspectives, Thomas Pesquet testera ses réflexes grâce à la réalité virtuelle.

Equipé du casque Perspectives, il devra envoyer un projectile virtuel dans une cible virtuelle orientée par une grille qui n'apparaît que brièvement. L'expérience GRASP permet l'étude de l'influence de la perception et de l'orientation en micropesanteur mais aussi de la plasticité du cerveau. Ses conclusions permettront de mettre en place des contre-mesures pour une meilleure adaptation des astronautes à la micropesanteur. Sur Terre, GRASP servira à l'élaboration de traitements des troubles de l'équilibre.

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Perspectives

Straight-ahead in microgravity

Fonctions sensorielles en micropesanteur

Straight-ahead in microgravity est une étude conjointe ESA-NASA qui s'intéresse aux modifications des fonctions sensorielles des astronautes et à leur impact sur l'orientation, les mouvements et la locomotion en vol et au retour. Concrètement, l'étude se fait à partir d'enregistrements des mouvements des yeux, de mesures des mouvements de la tête, du bras, du tronc qui se font exclusivement avant et après le vol. Là encore, il s'agit de déterminer les contre-mesures qui permettront aux astronautes d'effectuer des missions de longue durée. Outre le domaine spatial, cette expérience trouve également une application terrestre dans le traitement des troubles vestibulaires.

Energy

Dépense énergétique des astronautes

La question centrale sur laquelle repose Energy est celle de la dépense énergétique des astronautes. Son objectif à long terme est d'anticiper les besoins pour les vols spatiaux de longue durée. Toute la difficulté de cette expérience repose sur la détermination de l'équilibre parfait entre un approvisionnement suffisant pour l'astronaute et un encombrement minimal.

Le stock alimentaire doit donc être le plus précis possible. Les expérimentations ont lieu avant et pendant le vol. Concrètement, sur les phases d'expérimentation l'astronaute doit noter toutes ses prises de nourriture et collecter des échantillons d'eau et d'urine. Puis, un masque mesure l'absorption d'oxygène pour déduire la consommation énergétique de l'astronaute. Les données ainsi enregistrées permettront d'établir des modèles prévisionnels de grande précision.

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Energy © ESA

Circadian rhythms

Connaissance de l'horloge biologique

Notre horloge biologique, basée sur l'alternance jour/nuit, est perturbée par l'évolution des styles de vie. La généralisation de l'éclairage et aujourd'hui l'omniprésence des écrans faussent le rapport du corps à la lumière du jour et entraînent des altérations du sommeil dont les mécanismes sont encore mal compris par les chercheurs. Dans la Station spatiale internationale, les astronautes enchaînent 16 alternances de jour et nuit par 24 h. Cela représente une excellente opportunité d'observer les rythmes circadiens. L'horloge biologique de Thomas Pesquet sera donc observée à travers des mesures de température et de mélatonine. L'objectif final est de trouver les conditions idéales au repos pour obtenir une forme optimale en cas de travail de nuit dans la station spatiale comme sur Terre.

PK-4

Formation des plasmas complexes

Sur Terre, même les microscopes les plus puissants ne permettent pas d'observer les atomes et molécules qui sont à la base de tout. L'expérience PK-4 propose donc d'utiliser la micropesanteur pour observer ces particules en recréant des interactions atomiques à grande échelle.

Cette expérience en coopération ESA-Roscomos consiste à injecter des particules microscopiques de poussière dans un tube de néon et argon qui fait office de substitut d'atome. On peut alors observer la formation d'un plasma complexe, considéré comme le 4ème état de la matière. Cette expérience est impossible à mettre en oeuvre sur Terre car la gravité influence fortement les mécanismes atomiques. PK-4 rend l'échelle atomique visible et permet donc aux scientifiques d'étudier les interactions des atomes.

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En 2001, claudie Haigneré est formée sur Plasma-Kristall

DOSIS 3D

Dosimétrie des radiations

Avec DOSIS 3D, il s'agit de déterminer les doses de radiations absorbées par les astronautes à bord de l'ISS. Le dispositif propose une cartographie tri-dimensionnelle de la distribution de doses pour les différents espaces de la station spatiale. L'équipage n'intervient que pour l'installation des détecteurs. Ensuite, le dispositif fonctionne en continu et les données sont récupérées chaque mois depuis le sol. Ces données permettent d'évaluer l'exposition des astronautes mais aussi d'établir les niveaux de références pour les expériences menées dans l'ISS.

Sarcolab

Atrophie musculaire en micropesanteur

La micropesanteur prolongée a de nombreuses incidences physiologiques sur les astronautes. Dans ce contexte, Sarcolab est dédiée à l'analyse des mécanismes d'atrophie musculaire liés à l'absence de gravité. Les mesures impliquent la participation de Thomas Pesquet avant, pendant et après le vol. Pour réaliser les sessions expérimentales, l'astronaute utilise l'équipement MARES (Muscle Atrophy Research and Exercise System), sur lequel il doit effectuer des séries d'exercices.

Le but de cette expérience est d'obtenir une meilleure compréhension des mécanismes de détérioration musculaire pour développer les contre-mesures nécessaires aux vols habités de longue durée. Sur Terre, les contre-mesures développées apporteront une aide aux personnes dans l'incapacité d'utiliser leurs muscles.

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Tim Peake / MARES © ESA

Cartilage

Etude des pertes cartilagineuses

L'expérience Cartilage est consacrée à l'évaluation des risques de la micropesanteur sur le cartilage du genou. Plus précisément, il s'agit de déterminer une possible corrélation entre la perte cartilagineuse constatée sur les astronautes et l'absence de contrainte sur les os. Les mesures sont basées sur des IRM du genou réalisées avant et après le vol de Thomas Pesquet. Dans le domaine spatial, les résultats permettront d'établir des contre-mesures à la dégénérescence cartilagineuse lors des vols de longue durée. Sur Terre, ils participeront à la recherche de traitements contre les affections articulaires telles que l'arthrose et à la mise en place de contre-mesures en aide aux patients alités.

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