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L’Homme dans l’espace

Une sortie extravéhiculaire

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Astronaute en sortie extravéhiculaire au-dessus de la Terre (© Nasa, 2002)
Une sortie extravéhiculaire est une épreuve épuisante et risquée pour les hommes car les conditions de travail sont difficiles. L’astronaute flotte en réalité dans l’espace, un côté exposé à l’ombre où la température atteint – 100 °C, un côté exposé au Soleil où la température atteint + 100 °C. L’ombre et la lumière alternent toutes les quatre-vingt-dix minutes. La combinaison doit donc compenser ces différences. En outre, elle fournit une réserve d’eau et d’oxygène ainsi que le moyen d’approvisionner et d’évacuer les liquides et les gaz. La pression gazeuse n’y est que de 30 % de celle de la Terre ou de la Station spatiale.

L’HOMME DANS L’ESPACE

Sur cette photographie, prise depuis la Station spatiale internationale, on peut observer un des membres de l’équipage en sortie extravéhiculaire.

Celui-ci est équipé d’une combinaison spatiale adaptée. En effet, la vie à la surface de la Terre est foncièrement différente de celle dans l’espace : l’atmosphère terrestre nous fournit l’air que nous respirons, elle accumule et dilue le gaz carbonique que nous expirons, elle nous protège des rayonnements solaires nocifs, elle régule la température et offre une pression adaptée à notre métabolisme. La combinaison spatiale doit donc assurer un rôle similaire à celui de l’atmosphère terrestre puisque le spationaute se déplace dans un environnement vide d’air. Il faut également que la combinaison soit suffisamment résistante aux micrométéorites qui pourraient entrer en collision avec le spationaute pendant sa sortie.

Le spationaute est relié par un bras robotique à la station spatiale. Ce bras robotique est absolument nécessaire pour maintenir le scientifique proche de la station afin qu’il effectue les travaux d’installation ou de réparation dont il a la charge. Sans ce bras qui retient le spationaute (et même si sa combinaison possède un système de propulsion de secours), le spationaute court le risque de s’éloigner de la station sans recours possible à la gravitation (état d’apesanteur) ou au freinage (pas de frottements) pour le retenir.

Cette sortie est réalisée dans le cadre d’une mission qui permet la relève de l’équipage permanent de la station spatiale internationale, où des expériences scientifiques sont menées dans des domaines variés nécessitant une collaboration internationale, tant sur le plan de la compréhension de mécanismes physiques, que de celui des sciences de la vie

UNE SORTIE EXTRAVÉHICULAIRE

Une sortie extravéhiculaire est une épreuve épuisante et risquée pour les spationautes. D’une part, les conditions de travail sont très difficiles : les températures sont extrêmes. Or, un spationaute qui flotte dans l’espace a un côté exposé au Soleil tandis que l’autre est à l’ombre.

Sa combinaison spatiale doit donc simultanément refroidir un côté et réchauffer l’autre. En sortant de l’atmosphère, les spationautes perdent aussi une partie de l’influence protectrice du champ magnétique terrestre contre les particules et rayonnements ionisants d’origine solaire et galactique. Ils sont alors beaucoup plus irradiés que sur Terre. Leur combinaison ne les protège pas contre les émissions corpusculaires de fortes énergies émises au cours des éruptions solaires. Lors de tels événements, les hommes restent à l’abri de leur véhicule. Le spationaute doit lutter également contre la pression régnant dans sa combinaison pour plier ses membres. Les conditions d’éclairage rendent les travaux difficiles : toutes les quatrevingt- dix minutes, il est plongé dans l’obscurité et devient tributaire des éclairages installés et de ceux qu’il porte pour éclairer sa zone de travail. La combinaison spatiale fournit aussi une réserve d’eau et d’oxygène ainsi qu’un moyen d’approvisionnement et d’évacuation des gaz et liquides, y compris des urines et un système de communication. À l’intérieur de la combinaison, la pression gazeuse n’est que de 0,3 bar, soit 30 % seulement de la pression de la station ou de la surface terrestre (1 bar), condition indispensable pour que la combinaison reste souple.

D’autre part, ces sorties comportent des risques importants : le vide spatial est parcouru de micrométéorites auxquelles il faut ajouter les débris spatiaux liés aux activités orbitales : petits morceaux de satellites ou de fusées désintégrées par l’explosion de réservoirs d’ergols, écailles de peinture et autres « pièces détachées ». Ces débris peuvent entrer en collision à des vitesses relatives de plusieurs kilomètres par seconde et perforer les combinaisons spatiales des hommes, ce qui entraînerait une dépressurisation et une perte de connaissances au bout de quinze secondes, l’anoxie puis la mort de l’astronaute au bout d’environ une minute. Afin de réduire les risques inhérents à ces sorties, le vaisseau est interposé entre la trajectoire la plus probable des débris et les spationautes. Les sorties sont donc limitées en durée (huit heures) et en nombre (quelques dizaines par an). Pour minimiser le risque de perforation, les combinaisons sont constituées de multiples couches de matériaux sélectionnés pour leur résistance comme le Kevlar.

DANS LES PROGRAMMES

Sciences de la vie et de la Terre ou Physique-chimie en collège :

L’exploitation de cette photo peut offrir une entrée dans l’acquisition des compétences et connaissances du Socle commun concernant les sciences d’observation, d’expérimentation et technologies :

  • La matière et les matériaux
  • La Terre
  • L’Homme

Sciences de la vie et de la Terre

  • Collège 5e : Respiration et occupation des milieux de vie
  • Lycée 2de : La planète Terre et son environnement

Physique-chimie

  • Collège 4e : De l’air qui nous entoure à la molécule
  • Collège 3e (Lycée 2de) : Notion de gravitation : satellites en orbite autour de la Terre