“Nous nous gavons des ressources, nous pompons tout ce que nous pouvons, en songeant déjà à la prochaine planète qu’il faudra coloniser pour vivre.”
Maxime Drouot, romancier français
Pour subvenir aux besoins des astronautes en air, eau, nourriture, énergies… la NASA (centre américan), le Roscomos (centre russe), l’ESA (centre européenne), le JAXA (centre japonais) et l’ASC (centre canadien) doivent toujours innover pour limiter les échanges entre la station et la Terre car les trajets sont très coûteux.
Voyons comment les ressources sont recyclées et renouvelées à bord de l’ISS.
L’électricité
L’énergie la plus importante à bord de la station est l’énergie électrique, sans électricité les appareils de recherche, la lumière et les machines permettant le bon fonctionnement de la station ne fonctionneraient pas.
Dans l’espace, la seule source d’énergie électrique est l’énergie solaire. Grâce aux panneaux solaires présents tout autour de la station, l’ISS transforme cette énergie solaire en énergie électrique. L’énergie produite est équivalente à 110 kWh ; pour comparer nous pouvons nous dire que c’est équivalent à la production d’électricité de l’Afrique centrale.
Le principe des panneaux photovoltaïques est très simple. Les photons envoyés par le soleil touchent les cellules qui composent les panneaux solaires, qui transfèrent l’énergie aux électrons des semi-conducteurs qui produisent alors une énergie électrique.
La cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de Silicium (matériau semi-conducteur) :
– une couche dopée avec du Bore possédant moins d’électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée positivement.
– une couche dopée avec du Phosphore possédant plus d’électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée négativement.
Lorsqu’un photon arrive, son énergie crée une rupture entre un atome de silicium et un électron, modifiant les charges électriques. C’est ce qu’on appelle l’effet photovoltaïque. Les atomes, chargés positivement, vont alors dans la zone P et les électrons, chargés négativement, dans la zone N. Une différence de potentiel électrique, c’est-à-dire une tension électrique, est ainsi créée.
L’air
Sans oxygène les astronautes de la station ne pourraient pas respirer et ce serait la mort assurée. C’est pourquoi les ingénieurs des différents pays ont mis en place des systèmes de filtration d’air dans la station. les chercheurs ont dû considérer un facteur important dans la confection de leurs machines. Une personne consomme 700 g d’O2 par jour en moyenne soit 255,5 kg par an en moyenne. Etant donné que la station accueille 6 astronautes, il faut renouveler 4200 g d’O2 par jour et 1533 kg/an en moyenne.
Premièrement, il faut déshumidifier l’air de la station surtout après la séance de sport des astronautes, lorsqu’ils ont bien transpiré. La déshumidification est essentielle, en effet un air trop humide entraîne des allergies, des rhinites ou de bronchites et/ou de l’asthme.
Pour ce faire, les différents centres spatiaux ont mis en place des systèmes de déshumidification à base de gel de silice (même composant utilisé dans la Chromatographie sur Couche Mince), tout comme dans une maison, sauf que l’humidité doit être conservée à bord de la station pour préserver ses besoins en eau. Le problème de la silice est qu’elle perd 75% de sa capacité d’absorption ce qui contraint les différents organismes à ravitailler souvent la station.
L’atmosphère confinée contraint les agences à traiter l’air mécaniquement, car il n’y a pas de plantes dans la station. Pour ce faire la station est dotée d’extracteurs de dioxyde de carbone, combinés aux concentrateurs à oxygène qui génèrent de l’hydrogène en guise de déchet, permettant de produire de l’eau en combinant l’hydrogène et l’oxygène, en plus d’un air respirable.
L’eau
Pour pouvoir recycler l’eau sur l’ISS, une machine appelée Water Recovery System (WRS) a été installée à bord de la station. Elle fait partie du Environmental Control and Life Support System (ECLSS), un système de support de vie qui permet la survie des astronautes dans l’espace. Celle-ci permet de recycler l’eau provenant des toilettes et de l’air conditionné.
L’urine provenant directement des deux WC de la station est d’abord injectée dans un cylindre rotatif à grande vitesse à l’aide d’un brumisateur®, qui en extrait la vapeur d’eau par centrifugation. Elle est ensuite soumise à un processus de distillation sous haute pression, qui fournit un liquide presque pur, ce que la NASA appelle un distillat épuré d’urine.
Ce distillat est alors combiné avec d’autres sources d’eau usée comme l’humidité extraite de l’air (transpiration et respiration des astronautes) la faisant passer dans un filtre à particules et différentes couches de matériaux absorbants semblables à ceux habituellement utilisés dans l’industrie du traitement des eaux sur Terre.
Le liquide obtenu est alors chauffé, puis de l’oxygène pur est injecté afin de provoquer une oxydation des composés organiques. En guise de dernière précaution, de l’iode est ajoutée afin de neutraliser les derniers microbes qui auraient échappé à ces traitements.
L’alimentation
La nourriture fait entièrement partie de la vie des astronautes qui vivent à bord de l’ISS. L’alimentation prend plusieurs formes, elle peut être en poudre, en tube ou sous forme de préparations lyophilisées. Cela permet d’économiser de la place à bord des navettes qui sont utilisées pour ravitailler la station.
Pour assurer une bonne conservation des aliments, les plats sont stérilisés à haute température (plus de 120°C), à une pression élevée, avant d’être conditionnés pour rejoindre la Station Spatiale. La nourriture est comprimée et doit respecter certaines règles de sécurité. Par exemple, un pain qui s’émiette n’est pas autorisé. Il est toujours possible aux astronautes d’apporter leur propre nourriture si celle-ci correspond aux critères exigés. Des légumes frais et des fruits accompagnent les repas des astronautes.
De plus les boissons sont fournies sous forme de poudre déshydratée et le ravitaillement arrive tous les deux mois environ.
Dans la cuisine de l’ISS il y a des fours ainsi qu’une table pour déguster les plats préparés par des chefs. Ils peuvent être sous la forme de conserves, de tubes mais aussi dans des barquettes. Ceux-ci viennent de chefs surtout Américains ou Russes mais aussi d’un chef français, Alain Ducasse.
Chaque astronaute est suivi par un diététicien avec qui il a préparé les menus à l’avance pour avoir des repas équilibrés et adaptés à sa physionomie.
Le recyclage des déchets
A bord de l’ISS certains déchets sont recyclés mais d’autres ne le sont pas et doivent être renvoyés à bord d’une navette sur Terre ou être désintégrés en entrant dans l’atmosphère. Les déchets solides sont pour la plupart envoyés dans une navette comme les excréments. Mais aujourd’hui les scientifiques ont envoyé une imprimante 3D du nom de “Refabricator” à bord de la station pour pouvoir recycler ces déchets d’une façon très inattendue. Cette imprimante va permettre de recycler les déchets à base de plastique en pièces de rechange ou en matériel médical. Cela permettra aux astronautes d’améliorer leur auto-suffisance.