Notre sujet portant sur la vie dans un station de façon autonome, nous nous devons de parler du futur. Nos recherches et hypothèses nous ont amenés à imaginer des solutions à ce problème d’auto-suffisance mais certaines informations que vous trouverez ici sont déjà approuvées par la NASA… Nous allons donc voir à présent comment la station pourrait être entièrement autonome dans le futur.

Certains livres ou films de science fiction permettent d’avoir une première opinion de la vision des personnes d’aujourd’hui sur le futur de la conquête spatiale mais d’autres scientifiques ont également essayé d’imaginer l’avenir de la vie spatiale.

Les ressources

L’électricité 

L’électricité étant la ressource la plus facile à obtenir, elle restera facile à obtenir dans le futur. Les panneaux solaires restent un moyen très simple et efficace pour une station. Ils s’adaptent à tous les pans extérieurs d’une station et produisent une importante quantité électricité. L’ISS a une installation de 255m² de panneaux solaires. Elle peut s’auto-suffire. Nous pouvons donc imaginer que l’énergie électrique resterait produite de cette façon.

L’air

Une alternative serait de faire pousser des plantes dans la station. Ce qui renouvellerait l’air mais serait coûteux en eau à moins d’utiliser un système de serre fermée, où il y aurait une arrivé de CO2 et une sortie d’O2. La plante pourrait en effet être arrosée une fois puis laissée comme cela, sous effet de serre l’eau absorbée va condenser sur le toit de la serre et tomber sous la forme de pluie. L’utilisation de l’aspérule odorante est un bon choix car c’est une plante peu demandeuse en eau et qui a des vertus médicinales pouvant être utilisées à bord en cas de maladies.

L’eau

Actuellement, l’eau est transportée depuis la terre sur la station et circule dans un circuit fermé avec une infime déperdition au fil du temps. A long terme, la station a besoin d’être ravitaillée en eau. Le traitement de l’eau pourrait rester le même car il est efficace. Mais, il faudra aussi trouver une alternative à la silice.

La nourriture

Un problème se pose au niveau de l’alimentation. Nous avons plusieurs solutions envisageables:

1. Pour une station toujours en lien avec la terre, le problème se pose moins car l’utilisation de nourriture lyophilisée reste la meilleure mais il faudra toujours avoir des liens avec la Terre pour se ravitailler en nourriture. Trajets qui comme nous l’avons vu précédemment sont très coûteux.
2. En cas d’impossibilité de liens avec la Terre, il serait nécessaire d’envisager une production alimentaire dans la Station. Mais l’élevage des animaux dans l’espace parait difficile à imaginer, limitant la production de protéines animales (à l’exception peut être de l’utilisation de certaines insectes). Par contre, la culture de végétaux semble plus facile. Ces végétaux peuvent être une source nutritionnelle intéressante notamment en protéines végétales et provenir de serres hydroponiques qui est une méthode pour cultiver des plantes hors sol. L’hydroponie est une technique de culture qui utilise des solutions nutritives qui sont renouvelées comme les sels minéraux et un substrat inerte comme la laine de roche pour se passer des apports et du support de la terre qui est normalement utilisée pour une culture normale. Cette méthode est déjà très répandue dans le monde de l’agronomie et est actuellement entrain d’être testée par les scientifiques de la NASA pour pouvoir subvenir aux besoins alimentaires des astronautes. Ce type de plantation a déjà été testée à bord de l’ISS et est une solution envisageable pour les missions spatiales à venir comme Mars One qui a pour objectif d’aller sur la planète Mars. Grâce à cette méthode le coût de l’alimentation des astronautes sera diminué énormément par la présence de simples serres produisant de la salade pour les colons.

Les déchets

La méthode actuelle de traitement des déchets est très efficace. En effet envoyer les déchets dans l’atmosphère reste la meilleure solution.

Les scientifiques et ingénieurs réfléchissent à un moyen de transformer la matière fécale des astronautes pour la transformer en plastique afin d’être imprimée à bord de la station.

Une autre méthode du même type est le recyclage de ces excréments en nourriture. Cela est toujours en développement sur Terre, et consiste à effectuer une reproduction de la méthanisation qui est la digestion effectuée lors du processus de digestion dans l’estomac. Cette methanisation des excréments peut extraire les nutriments pour nourrir une bactérie nommée Methylococcus capsulatus qui va alors produire de la biomasse composée de protéines et de la graisse qui pourrait être dans le futur une source de nourriture pour les astronautes.

La société à bord d’une station spatiale

Dans un futur plus ou moins proche, des expéditions à long terme pourront être envisagées comme par exemple Mars. Pour pouvoir survivre à ces longs voyages et affronter les conditions extrêmes de l’espace les astronautes vont devoir améliorer leur autonomie. Nous allons aborder les différentes méthodes ou systèmes qui pourraient être améliorés pour survivre dans le futur lors de plus longs voyages.

Premièrement, la sélection de colons ou astronautes capables d’endurer des voyages encore plus longs. Par exemple, l’expédition pour atteindre Mars devrait durer au moins 500 jours.

Les recherches en cours devraient continuer à obtenir de nouvelles technologies pour améliorer le quotidien des astronautes.

Dans un futur très lointain, la colonisation de planètes pourraient être envisagée mais lors de ces voyages très longs de plusieurs générations, les colons mourraient de vieillesse ou de maladies. Il faudrait alors envisager une vie à bord.

• Premièrement, le fait de se reproduire dans l’espace avec un système d’accouchement et de maternité. Aujourd’hui, il a été prouvé par des recherches que la reproduction de mammifères dans l’espace est possible : l’expérience a été réalisée avec des souris. Ensuite après la maternité, les enfants devraient être éduqués puis orientés vers des métiers en rapport avec la colonisation. Les bébés étant nés dans l’espace, l’enseignement devrait être différent des écoles d’aujourd’hui. Mais une autre solution pourrait palier cela, la présence de gravité pourrait aider les humains à se sentir comme sur Terre. Finalement, la station spatiale nécessitera une production de ressources (eau, nourriture, air) complètement autonome sans aucune perte.
• Deuxièmement, la cryogénisation permettant aux colons d’effectuer des voyages bien plus longs. En effet, un Homme ne peut pas vivre généralement plus de 120 ans. Or les voyages qui vont être effectués dans un futur lointain pourraient durer jusqu’à plus de 100 000 ans en fonction de la vitesse de la station. C’est pourquoi les scientifiques ont pensé à la cryogénisation des colons pour conserver leur corps pendant le voyage vers la planète à coloniser. Mais malheureusement, aujourd’hui, la cryogénisation ne se fait que dans un sens, et pas dans l’autre, c’est à dire que la médecine est parvenue à cryogéniser les personnes mais n’est pas encore parvenue à les « réveiller ».
• De la même façon, une autre solution peut être envisagée, la cryonie. Elle consiste à conserver le corps à basse température en endormant les colons sous sédatifs. Cela permettrait de réduire la consommation des ressources essentielles comme la nourriture ou l’eau.

Mais ces deux dernières méthodes comportent des limites :

• Lors de la cryogénisation, les cellules peuvent être endommagées suite à la cristallisation de l’eau contenue dans le cytoplasme des cellules.
• De plus, lors de cette méthode “d’hibernation”, des produits toxiques sont utilisés et cela peut altérer la santé des corps et des personnes qui les cryogénisent.

La santé

Il est important que lors de voyages très longs, les astronautes gardent une santé parfaite.

Pour résoudre ce problème, il reste à inventer une protection efficace contre les radiations afin d’empêcher les rayons d’atteindre le corps et de créer des mutations dans la séquence d’ADN des astronautes, ce qui peut provoquer des cancers.

De plus, lors de ces voyages très longs, le corps humain va se modifier pour s’adapter.

Le fonctionnement d’une station spatiale

La fin de l’ISS et ce qui est prévu

La station est vieille de 1998 et les effets du vieillissement se font ressentir. Les pannes arrivent de plus en plus fréquemment et par question de sécurité il est plus prudent de mettre fin à son utilisation permanente. En 2017, le président des Etats-Unis Donald Trump a annoncé que son pays ne financerait plus l’ISS à partir de 2024. Plusieurs solutions sont envisageables.

• La solution la moins probable est une privatisation de la station, ce qui imposerait d’énormes responsabilités et une très bonne organisation. De plus, rares sont les entreprises privées capables de payer un tel bâtiment.
• La deuxième possibilité est de rehausser l’orbite de l’ISS de 408 à 1200 km d’altitude de façon à retarder la date de mise en hors service d’une centaine d’années. Les contraintes sont cependant grandes : pour rehausser l’orbite, l’ISS devra passer par une zone bondée de satellites (en service, et très importants) et de débris, ce qui pourrait, si mal contrôlé, abîmer la station ou même les satellites. Cela causerait de gros problèmes sur Terre (communication, internet…). Cependant, la station pourrait devenir un laboratoire à long terme, une base d’essais ou un avant-poste pour la colonisation de la Lune et de Mars.
• La dernière solution envisagée pour le moment, et la plus probable, est la chute de l’ISS. Au-delà de 2024, elle sera progressivement évacuée et la NASA devra prendre une décision. « Personne ne sait exactement comment vont se comporter les modules lors de leur désintégration dans l’atmosphère »  expliquait Massimo Cislaghi, responsable de la mission ATV-5 (mission pour but de préparer la désintégration de l’ISS). Normalement, une grande partie de la station devrait se désintégrer, brûler dans l’atmosphère, mais de nombreux modules pourraient néanmoins résister à cette traversée et s’écraser, suivant les calculs, au fond de l’océan Pacifique. Cependant, avec une inclinaison de 50 degrés (les moteurs ne seraient pas assez puissants pour permettre d’avoir une inclinaison plus haute, et une inclinaison trop forte risque d’accélérer trop la station lors de sa descente), les débris au sols s’étendraient sur une surface de 4000 à 4500 km. De plus, si pour une raison ou une autre, le complexe devait rater son point d’entrée atmosphérique, il y a un risque que la station reste en orbite pendant plusieurs jours ou semaines avant qu’elle ne finisse par retomber sur des zones à forte densité de population.

Plusieurs projets de stations spatiales ont été proposés pour le futur, notamment la station LOP-G, censée remplacer l’ISS après sa mise en arrêt.
La NASA précise la stratégie de son programme spatial habité. Elle annonce le développement d’une station spatiale placée en orbite lunaire, pouvant accueillir des équipages pour une durée de 42 jours. Elle comprendra un module d’habitation, un module de propulsion et peut être un module servant de sas. Dans une première phase du programme, les équipages qui devraient occuper la station à partir de 2025, ils l’utiliseront pour apprendre à vivre et à travailler en orbite lunaire et se préparer ainsi aux voyages vers Mars. De plus, la NASA prévoit la création d’un vaisseau spatial, le Deep Space Transport, véhicule qui acheminerait les humains directement de la station LOP-G à une prochaine station en orbite autour de Mars.

Comment fonctionneraient ces futures stations ?

Gravité artificielle

Le principal problème des astronautes en apesanteur étant le manque de gravité, le problème pourrait vite se résoudre en développant une gravité artificielle. Plusieurs études et recherches ont été effectuées sur le sujet, plus ou moins réalisables.

Pour simuler une gravité artificielle, il suffirait de faire tourner sur elle-même une station de forme cylindrique, afin de créer une force centrifuge sur les parois internes du cylindre (il existe deux type de forces, mais nous nous intéresserons à la force centrifuge). Cette force va plaquer l’astronaute sur les parois, et ainsi lui donner l’effet d’être attiré vers l’extérieur.

• F est la force centrifuge en newtons
• m est la masse de l’objet en kilogrammes
• ω est la vitesse de rotation en radians par seconde
• v est la vitesse linéaire sur la tangente à la trajectoire en mètres par seconde
• R est la distance de l’axe de rotation au centre de gravité en mètres

Cette équation, découverte par Christian Huygens, doit être égale à 1g (l’intensité de pesanteur terrestre) si nous voulons représenter une attraction équivalente à celle de la Terre.

Cependant, cette technique a de nombreux inconvénients. En effet, pour créer l’intensité de pesanteur terrestre (1g), la roue doit être suffisamment grande et tourner rapidement. Ainsi, si trop petite, l’impression de gravité sera différente au niveau de la tête qu’au niveau des pieds, entraînant des maux de têtes. Des calculs ont démontré qu’il faudrait une roue d’environ 300 mètres de diamètre pour une vitesse de 1 tour toutes les 20 secondes (la vitesse ne doit pas être trop élevée non plus, cela annulerait les effets).

Similaire à cette technique de la station tournante, la deuxième méthode est l’accélération. En effet, lorsqu’une fusée accéléré brutalement, ce qui est à l’intérieur est brutalement plaqué dans le sens inverse de l’accélération. Le but est donc d’accélérer le vaisseau à 1g pour obtenir un effet de gravité équivalent à la Terre. Cependant, cette méthode est bien moins avantageuse que la précédente, et pour cause :

1. Les humains ne pourraient marcher que sur la surface opposée à la direction dans laquelle le vaisseau irait, diminuant la surface de vie.
2. Accélérer voudrait dire consommation de carburant sans arrêt si l’on ne veut pas de moments sans gravité, or le carburant ne se crée pas tout seul, donc une station autonome ne pourrait pas fonctionner ainsi.

Déplacement

Aujourd’hui, l’ISS est en orbite autour de la Terre. Dans le futur, cette solution pourrait être transposée en station complètement autonome et de ce fait’être éloignée de la Terre, seule source d’approvisionnement, en la laissant errer dans l’espace. Ce qui nécessiterait une société autonome, structurée et extrêmement développée au sein de la station.

Le mot à dire du cinéma

Gravité artificielle

La gravité artificielle est un point important développé dans de nombreux films de science fiction. Dans Star Wars par exemple, la masse des structures est tellement importante que les personnages subissent leur attraction comme sur Terre et marchent normalement. Dans 2001, l’Odyssée de l’espace ou Interstellar, le principe des stations tournantes est utilisé, permettant aussi aux personnages de marcher comme sur notre planète.

Déplacement

Dans Star Wars également, les moteurs des vaisseaux, les hyperdrives, permettent à ceux-ci de se déplacer plus vite que la lumière en entrant dans des trous de ver et des univers parallèles. Malheureusement, nous sommes encore loin de maîtriser cette technologie. Nous devrons nous contenter des traditionnels moyens de propulsion, le vaisseau le plus rapide atteignant 252 720 km/h en vitesse de pointe (Hélios 2), soit seulement 0,02% de la vitesse de la lumière.