Près de 100 jours de plus dans l’espace pour Thomas Pesquet

Outre de nouvelles expériences, Thomas a assuré la continuité de certaines recherches entamées au cours des 100 premiers jours ; il s’agit là de l’un des avantages uniques de la Station qui permet d’effectuer des recherches en impesanteur sur le long terme, que ce soit dans le cadre d’expériences ou pour documenter sur plusieurs mois l’impact de l’impesanteur sur le corps humain.

Thomas a également battu le record européen du temps cumulé en sortie extravéhiculaire et pris le commandement de la Station.

Recherche Scientifique : Biologie et biotechnologie

Cell Science-04, des tardigrades en impesanteur

Le cargo ravitailleur SpaceX 22 a apporté son lot d’expériences scientifiques, dont Cell Science-04, qui étudie les tardigrades, aussi connus sous le nom d’oursons d’eau. Ces animaux microscopiques sont capables de survivre dans des environnements extrêmes et peuvent résister à d’énormes variations de températures – et même à un séjour prolongé dans le vide de l’espace, comme l’a démontré une expérience précédente ESA-Roscosmos ! Cell Science-04 est consacrée à la caractérisation des gènes des tardigrades dans le but de percer le secret de leur résistance.

Cardinal muscle

Au cours de cette expérience requérant l’utilisation de la boîte à gants, Thomas a travaillé sur l’étude d’ingénierie tissulaire Cardinal Muscle qui effectue des tests pour déterminer si des tissus musculaires artificiels cultivés dans l’espace peuvent être utilisés pour étudier la perte musculaire et évaluer des médicaments avant les essais cliniques.

Anti-Atrophy

Thomas a préparé des échantillons de l’expérience Anti-Atrophy et les a installés dans leur compartiment. La perte musculaire est un sujet de préoccupation pour les astronautes effectuant de longs séjours en impesanteur mais aussi pour des personnes sur Terre, notamment parmi la population âgée.

Cette expérience étudie comment des biomatériaux pourraient soit ralentir l’atrophie musculaire, soit accélérer la prise de muscle pour remplacer le sport qui est utilisé comme une contremesure en impesanteur. Ces découvertes pourraient accélérer le développement de produits pharmaceutiques destinés à prévenir l’atrophie musculaire sur Terre.

Dosis-3D

Peu de temps avant son départ de la Station spatiale, Thomas a remplacé les radiomètres Dosis répartis à son bord. Ceux-ci surveillent la dose de radiation reçue à différents endroits afin de déterminer lesquels sont les plus irradiés ; l’information sera utilisée à la fois pour la protection des astronautes et dans le cadre de la conception de futurs véhicules spatiaux.

Oral Biofilms

Thomas a continué de travailler sur cette expérience américaine qui étudie la manière dont les bactéries de la bouche réagissent à l’impesanteur, et cherche à identifier des manières de prévenir de potentiels problèmes buccodentaires sur Terre comme dans l’espace.

Les expériences Grip et Grasp

Thomas a continué d’effectuer des sessions avec les expériences Grip et Grasp. Équipé d’un casque de réalité virtuelle, il doit saisir des objets tandis que des capteurs de mouvement enregistrent le mouvement et la vitesse de son bras.

Grip et Grasp sont deux expériences en neurosciences qui étudient la manière dont notre cerveau prend en compte l’impesanteur lors de la manipulation ou de la saisie d’un objet.

 

 

Myotones : la tonicité musculaire

Lors d’un séjour dans l’espace de plusieurs mois, les astronautes perdent de la masse musculaire. L’expérience Myotones vise à étudier le tonus, la rigidité et l’élasticité des muscles dans l’espace, et leur évolution au cours d’une mission grâce à un appareil portable qui enregistre leurs réactions.

Thomas et l’astronaute de la NASA Megan MacArthur ont effectué les deux premières sessions de cette expérience. Au total, 12 astronautes participeront dans le but d’identifier de meilleures mesures à prendre pour améliorer la vie des nombreuses personnes souffrant de muscles éprouvés. L’appareil est d’ores et déjà utilisé sur Terre comme alternative aux biopsies musculaires.

Recherche scientifique : Démonstrations technologiques

Pilote

A bord du laboratoire Columbus, Thomas et Megan ont continué à effectuer des sessions de l’expérience Pilote proposée par l’agence spatiale française CNES. Ils ont simulé le vol d’un drone à travers un parcours d’obstacles et saisi un engin spatial au moyen d’un bras robotique.

L’expérience Pilote évalue une nouvelle manière de fournir un retour visuel et tactile aux astronautes lorsqu’ils sont aux commandes de robots. Un casque de réalité virtuelle et un levier de commande haptique permettent de recréer la sensation de pression et de toucher lors du maniement d’un bras robotique. 

Les résultats permettront d’améliorer les compétences en opérations robotiques des astronautes à bord de la Station, mais seront également utiles dans l’optique de commander à distance un rover à la surface de la Lune et de Mars.

Immersive Exercice

Les astronautes passent deux heures par jour à faire du sport sur des équipements dédiés afin de compenser la perte de masse musculaire et de masse osseuse à laquelle ils sont confrontés. Le confinement et l’environnement inchangé de la Station rendent ces exercices quotidiens très répétitifs, ce qui peut entraîner une baisse de motivation. L’expérience Immersive Exercise, proposée par le CNES, vise à rompre cette monotonie grâce à la réalité virtuelle. 

Utilisé avec le vélo d’exercice de la Station, Immersive Exercice permet de pédaler dans l’espace tout en s’immergeant dans des paysages sur Terre. Des vidéos filmées à 360° sur Terre sont diffusées dans le casque, et la vitesse de lecture varie en fonction de la vitesse à laquelle pédalent les astronautes. Déjà utilisé dans des centres de remise en forme sur Terre, le dispositif pourrait à l’avenir inclure des dénivelés par le biais de routes de montagne virtuelles, et ainsi améliorer les performances sportives des astronautes – un aspect essentiel dans la perspective de futures missions de longue durée vers la Lune ou Mars.

Recherche scientifique : Sciences physiques

Declic

Le dispositif d'étude de la croissance et des liquides critiques, DECLIC, est un équipement permettant d’étudier les fluides supercritiques et la solidification des matériaux. Les fluides supercritiques ne sont ni des gaz ni des fluides ; ils se situent à un état intermédiaire. Cet état est plus simple à stabiliser sans l’influence de la gravité et les chercheurs espèrent mieux comprendre ce phénomène en l’observant à l’intérieur de DECLIC.

L’équipement était déjà à bord de la Station de 2009 à 2014 avant d’être renvoyé sur Terre pour une opération de maintenance. Thomas a pu l’installer à nouveau en orbite cet été et le configurer pour une première utilisation.

Ring Sheared drop

Thomas a travaillé sur une session de l’expérience Ring Sheared Drop de la NASA, un dispositif qui permet de contenir les liquides grâce à la tension de surface et non grâce à un contenant solide — ce qui n’est possible qu’en impesanteur.

Le dispositif coince une goutte de liquide entre deux anneaux et fait tourner l’un tout en gardant l’autre stationnaire afin de créer un flux de cisaillement — une différence de vitesse entre les différentes couches du liquide. Ce protocole permet aux chercheurs d’étudier des agrégations de protéines, les fibrilles amyloïdes, qui forment des plaques dans le cerveau et pourraient être un facteur dans le développement de certaines maladies neurologiques.

Soft Matter Dynamics

Thomas a travaillé sur l’équipement Soft Matter Dynamics qui étudie la manière dont des granulés de différentes densités interagissent les uns avec les autres. La dynamique de ces interactions est intéressante pour des opérations industrielles, notamment le traitement des grains et des granulés plastiques. Comme les granulés tombent très rapidement au fond d’un contenant sur Terre, cette dynamique ne peut être étudiée qu’en impesanteur.

In-Space4

Thomas a travaillé sur In-Space4, une expérience en science des matériaux de la NASA qui s’intéresse aux colloïdes, et en particulier à la manière dont les nanoparticules en suspension dans un liquide réagissent sous l’influence d’un champ magnétique. L’usage d’aimants en impesanteur sur ces petites particules pourrait permettre de mettre au point de nouvelles structures, et donc des nouveaux nanomatériaux aux propriétés performantes.

Fluidics

L’expérience Fluidics étudie le phénomène de « ballottement » des fluides, c’est à dire comment des liquides bougent dans un espace clos.  L’objectif est d’aider les industriels à mieux concevoir les circuits de carburant des satellites afin d’augmenter leur longévité et de les rendre meilleur marché.

Fluidics étudie également les turbulences à la surface des liquides. Sur Terre, la gravité et la tension de surface influencent la manière dont une force se dissipe en vagues ou en ondulations.  En menant l’expérience Fluidics dans l’espace, sans le facteur gravité, les chercheurs peuvent se concentrer sur les forces en surface ; retirer un facteur de l’équation permet de faciliter la compréhension des phénomènes.

L’expérience consiste en trois petites sphères transparentes placées dans une centrifugeuse. Une sphère, remplie d’eau distillée colorée, est dédiée à l’étude de la turbulence d’onde. Les deux autres, dédiées au ballottement, contiennent un liquide spécial qui présente une faible viscosité et une faible tension de surface.

Au-delà de mieux comprendre les mouvements des fluides, cette expérience pourrait nous permettre d’en apprendre davantage sur nos océans, et à plus grande échelle encore, le climat de notre planète.

Recherche sur l'homme

Prises d’échantillons et bilans médicaux divers

Les astronautes prélèvent régulièrement des échantillons à destination de leurs médecins et des chercheurs sur Terre. Ce n’est pas le meilleur aspect du travail d’astronaute, mais Thomas n’a pas échappé à cette tâche. Les collectes d’échantillons de sang et d’urine sont le plus souvent effectuées le matin avant le petit-déjeuner et ces échantillons sont stockés dans les congélateurs de la Station. 

Thomas et ses coéquipiers ont également effectué des ultrasons de leurs yeux, scanné leurs veines pour surveiller le risque de thrombose, mesuré leur audition, ainsi que conduit une session de tonométrie afin de mesurer la pression intraoculaire. Les examens médicaux sont réguliers dans l’espace !

TIME

Cette expérience utilise la réalité virtuelle pour établir si le temps de réaction et la perception temporelle changent lors d’un séjour à bord de la Station spatiale internationale.

Les chercheurs pensent que les perceptions spatiales et temporelles partagent les mêmes processus neuraux, or ils ont déjà établi que les astronautes ont souvent tendance à sous-estimer les distances. Les scientifiques supposent donc que la perception du temps qui passe est elle-aussi modifiée lors d’un séjour en impesanteur.

L’expérience TIME de l'ESA à bord de la Station étudie l'affirmation selon laquelle le temps s'accélère subjectivement en impesanteur.

Dreams

L’expérience Dreams de l'agence spatiale française CNES examine à la loupe le sommeil de Thomas au moyen d’un bandeau innovant qui étudie l’influence de l’impesanteur et de l’isolation sur le sommeil. Equipé de petits capteurs ECG, le bandeau collecte des données neuroscientifiques qui aideront à préparer les futures missions de longue durée vers la Lune et Mars.

Vascular Echo

Thomas a apporté son aide lors d’une session de Vascular Echo de l'Agence spatiale canadienne qui utilisait des ultrasons pour surveiller les vaisseaux sanguins.

Sur Terre, les artères se rigidifient sous l’effet du vieillissement, ce qui provoque une augmentation de la pression artérielle (hypertension) et augmente le risque de maladies cardiovasculaires. A leur retour de la Station spatiale internationale, on constate que les parois des artères des astronautes se sont-elles aussi rigidifiées par rapport à leur état avant le vol.

Étudier ces changements pourrait aider à développer de potentielles contremesures qui aideraient à conserver les astronautes en bonne santé, et amélioreraient la qualité de vie pour tout le monde sur Terre.

Activités pédagogiques et culturelles

EVA-Z-cam

La caméra EVA-Z cam est une caméra 360° qui a été installée sur le bras robotique de la Station afin de filmer Thomas et l’astronaute de la JAXA Aki Hoshide pendant la sortie dans l’espace qu’ils ont effectuée ensemble le 12 septembre 2021. Cette caméra promet d’offrir une expérience immersive des sorties extravéhiculaires. Thomas a aidé à la configurer et à la préparer avant qu’elle ne soit transférée à l’extérieur et installée sur le bras robotique.

Blob

Thomas s’est occupé de Blob-ISS, une expérience éducative à bord de la Station dont l’objectif était d’observer comment l’impesanteur modifie le comportement du Blob, un organisme unicellulaire. En France, des milliers d’élèves ont reproduit cette expérience en classe, et comparé les résultats qu’ils ont obtenu avec un timelapse du Blob de l’espace afin d’observer les différences de vitesse, de forme et de croissance du Blob en impesanteur et sur Terre.

Piments et Eklosion 

Thomas s’est occupé de la petite plantation de piments qui pousse à bord de la Station et dans le même esprit, d’un nouveau projet éducatif européen, Eklosion, qui s’intéresse aux bénéfices psychologiques du jardinage et de l’observation de la nature lorsque l’on n’a — littéralement — pas les pieds sur Terre.

Techno Box

Techno Box est un projet éducatif visant à visualiser les ondes sonores en trois dimensions. Les figures de Chladni se produisent lorsque des sons font vibrer de petites particules qui s’organisent alors en formes géométriques. Sur Terre, ces figures se forment habituellement en deux dimensions sur une plaque de métal qui vibre, mais dans l’espace, sans l’influence de la gravité, des formes en trois dimensions devraient être possibles.

Cette expérience éducative du CNES est également connue sous le nom de TetrISS et vise à inciter les écoliers français à s’intéresser davantage aux mathématiques.

AstroPi

En vue de la compétition de l’année scolaire 2021-2022, Thomas a préparé les miniordinateurs AstroPi qui offrent à des jeunes la possibilité de faire tourner leurs programmes dans l’espace. Ces ordinateurs peuvent être déplacés à l’intérieur de la Station, et les étudiants y téléchargent des programmes qui tirent profit des capteurs et des caméras embarqués.

Sciences de la Terre et sciences spatiales

Radiations – LIDAL

Thomas a remis le détecteur de radiations LIDAL à sa place après avoir effectué l’expérience GRIP. LIDAL est un ajout à l’équipement existant ALTEA, auquel il apporte la possibilité d’effectuer des mesures qui peuvent être converties en temps réel par un logiciel embarqué, ce qui en fait un dosimètre qui mesure le niveau de risque à bord de la Station.

Lumina

Cette expérience du CNES menée en collaboration avec le CERN, iXBlue et LabHC vise à démontrer l’efficacité de la dosimétrie par fibre optique comme méthode de mesure des radiations ionisantes à bord de la Station. Les deux bobines de fibres, longues de plusieurs kilomètres, sont à la fois légères et peu encombrantes, ce qui pourrait en faire un précieux outil pour l’exploration approfondie de notre Système solaire.

Arrivées, départs et déplacements de véhicules

De nombreux véhicules sont arrivés et repartis pendant la seconde moitié de la mission Alpha, et plusieurs véhicules ont été déplacés d’un port d’amarrage à un autre.

Du côté des véhicules de ravitaillement, Thomas et l’astronaute de la NASA Megan McArthur ont effectué l’attrapé cosmique du cargo Cygnus NG-16 le 12 août au moyen du bras robotique, et l’ont ensuite amarré au module Unity.

Le cargo automatisé russe Progress MS-17 s’est amarré le 2 juillet sur le module Poisk, et a ensuite été déplacé le 22 octobre pour être amarré sur le nouveau module de la Station, Nauka, arrivé entre temps.

Ce déplacement a été effectué pour permettre l’amarrage le 5 octobre du véhicule habité Soyouz MS-19 à bord duquel avaient pris place Anton Chkaplerov, l'actrice Ioulia Peressild et le réalisateur Klim Chipenko. Ioulia et Klim ne sont restés à bord de la Station que neuf jours et sont repartis le 17 octobre à bord d’un autre Soyouz, le MS-18, avec le commandant Oleg Novitski.

Le Soyouz habité MS-18 avait lui-même été précédemment déplacé le 28 septembre, également pour s’amarrer au module Nauka en prévision des nouveaux arrivants.

 

Un dernier véhicule est arrivé pendant que Thomas était encore à bord de la Station, le cargo Progress MS-18P. Il s’est amarré le 30 octobre avec des milliers de kilos de ravitaillement à son bord.

Les opérations liées aux véhicules cargo prennent beaucoup de temps à l’équipage ; leur arrivée est longuement préparée, et ils nécessitent d’être déchargés. Les expériences et les équipements qu’ils amènent doivent également être installés ou rangés.

Sorties dans l’espace

Épisode 4

Thomas est sorti une quatrième fois de la Station dans le cadre de mission Alpha. Aki et lui sont sortis pour installer un support pour un futur nouveau panneau solaire IROSA et pour remplacer une unité de mesure de potentiel flottant.

Aki et Thomas ont préparé la poutre P4 pour l’installation de futurs panneaux solaires déroulants IROSA. Ils travaillaient dans la même zone que celle où Shane et Thomas avaient installé deux nouveaux panneaux solaires IROSA plus tôt pendant la mission, mais plus près du corps de la Station. Pour l’instant il n’est prévu de n’installer qu’un seul nouveau panneau solaire lors d’une prochaine sortie dans l’espace. Aki et Thomas ont installé un support triangulaire sur lequel sera installé ce nouveau panneau.

Pendant la seconde partie de la sortie, les astronautes ont travaillé sur une unité de mesure de potentiel flottant. Cette unité qui mesure la différence de potentiel entre les structures conductrices de la Station et le plasma atmosphérique était défaillante, et Aki et Thomas l’ont donc remplacée par une unité de rechange fonctionnelle.

 

Maintenance et installations

A toutes les activités évoquées ci-avant — la recherche scientifique, les mouvements de véhicules et les sorties dans l’espace — il convient d’ajouter les deux heures de sport quotidiennes et obligatoires, les samedis passés à faire le ménage à bord de la Station, et les activités de maintenance.

Parmi ces dernières effectuées par Thomas, il faut souligner le travail effectué à bord de Columbus sur l’équipement biologique Biolab, le laboratoire scientifique des fluides FSL et l’étagère à tiroirs EDR. Il y a également eu beaucoup de d'opérations de câblage et de gestion de réseau, l’inspection des écoutilles de Columbus, l’entraînement aux situations d’urgence, l’entretien du tapis de course T2 et de l’équipement d’entretien physique ARED, ainsi que des vérifications des unités de traitement de l’oxygène et de l’hydrogène. Thomas a également travaillé sur le four à faible gradient du laboratoire de science des matériaux MSL.

Thomas a prélevé à intervalles réguliers des échantillons microbiens sur des panneaux et des interrupteurs de la Station ; ceux-ci seront analysés pour s’assurer de l’absence de croissance bactérienne indésirable. Il a également identifié une panne sur un casque de réalité virtuelle et préparé des tâches pour le bras télémanipulateur européen ERA qui est arrivé avec le nouveau laboratoire russe Nauka. C’est l’astronaute de l’ESA Matthias Maurer qui terminera de rendre ce bras opérationnel avec ses collègues russes.

CASA

CASA est une nouvelle cabine individuelle pour membre d’équipage qui a été installée dans le laboratoire européen Columbus. C’est dans cette cabine que s’installera l’astronaute de l’ESA Matthias Maurer après son arrivée courant novembre à la Station. Thomas a contrôlé que la ventilation est suffisante et que le niveau sonore de l’environnement n’est pas trop élevé, et il y a même passé quelques nuits pour s’assurer du confort de la cabine. Il explique le travail effectué dans la vidéo ci-dessous et fait faire le tour du propriétaire.

La science ne s’arrête pas

Avant que Thomas n’embarque dans l’avion pour le vol transatlantique à destination du Centre européen des astronautes, en Allemagne, un prélèvement de sang a été effectué pour l’expérience Functional Immune de la NASA. Cette expérience étudie de nouvelles zones de notre système immunitaire pour comprendre la raison pour laquelle le système immunitaire des astronautes est souvent affaibli dans l’espace, ce qui cause l’apparition de virus, d’éruption cutanées ou d’allergies qui étaient latents. Thomas a continué le prélèvement d’échantillons de salive et d’urine dans l’avion qui le ramenait en Europe.

Pendant son séjour au Centre européen des astronautes, de nombreuses expériences nécessiteront un contrôle de suivi et de la collecte de données ou d’échantillons pour documenter comment son corps se réadapte au fait d’être de retour sur Terre. Ce suivi concerne les expériences Myotones, Grip, Grasp, DNAmAge, et Time de l’ESA, les expériences Functional Immune, Repository et Veg-05 de la NASA, ainsi que les expériences Dreams et Pilote du CNES.