Le développement de la combinaison spatiale : de la combinaison au mercure à la combinaison AI

Les combinaisons spatiales ont évolué rapidement au fil des décennies et joueront un rôle important dans nos prochains voyages sur la Lune, sur Mars et au-delà.

SpaceX Starman
La combinaison SpaceX Starman

Les technologies sur lesquelles nous nous appuyons pour permettre l’exploration de l’espace sont en constante évolution. L’une des technologies les plus importantes, bien que facilement négligée, nécessaire à l’exploration spatiale est la modeste combinaison spatiale. La combinaison spatiale est la pierre angulaire de la survie de l’homme dans l’espace, permettant aux personnes fragiles de braver les éléments et les défis rudes et impitoyables de l’espace.

Sans combinaisons spéciales pour la sécurité des astronautes, des événements comme l’alunissage et la première sortie dans l’espace n’auraient pas été possibles. Tout comme les vaisseaux spatiaux, les combinaisons spatiales ont évolué et sont devenues de plus en plus efficaces pour protéger les astronautes. En même temps, ils offrent une foule de nouvelles fonctionnalités qui rivalisent avec certains de vos films de science-fiction préférés. Au-delà des missions scientifiques, il y a de fortes chances que les combinaisons spatiales développées aujourd’hui constituent la base des combinaisons que porteront demain les touristes de l’espace.

Voici un bref aperçu du chemin parcouru depuis les premiers précurseurs des combinaisons spatiales jusqu’aux nouveaux développements passionnants d’aujourd’hui.

Les premiers procès de pression

Au fur et à mesure de l’évolution du vol, les pilotes ont dû mettre au point des combinaisons pressurisées pour fournir de l’oxygène lorsque l’air devenait trop maigre. La première combinaison de pression a été brevetée en 1918 par Fred M. Sample. Il était fait d’un matériau élastique et comprenait une combinaison étanche, un casque qui pouvait être facilement ouvert et fermé, et un tuyau flexible d’alimentation en air relié à une source d’air comprimé et à une pompe.

En 1934, l’aviateur Wiley Post, le premier homme à faire le tour du monde en avion en solitaire, fait mettre au point par le fabricant de caoutchouc B.F. Goodrich une combinaison de pression en caoutchouc qui lui permet d’atteindre 12,1 km (40 000 pieds). Une version plus récente était faite de latex versé sur des vêtements en coton et comportait un casque en métal avec une visière en verre. L’ingénieur Russell Colley a ensuite mis au point le XH-5 “Tomato Worm Suit”, qui avait des articulations segmentées aux genoux, aux hanches et aux coudes (il ressemblait au corps du ver de la tomate, d’où son nom).

Le Litton Mark I : une des premières combinaisons spatiales

Combinaison spatiale Litton
La combinaison spatiale Litton

Alors qu’il travaillait pour Litton Industries au début des années 1950 le Dr Siegfried Hansen a involontairement posé les bases des futures générations de combinaisons spatiales. Hansen a créé le Mark I, un costume conçu pour être porté dans le vide. La Mark I peut sembler primitive selon les normes actuelles, mais c’est la première combinaison qui a permis à son porteur de respirer dans le vide tout en offrant un haut degré de mobilité.

Plus tard, les chercheurs qui travaillaient sur l’envoi des premiers humains dans l’espace ont réalisé l’utilité de la combinaison. Aujourd’hui, la Mark I est largement considérée comme la première combinaison d’activité pour l’extérieur.

Le Mercury Suit : le premier scaphandre spatial américain

La combinaison Mercury a été la première combinaison spatiale américaine
La combinaison Mercury a été la première combinaison spatiale américaine

La combinaison Mercury (également connue sous le nom de Navy Mark IV) développée par la société B.F. Goodrich à la fin des années 1950 était une combinaison à pression modifiée basée sur les conceptions de la marine américaine. Les costumes ont été conçus à l’origine par Russell Colley pour être utilisés pendant la guerre de Corée. Le projet Mercury de la NASA a été lancé en 1958 et le besoin d’une combinaison spatiale pour protéger les astronautes est rapidement apparu.

Les scientifiques de la NASA ont décrit le Mark IV comme un modèle possible car il pourrait protéger les pilotes à haute altitude et maintenir une atmosphère similaire à celle de la Terre. Pour que la conception soit adaptée à l’espace, ils ont recouvert la combinaison d’aluminium pour le contrôle thermique et ont ajouté un système respiratoire fermé qui pompe l’oxygène dans la combinaison par un tuyau à la taille.

Le SK-1 : la première combinaison spatiale utilisée dans l’espace

SK-1 : La première combinaison spatiale réellement utilisée
SK-1 : La première combinaison spatiale réellement utilisée

Le SK-1 de fabrication russe a l’honneur particulier d’être le costume porté par le premier homme dans l’espace, Iouri Gagarine. En fait, ce costume révolutionnaire a été conçu spécifiquement pour Gagarine. La combinaison a été utilisée de 1961 à 1963 et a été portée par les cosmonautes lors d’autres missions Vostock.

Comme le Vostock n’avait pas de système d’atterrissage en douceur, la combinaison a été conçue avec une fonction de fronde, qui permettrait aux cosmonautes de s’éjecter du vaisseau spatial en toute sécurité avant l’atterrissage. Il permettait un siège éjectable jusqu’à 8 km (26 000 pieds) et était équipé d’un système de survie.

Les combinaisons spatiales jumelles : Développement de combinaisons pour différentes applications

La série de combinaisons spatiales Gemini pour différents scénarios
La série de combinaisons spatiales Gemini pour différents scénarios

Dans les premiers temps du développement des combinaisons spatiales, il est progressivement apparu que différentes combinaisons étaient nécessaires pour différents environnements et objectifs. La série Gemini de combinaisons spatiales, construite au milieu des années 1960, a tenté de tenir compte de ces différences en créant des combinaisons spécialisées pour différentes éventualités. Parmi celles-ci, le G3C, conçu pour être utilisé à l’intérieur des véhicules, a été porté sur le Gemini 3.

Une autre combinaison Gemini était la G4C, qui pouvait être utilisée comme combinaison embarquée et débarquée et qui a été portée lors de la première sortie dans l’espace américaine en 1965. Les combinaisons Gemini devaient plus tard être modifiées pour les missions Apollo.

Apollo/Skylab A7L : le costume qui s’est posé sur la lune

L'Apollo Skylab A7L a atteint la lune
L’Apollo Skylab A7L a atteint la lune

Pour que le rêve de marcher sur la Lune devienne réalité, la NASA devait développer une combinaison qui non seulement maintiendrait ses astronautes en vie dans le vide spatial, mais serait également légère tout en offrant la flexibilité et la maniabilité requises pour marcher sur la Lune. La combinaison a été conçue pour protéger son porteur des effets des radiations, le protéger des terrains accidentés et lui permettre de se pencher et de ramasser des pierres.

En gardant ces préoccupations à l’esprit, la NASA a développé ce qu’elle a appelé les EMU – unités de mobilité extravéhiculaire, familièrement connues sous le nom de combinaison Apollo ou Skylab.

La combinaison se composait du célèbre casque à bocal à poissons et d’un sous-vêtement refroidi à l’eau avec un tuyau de 91 mètres. Un “sac à dos” supplémentaire contenant de l’oxygène et de l’eau de refroidissement était également porté pour les promenades sur la surface lunaire.

Le Berkut : il a été découvert lors de la toute première sortie dans l’espace

Combinaison spatiale Berkut pour la première sortie dans l'espace
Combinaison spatiale Berkut pour la première sortie dans l’espace

Modifié à partir d’une combinaison SK-1 , le Berkut était une combinaison d’activité extravéhiculaire (EVA) portée par Alexy Leonov lors de la première sortie dans l’espace. La combinaison contenait suffisamment d’oxygène pour 45 minutes d’activité et n’a été utilisée que pendant la mission Voskhod 2, en partie à cause de sa faible mobilité.

La sortie dans l’espace elle-même a révélé des faiblesses dans la conception du scaphandre qui allaient plus tard aider les Soviétiques à améliorer leur technologie. Tout d’abord, la température du corps de Leonov a augmenté de façon spectaculaire pendant la sortie dans l’espace , ce qui l’a mis en danger de coup de chaleur.

La rigidité du costume a également rendu difficile et compliquée la réintroduction de Leonov dans le Voskhod 2, et l’intégrité structurelle du costume a été menacée. Heureusement, Leonov a gardé son calme et est retourné à la sécurité du vaisseau, mais la première sortie dans l’espace s’est terminée presque entièrement différemment.

L’IVA de Shenzhou : épuisé lors du premier vol spatial chinois habité

L'IVA de Shenzhou a été la première combinaison spatiale en provenance de Chine
L’IVA de Shenzhou a été la première combinaison spatiale en provenance de Chine

Les combinaisons portées lors du premier vol spatial habité en provenance de Chine ont été reproduites à partir de combinaisons russes SK-1. La Russie a vendu les costumes à la Chine en 1992, où ils ont été démontés et reconstruits pour le programme de Shenzhou.

En tant que combinaison embarquée, la combinaison Shenzhou n’a pas de contrôle de température ou de pression. Il a été porté lors de la mission Shenzhou 5, qui a duré toute la journée et qui a été lancée en octobre 2003 et au cours de laquelle Yang Liwei est devenu le premier Chinois dans l’espace.

Le Sokol : porté de 1973 à nos jours

Une sorte de marque finale : le Sokol
Une sorte de marque finale : le Sokol

Le Sokol est une combinaison pour les activités à l’intérieur des véhicules (IVA), qui est portée à bord des vaisseaux spatiaux russes en cas de chute de pression. Il a été développé en réponse à la mort de l’équipage à bord de Soyouz 11 en 1971, qui est mort d’une chute de pression lors de sa rentrée. Les combinaisons, développées pour la première fois en 1973, sont encore portées aujourd’hui sur certaines missions.

Les améliorations apportées au Sokol comprennent un système de survie en circuit ouvert et une soupape de surpression qui régule la pression interne de la combinaison. La combinaison est une modification d’une combinaison de vol, par opposition à une combinaison spatiale existante. Une fois équipé, le porteur peut survivre jusqu’à 30 heures dans une cabine pressurisée et jusqu’à 2 heures dans une atmosphère non pressurisée.

L’unité de mobilité extravéhiculaire : utilisée à bord de la station spatiale internationale

L'unité de mobilité extra-véhiculaire a été utilisée à bord
L’unité de mobilité extra-véhiculaire a été utilisée à bord

L’unité de mobilité extravéhiculaire (EMU) de la NASA a été introduite pour la première fois en 1981 et est toujours utilisée à bord de l’ISS aujourd’hui. La combinaison peut supporter les porteurs à l’extérieur du vaisseau spatial pendant 7 heures et se compose de 14 couches distinctes.

Les premières couches comprennent un sous-vêtement réfrigérant qui, comme les modèles précédents, utilise un liquide de refroidissement pour protéger l’astronaute de la surchauffe. Cela comprend un vêtement qui maintient la pression de l’air à l’intérieur de la combinaison et une combinaison de protection thermique contre les micrométéorites qui protège le porteur des radiations et des petits débris spatiaux.

Orlan : des stations spatiales soviétiques à l’ISS

La marque soviétique : l'Orlan
La marque soviétique : l’Orlan

Développé à la fin des années 1970, Orlan a été transporté à bord de la station spatiale soviétique Salyut 6 et est toujours utilisé à bord de l’ISS aujourd’hui. En 2003, une combinaison Orlan appelée SuitSat-1 a été équipée d’un émetteur radio et mise en orbite, ce qui en fait pratiquement le premier satellite de la combinaison spatiale.

Bien que la mission du SuitSat-1 ait été de courte durée et n’ait duré que deux orbites avant que les batteries ne soient vides et que les transmissions cessent, il était équipé d’un CD contenant des œuvres d’art du monde entier. En 2006, la combinaison a brûlé dans l’atmosphère terrestre, directement au-dessus de l’océan Austral.

Le Feitianer : la première combinaison spatiale chinoise pour les peuples indigènes

La poursuite du développement de la Chine : le Feitian
La poursuite du développement de la Chine : le Feitian

Le Feitian, dévoilé en 2008, a été la première combinaison spatiale chinoise à être construite et conçue entièrement en Chine. Il s’agissait d’une EVA et a été porté par Zhai Zhigang lors de la première sortie dans l’espace de la Chine en septembre 2008.

Le développement de la combinaison a pris quatre ans et est basé sur la combinaison russe Orlan. Comme l’Orlan, il peut soutenir des activités à l’extérieur du véhicule pendant une durée maximale de 7 heures. Son nom peut être traduit directement par “voler dans le ciel”, et c’est aussi le nom d’une déesse bouddhiste.

La combinaison spatiale IVA de Final Frontier Design : une combinaison construite par une start-up

Construit par une start-up : Le dernier procès à la frontière
Construit par une start-up : Le dernier procès à la frontière

Final Frontier Design a été fondée en 2010 par l’artiste Ted Southern et a attiré l’attention du public en tant que start-up dédiée à la conception et à la création de combinaisons spatiales innovantes. Final Frontier Design, généralement dirigé par des scientifiques financés par le gouvernement, a montré au monde entier que toute personne ayant les compétences requises peut se lancer dans la conception de combinaisons spatiales.

Southern et son co-fondateur, l’ingénieur Nikolay Moiseev, ont remporté la deuxième place lors d’un concours de la NASA en 2009 qui les a incités à créer leur propre entreprise de lancement spatial.

En 2014, ils ont reçu de la NASA un accord sur le Space Act et ils travaillent actuellement sur leur combinaison spatiale de quatrième génération. Cela pourrait signifier que dans un avenir proche, les astronautes pourraient porter des combinaisons conçues par des ingénieurs qui travaillent en dehors des limites traditionnelles de l’industrie spatiale.

Le costume spatial élégant et intelligent SpaceX

SpaceX Starman
La combinaison SpaceX Starman

En 2018, SpaceX a lancé son “Starman” – un mannequin dans la combinaison spatiale de l’entreprise, assis au volant d’un roadster Tesla. C’était une image captivante qui a attiré beaucoup d’attention, de mèmes et de battage autour de SpaceX. Elon Musk est un grand showman, mais la combinaison spatiale fonctionne-t-elle vraiment ?

Ces costumes, appelés “Starman”, ont en fait été conçus par le costumier hollywoodien Jose Fernandez, qui a travaillé sur des costumes pour des films comme “Batman contre Superman”, “Les quatre fantastiques” et “Les vengeurs”. Les combinaisons spatiales Starman sont adaptées au porteur et sont livrées avec un casque imprimé en 3D, des gants sensibles au toucher et quelques autres caractéristiques intelligentes.

Elon Musk a assuré à la presse que la combinaison était sans danger dans les chambres à vide. Cependant, la conception mince n’est prévue que pour les activités à l’intérieur du véhicule, en particulier pour une utilisation à l’intérieur de la capsule de transport du Dragon – SpaceX pour le transport de passagers et de marchandises vers l’ISS. Les combinaisons ont été récemment portées lors de la mission Demo 2. On se demande comment va le Starman.

La série Z : la nouvelle génération de combinaisons de la NASA

Nouveau développement de la NASA : les combinaisons de la série Z
Nouveau développement de la NASA : les combinaisons de la série Z

Même si elles ressemblent à ce que porterait Buzz Lightyear, les combinaisons de la série Z font en fait partie d’une nouvelle génération de combinaisons développées dans le cadre du programme Advanced Exploration Systems de la NASA. Le Z-2 est destiné à être utilisé sur d’autres planètes, tandis que son prédécesseur, le Z-1, était une combinaison au corps plus souple testée sur l’ISS l’année dernière. La NASA espère que le Z-2 sera utilisé lors des premiers atterrissages habités sur Mars, et a conçu la combinaison pour qu’elle soit aussi légère et mobile que possible afin d’aider à la collecte de données.

The Aouda.X : Préparations pour un atterrissage sur Mars

La combinaison spatiale Aouda.X
La combinaison spatiale Aouda.X

Un autre groupe d’innovateurs qui ont la planète rouge dans leur ligne de mire sont les membres du Forum spatial autrichien. Ils ont créé le Aouda.X – un simulateur de combinaison spatiale qui peut préparer les astronautes à explorer la surface d’autres planètes.

Le casque a un affichage tête haute, et la combinaison contient des capteurs et des logiciels qui peuvent interagir avec la technologie déjà présente sur Mars, comme les rovers. Bien que la combinaison dans sa forme actuelle ne soit pas adaptée à une utilisation dans l’espace ou sur d’autres planètes, elle permet aux astronautes de se faire une idée de ce qui les attend sur des surfaces étrangères.

Le confortable costume spatial Boeing Blue

Combinaison spatiale Boeing
La combinaison spatiale de Boeing : Boeing Blue

Le “Boeing Blue” a été développé pour les astronautes voyageant vers et depuis des destinations en orbite terrestre basse, comme la Station spatiale internationale. Le “Boeing Blue” est l’itération par Boeing d’une future combinaison spatiale. Cette combinaison spatiale, qui sera dévoilée en 2017, offre à ses porteurs une plus grande mobilité sous pression et est environ 40 % plus légère que les précédentes tenues portées par les astronautes. Le confort est la clé de ce costume. La combinaison sera portée par les passagers du futur vaisseau spatial de Boeing CST-100 Starliner. Il contiendra des couches internes pour garder les astronautes au frais. Le Boeing Blue contiendra également des gants sensibles au toucher afin que les astronautes puissent travailler avec des tablettes dans le vaisseau spatial, à l’instar des combinaisons Starman.

La NASA et l’unité de recherche sur la mobilité non automobile

Artemis Xemu
Graphique d’information Artemis Xemu

En 2019, la NASA a présenté sa nouvelle génération de combinaisons conçues pour le programme Artemis . L’unité de mobilité extravéhiculaire d’exploration, ou xEMU, jouera un rôle important dans les futurs voyages sur la lune, qui sont prévus à partir de 2024. La combinaison spatiale est plus volumineuse que les combinaisons pressurisées portées à l’intérieur du vaisseau spatial et protège celui qui la porte des températures extrêmes sur la lune ainsi que des débris spatiaux et des micrométéorites. Les combinaisons offrent également aux astronautes une plus grande mobilité que les combinaisons spatiales classiques lorsqu’ils mènent des recherches sur la surface lunaire.

SmartSuit : une combinaison spatiale EVA intelligente et mobile pour les missions d’exploration de la prochaine génération

suite intelligente
Smart Suite : le costume intelligent

La NASA finance un projet qui pourrait créer la prochaine génération de combinaisons spatiales. La combinaison fait partie du NASA Innovative Advanced Concepts Program et pourrait être portée par les astronautes voyageant vers des planètes comme Mars et peut-être au-delà. Cette combinaison spatiale EVA de Texas A&M Engineering est dotée d’une peau extensible et auto-réparatrice et peut fournir un retour visuel à son porteur pour identifier les dommages, menaces ou problèmes potentiels de la combinaison. La NASA finance certains projets en dehors de ce monde.