xEMU : la Nouvelle Combinaison de la NASA

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La NASA a pour objectif de retourner sur la Lune en 2024.

Pour rĂ©ussir ce projet gigantesque, ils ont besoin d’une fusĂ©e (la SLS), d’un atterisseur lunaire ainsi que des combinaisons spatiales.

Dans cet article de blog, nous allons vous présenter la future combinaison de la NASA, la xEMU.

Bonne exploration ! 🚀

L’ancĂȘtre de la combinaison EMU :  l’A7L

L’actuelle combinaison spatiale de la Station spatiale internationale, conçue il y a 40 ans pour les activitĂ©s extravĂ©hiculaires de la navette spatiale, frustrerait tout moonwalker. Tom Jones, un vĂ©tĂ©ran de l’espace, examine comment la NASA va construire une combinaison lunaire Ă  temps pour le retour lunaire prĂ©vu en 2024.🌑

Les combinaisons spatiales A7L de Neil Armstrong et de Buzz Aldrin ont permis la premiĂšre marche sur la Lune, mais prĂ©sentaient des lacunes importantes en termes de flexibilitĂ©, de confort interne, de la maniabilitĂ© des gants et de capacitĂ© de survie. Armstrong, lors d’un dĂ©briefing technique aprĂšs son retour sur Terre, a dĂ©clarĂ© : « Nous devrions amĂ©liorer cette combinaison pour que l’on puisse s’agenouiller et il faudrait travailler davantage sur la mobilitĂ© des gants afin de pouvoir faire plus de chose sur la surface de notre satellite ».

Si le programme Artemis de la NASA rĂ©ussit Ă  renvoyer des astronautes sur la Lune, ces explorateurs auront besoin d’une nouvelle combinaison performante, bĂ©nĂ©ficiant de l’expĂ©rience d’Apollo, de la navette spatiale et intĂ©grant les fruits de plus de deux dĂ©cennies d’investissement technologique de la NASA.

A7l EMU

À gauche : la combinaison spatiale de Neil Armstrong pour Apollo 11.

À droite : Andrew Morgan dans une EMU lors d’une sortie extravĂ©hiculaire depuis l’ISS.

Un passĂ© enrichissant : l’EMU

L’actuelle unitĂ© de mobilitĂ© extravĂ©hiculaire, ou EMU, a Ă©tĂ© conçue Ă  la fin des annĂ©es 1970 pour les sorties dans l’espace depuis la navette spatiale.

Tom Jones a portĂ© une EMU lors de trois sorties dans l’espace depuis la Station spatiale internationale. Il explique que la combinaison est robuste, mais rigide et offre une mobilitĂ© limitĂ©e.

Un astronaute de 73 kg Ă  l’intĂ©rieur pĂšse 145 kg. Cette masse est toujours prĂ©sente dans l’espace, et l’astronaute doit se dĂ©placer et ensuite s’arrĂȘter. Les jambes du scaphandre n’ont pas Ă©tĂ© conçues pour la marche ; sur l’ISS, elles servent simplement d’ancrage pour les reposes-pieds. 

De plus, le tissu extĂ©rieur et les systĂšmes de survie ont Ă©tĂ© conçus pour fonctionner dans le vide spatial, et non sur une Lune ou une surface planĂ©taire poussiĂ©reuse.🌘

Le premier prototype de l’xEMU : la sĂ©rie Z

En 2012, la NASA a commencĂ© Ă  developper la combinaison Z-1. La deuxiĂšme version (Z-2) est apparue quelques temps aprĂšs. Ces premiers prototypes sont les ancĂȘtres de la xEMU.

La nouvelle combinaison de la NASA : la xEMU

Voici une courte vidĂ©o d’introduction sur la combinaison xEMU.

L’objectif de la NASA est donc de « dĂ©velopper une combinaison spatiale de type exploration« , explique par courriel Liana Rodriggs, responsable du projet xEMU du centre spatial Johnson. Des variantes de la conception permettront aux astronautes d’Artemis de marcher sur la lune ou de travailler Ă  l’extĂ©rieur de la passerelle lunaire prĂ©vue ou de l’ISS actuelle. L’agence prĂ©voit de construire trois combinaisons xEMU en interne chez Johnson, Ă  temps pour les essais sur l’ISS et le retour lunaire en 2024.

Le xEMU tirera parti des leçons d’Apollo, des dĂ©cennies d’expĂ©rience de l’EMU Ă  bord de la navette spatiale et de l’ISS, et des essais en laboratoire et sur le terrain des concepts de combinaisons de surface remontant au moins Ă  1989. La nouvelle conception remĂ©diera aux insuffisances de l’EMU de l’ISS, intĂ©grera les progrĂšs en matiĂšre de mobilitĂ© et de systĂšmes de survie et pourra ĂȘtre maintenue dans le vide spatial ou Ă  un avant-poste lunaire.La conception de la phase I de l’xEMU sera destinĂ©e Ă  l’ISS ou Ă  la station lunaire.

Le torse de la combinaison sera une coque en aluminium avec une trappe d’entrĂ©e par l’arriĂšre, comme celle de la combinaison russe Orlan. L’entrĂ©e par l’arriĂšre rĂ©duit les contorsions nĂ©cessaires pour enfiler la combinaison, et les Ă©paules sont inclinĂ©es vers l’avant, s’alignant ainsi plus naturellement avec les bras et les Ă©paules de l’astronaute. En revanche, l’EMU d’aujourd’hui doit ĂȘtre enfilĂ©e en se tortillant par le bas, ce qui oblige les Ă©paules Ă  ĂȘtre tournĂ©es davantage vers la gauche et la droite, une orientation qui a contribuĂ© aux blessures Ă  long terme des Ă©paules des astronautes.👹‍🚀

Artémis xEMU

La phase I de la combinaison des astronautes de la NASA introduira un casque redessiné avec une meilleure visibilité vers le bas et un systÚme intégré de micro et de haut-parleurs, éliminant la « casquette Snoopy » transpirante qui semblait toujours glisser sur les yeux des astronautes. Pour les missions loin de la Terre, le casque pourra également intégrer des infographies projetées affichant les paramÚtres des systÚmes de survie, les procédures et le matériel de référence.

Amy Ross, responsable du sous-systĂšme de pression de la xEMU, a dit que la combinaison de la phase I sera testĂ©e pour la premiĂšre fois Ă  l’extĂ©rieur de l’ISS au milieu de l’annĂ©e 2023. Cette combinaison de test sera un hybride, intĂ©grant le nouveau torse et le systĂšme de survie, mais avec des gants, des jambes et des bottes transfĂ©rĂ©s des EMU actuels. Un astronaute de l’unitĂ© xEMU mettra la nouvelle combinaison Ă  l’Ă©preuve alors qu’il sera accompagnĂ© d’un membre d’Ă©quipage de l’unitĂ© EMU standard de l’ISS.

Un équipement mis à niveau

Les astronautes ne peuvent pas survivre et travailler efficacement Ă  l’extĂ©rieur d’un vaisseau spatial sans un systĂšme de survie portable pour fournir de l’oxygĂšne, alimenter les batteries, refroidir et Ă©liminer le CO2 contenu dans la combinaison.

Le sac Ă  dos PLSS d’aujourd’hui, piĂšge le CO2 en faisant circuler l’air dans une boĂźte de particules d’oxyde d’argent. Cette boĂźte peut Ă©liminer le CO2 pendant huit heures. De retour Ă  l’intĂ©rieur de l’ISS, une chambre de chauffage force les cartouches rĂ©utilisables Ă  libĂ©rer leur CO2, qui est Ă©vacuĂ© par-dessus bord. En revanche, le nouveau PLSS sera dotĂ© d’un absorbeur, constamment renouvelable, composé d’amines (composĂ©s organiques contenant de l’azote).

Un systÚme de refroidissement amélioré

Ensuite, il y a la question du refroidissement. Le PLSS de l’EMU d’aujourd’hui pompe l’eau de refroidissement Ă  travers d’un revĂȘtement intĂ©rieur composĂ© de fins tubes. L’eau qui circule autour du torse et des membres absorbe la chaleur gĂ©nĂ©rĂ©e par le travail de l’astronaute et le mĂ©tabolisme cellulaire. Cette eau chauffĂ©e circule dans un sublimateur situĂ© dans le sac Ă  dos, oĂč la source d’eau sĂ©parĂ©e s’Ă©coule dans un bloc de mĂ©tal poreux, oĂč elle refroidit et gĂšle en se sublimant directement en vapeur dans le vide spatial. Cette glace formĂ©e par sublimation refroidit l’eau chauffĂ©e de la combinaison, qui recircule ensuite pour refroidir l’astronaute.💩

Cependant, les minuscules pores de ce sublimateur et le sĂ©parateur air-eau sont sensibles aux impuretĂ©s de l’eau ; l’obstruction peut entraĂźner une perte de refroidissement et mĂȘme forcer l’eau Ă  pĂ©nĂ©trer dans le casque.

Le xEMU PLSS rĂ©sout ce problĂšme et Ă©vite d’avoir recours Ă  une alimentation en eau sĂ©parĂ©e en laissant une partie de l’eau du revĂȘtement de refroidissement s’Ă©vaporer directement dans l’espace Ă  travers une membrane permĂ©able. Ce dispositif est appelĂ© « SWME« . Le SWME « a dĂ©jĂ  passĂ© des centaines d’heures en tests et n’est pas aussi sensible Ă  la qualitĂ© de l’eau », explique M. Ross.

Si son Ă©quipe peut atteindre la qualitĂ© de fabrication requise, le SWME devrait ĂȘtre un refroidisseur fiable et robuste qui fonctionne dans l’espace et dans la fine atmosphĂšre de Mars.

Direction Lune pour la combinaison xEMU

Voici la présentation complÚte de la nouvelle combinaison spatiale de la NASA.

La combinaison de la phase II (pour la surface lunaire) est dĂ©veloppĂ©e en parallĂšle avec la phase I. L’Ă©quipe industrielle de la NASA prĂ©voit d’adapter la conception de la phase I pour la surface de la Lune en ajoutant un revĂȘtement sur la partie infĂ©rieure du corps qui offrira une mobilitĂ© de surface beaucoup plus grande que la conception d’Apollo. « Nous travaillons sur des prototypes de combinaisons depuis au moins 1989, ce qui nous donne une bonne idĂ©e de la maniĂšre dont ces composants peuvent ĂȘtre assemblĂ©s. Nous nous baserons sur ce que nous avons – probablement une hanche Ă  deux roulements avec des matĂ©riaux souples entre les deux roulements qui vous permettront de marcher comme vous le souhaitez », explique M. Ross.

Les moonwalkers devraient ĂȘtre capables de marcher, sauter, s’accroupir, se pencher et mĂȘme de s’agenouiller sur la surface lunaire. Mais Ross dit que « mettre une coquille sur un humain et lui demander de se dĂ©placer comme un humain est un grand dĂ©fi. Nous ne serons probablement jamais capables de faire des sauts pĂ©rilleux en arriĂšre« .🌑

Bloquer la poussiĂšre lunaire

En plus des protections au niveau des jambes, la nouvelle combinaison de la NASA aura besoin d’un revĂȘtement de protection environnementale, une couche externe pour protĂ©ger le porteur des extrĂȘmes thermiques, des micromĂ©tĂ©orites et de l’intrusion de la poussiĂšre. Les combinaisons Apollo ont Ă©tĂ© rapidement dĂ©gradĂ©es par des grains de poussiĂšre microscopiques s’infiltrant dans les mĂ©canismes de leurs articulations.

La couche de protection extĂ©rieure blanche de l’EMU actuelle est constituĂ©e d’un tissu orthopĂ©dique, un mĂ©lange de Gore-Tex, de Kevlar et de Nomex. Selon M. Ross, l' »Ortho-Fabric » est un matĂ©riau tissĂ© plein de trous – ce n’est pas ce que vous voulez pour repousser la poussiĂšre. Son Ă©quipe cherche des revĂȘtements texturĂ©s et bio-inspirĂ©s, comme les petits poils autonettoyants des pieds de geckos, pour aider Ă  repousser la poussiĂšre.

Gants et bottes renforcés

Les gants de la phase VI de l’ISS EMU, comme ceux que portait Tom Jones Ă  la Station spatiale internationale, ne sont pas parfaits, mais ils ont assez de dextĂ©ritĂ© pour les premiĂšres missions lunaires.👹‍🚀

Pour les transfĂ©rer sur les nouvelles combinaisons, il faut ajouter une couche extĂ©rieure supplĂ©mentaire pour les missions scientifiques lunaire. Quant aux bottes, des annĂ©es d’essais sur le terrain sur des prototypes de combinaisons ont donnĂ© Ă  l’Ă©quipe un coup de pouce pour leur conception.

Combinaison xEMU

Un calendrier serré pour le projet xEMU

En 2023, le projet xEMU doit livrer trois unitĂ©s de vol : deux pour le premier alunissage d’Artemis en 2024 et une pour la dĂ©monstration de la nouvelle combinaison sur l’ISS. Rodriggs, le chef de projet, affirme que les essais de l’ISS en 2023 pourraient « s’Ă©tendre jusqu’Ă  un an afin de prouver les capacitĂ©s du xEMU ». Elle prĂ©cise que les deux combinaisons xEMU pour le retour sur la Lune seront terminĂ©es au dĂ©but de l’annĂ©e 2023.🚀

Pour respecter ce calendrier, Mme Rodriggs a sous sa direction 45 employĂ©s et 170 entrepreneurs, une Ă©quipe qui continuera de s’agrandir au fil des mois pour intĂ©grer les nouvelles capacitĂ©s des combinaisons et respecter l’Ă©chĂ©ance d’Artemis.

Il y a dĂ©ja des dizaines d’entreprises rĂ©parties dans tout les USA qui dĂ©veloppent des composants pour l’xEMU. AprĂšs les tests en orbite et la mission initiale de retour sur la Lune, la NASA prĂ©voit de rechercher un ou plusieurs partenaires industriels au sein de cette Ă©quipe pour construire plusieurs combinaisons et les entretenir sur l’ISS et lors de futures expĂ©ditions lunaires et sur Mars.

La combinaison xEMU a un belle avenir

xEMU Concept Artist

Concept d’un artist, Nasa.

La NASA tente depuis une vingtaine d’annĂ©es de mettre en place une nouvelle combinaison spatiale, efforts qui ont Ă©tĂ© bloquĂ©s par manque de financement (pour des raisons majoritairement politiques). L’argent est toujours le facteur critique dans l’industrie spatiale. Cependant, dit Ross, « Aujourd’hui, notre situation financiĂšre a changĂ©. La boĂźte budgĂ©taire s’ouvre, et nous avons suffisamment de ressources pour donner la confiance nĂ©cessaire afin de respecter le calendrier. La NASA est sĂ©rieuse et veut le faire – et le faire Ă  temps ».🌑

 

En espĂ©rant que vous avez appris tout ce qu’il fallait savoir sur la combinaison spatiale xEMU.

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À bientît chez Le Petit Astronaute ! 🚀

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