Arthrose, déserts médicaux, eau potable : à quoi vous serviront les travaux de Thomas Pesquet dans l'espace ?

Thomas Pesquet s\'entraîne avec un casque de réalité virtuelle, au Johnson Space Center de la Nasa, le 7 septembre 2016.
Thomas Pesquet s'entraîne avec un casque de réalité virtuelle, au Johnson Space Center de la Nasa, le 7 septembre 2016. (STEPHANE CORVAJA / ESA)

Le spationaute français doit mener de multiples expériences, dont certaines changeront peut-être, à terme, le quotidien des Terriens.

La Station spatiale internationale est un immense laboratoire de recherche, avec vue sur la Terre. Une bonne manière de rappeler que les travaux des occupants de l'ISS servent non seulement à l'exploration de l'espace, mais aussi à améliorer la vie sur notre planète. Sans ces recherches, vous n'auriez ainsi peut-être pas encore de GPS, vous n'auriez pas pu regarder la dernière Coupe du monde de foot disputée au Brésil, les pompiers n'auraient pas de combinaisons ignifugées performantes, et les bébés, pas de couches-culottes absorbantes ni de lait en poudre.

Dans le cadre de la mission Proxima, le Français Thomas Pesquet, ingénieur de bord, participera lui aussi à la recherche scientifique, grâce à des dizaines d'expériences en physiologie, neuroscience, imagerie médicale, ou encore botanique. Franceinfo a sélectionné celles dont les applications pourraient changer la vie des Terriens.

Soigner l'arthrose

C'est désormais bien connu : la vie en impesanteur (ou apesanteur) a des conséquences physiologiques sur les astronautes. La colonne vertébrale s'étire, la masse osseuse réduit, les muscles fondent… Avant son départ, pendant son séjour, et au retour, le corps de Thomas Pesquet est scruté afin d'étudier ces effets.

Dans l'ISS, l'astronaute devra effectuer des exercices précis sur un équipement nommé Mares (Muscle Atrophy Research and Exercise System), sorte d'appareil de musculation. Le but est de pouvoir, un jour, "développer les contre-mesures nécessaires aux vols habités de longue durée", explique le Cnes. Sur Terre, les techniques développées pourraient aider les personnes dans l'incapacité d'utiliser leurs muscles.

L'expérience Cartilage consistera, elle, à évaluer les effets de la micropesanteur sur le cartilage du genou. Dans le domaine spatial, les résultats permettront de lutter contre la dégénérescence cartilagineuse pendant les vols de longue durée. Sur Terre, ils participeront à la recherche de traitements contre les affections articulaires, telles que l'arthrose, et visant par exemple à aider les patients longtemps alités.

Traiter les vertiges

Les impacts de la micropesanteur sur le système nerveux restent mal connus. Le Cnes veut donc évaluer la perte de précision liée à l'absence de gravité. Pour cela, Thomas Pesquet utilisera Manipulandum, "un instrument qui permet de mesurer en 3D la force et le couple appliqués par l'index et le pouce", explique le Cnes. Sur Terre, les conclusions de ces expériences pourraient permettre d'élaborer "des méthodes thérapeutiques pour les personnes atteintes de troubles de la motricité".

Equipé du casque de réalité virtuelle Perspectives, Thomas Pesquet testera également ses réflexes. Cette expérience nommée Grasp permet d'étudier "l'influence de la perception et de l'orientation en micropesanteur, mais aussi de la plasticité du cerveau". Ses conclusions doivent aider les astronautes à s'adapter à la micropesanteur. Sur Terre, cela servira "à l'élaboration de traitements des troubles de l'équilibre".

Par ailleurs, l'étude nommée "Straight-ahead in microgravity" ("droit devant en microgravité") s'intéresse aux modifications des fonctions sensorielles des astronautes et à leur impact sur l'orientation, les mouvements et la locomotion, en vol et au retour. Concrètement, il s'agit d'enregistrer les mouvements des yeux, et de mesurer les mouvements de la tête, du bras et du tronc. Cette expérience trouve également une application terrestre "dans le traitement des troubles vestibulaires", c'est-à-dire des problèmes d'oreille interne qui peuvent provoquer des vertiges.

Trouver le sommeil

Notre horloge biologique, qui repose sur l'alternance entre jour et nuit, est perturbée par l'évolution des styles de vie. Généralisation de l'éclairage et omniprésence des écrans faussent le rapport du corps à la lumière naturelle et peuvent altérer le sommeil. Dans la Station spatiale internationale, les astronautes peuvent observer 16 couchers et levers du Soleil par 24 heures. L'horloge biologique de Thomas Pesquet sera donc étudiée, grâce à des mesures de température et de mélatonine, "l'hormone du sommeil". "L'objectif final est de trouver les conditions idéales au repos pour obtenir une forme optimale en cas de travail de nuit, dans la station spatiale comme sur Terre", détaille le Cnes.

Réaliser des échographies à distance

Depuis les années 1990, plusieurs systèmes d'échographes télé-opérés ont été développés et testés sur Terre puis à bord de l'ISS. Dans le cadre de l'expérience Echo, un équipement plus performant et plus simple doit être testé. Sur Terre, "dans le domaine de la télémédecine, cet échographe télé-opéré amélioré apportera un progrès considérable dans la gestion médicale des zones isolées".

Améliorer les énergies renouvelables

L'expérience Fluidics couvre deux volets d’expériences physiques. Le premier, dédié à l’industrie aérospatiale, doit analyser le phénomène de ballottement des liquides dans les réservoirs des engins spatiaux. L’objectif est d’améliorer le guidage et la précision de ces engins, en particulier des satellites, et de mieux gérer le carburant.

Le second volet de l’expérience concerne l’étude des phénomènes de turbulence d’ondes qui se produisent à la surface des liquides. Sur Terre, elles sont liées, d’une part à la gravité et, d’autre part, à la tension de surface. En observant ce phénomène en micropesanteur, les scientifiques pourront donc se focaliser sur la tension de surface seule.

Cette expérience pourra aider à mieux comprendre le fonctionnement des océans et notamment le phénomène des "vagues scélérates", très hautes et soudaines. Plus largement, les résultats attendus pourraient contribuer à améliorer les systèmes de prévision climatique ou à optimiser l’utilisation des énergies renouvelables océaniques.

Chercher l'eau potable

L'évaluation de la qualité de l'eau est un enjeu constant des vols habités. A bord de l'ISS, la majorité de l'eau utilisée pour se laver, boire et manger provient du traitement des eaux usées. Le système baptisé Aquapad vise à améliorer la rapidité et l'efficacité des analyses de potabilité de l'eau. Le dispositif consiste en un simple coton absorbant sur lequel est injecté 1 ml d'eau. En présence de bactéries, l'astronaute verra apparaître des points de couleur. Une simple photo avec l'application mobile Everywear permettra de calculer automatiquement le nombre de colonies présentes et d'évaluer la potabilité de l'eau.

Les travaux d'Aquapad pourraient avoir plusieurs applications sur Terre, en facilitant l'accès à l'eau potable dans les régions du monde où la question se pose chaque jour. Aquapad pourrait aussi servir à diagnostiquer la qualité de l'eau après des catastrophes naturelles.

Mettre au point des surfaces autonettoyantes

L'expérience Matiss a pour objet de tester des surfaces dites "intelligentes", car elles réagissent à l'approche de bactéries pour les empêcher de se poser, de proliférer et de créer leur biofilm protecteur. L'expérience vise notamment à comprendre les mécanismes d'attachement des biofilms en impesanteur. Le premier objectif de ces travaux est de simplifier les opérations de décontamination pour l'équipage et de donner de nouveaux atouts aux futurs vaisseaux spatiaux, notamment ceux qui emmèneront des humains sur Mars.

Mais au-delà du domaine spatial, ces nouvelles surfaces intelligentes pourraient servir pour équiper les transports en commun, les boutons d'ascenseurs, les hôpitaux et toutes les surfaces sensibles que nous utilisons chaque jour.

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