Quel est une combinaison spatiale?
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Il existe trois types de combinaison spatiale : Il s'agit du premier type de combinaison spatiale développé au début de l'ère spatiale, lorsqu'aucune activité spatiale extravéhiculaire n'était incluse dans les missions. Leur objectif est de protéger le membre de l'équipage du vaisseau spatial d'une décompression accidentelle ou d'une contamination de l'atmosphère de la cabine par un produit toxique. Elle doit permettre une évacuation dans l'urgence du vaisseau et la survie une fois la cabine évacuée. Elle est portée en particulier durant le lancement jusqu'à la mise en orbite ainsi que durant la rentrée atmosphérique du vaisseau. Compte tenu de ces objectifs, elle doit être légère et peu encombrante. Enfin, le confort de la combinaison est très important notamment l'absence de parties rigides, car l'astronaute subit des accélérations importantes (jusqu'à si le déroulement du lancement ou de la rentrée se passent mal) et le vaisseau est soumis à d'importantes vibrations. Ces combinaisons incluent notamment une réserve d'oxygène, un système de refroidissement avec circuit liquide, un système de communications, une bouée permettant à l'astronaute de flotter en cas d'amerrissage, des équipements de survie (lampe flash, fusée de détresse, etc.) et éventuellement un parachute ou au moins un système permettant d'en accrocher un. La combinaison spatiale russe Sokol utilisée à bord des vaisseaux Soyouz et l'ACES portée par l'équipage de la Navette spatiale américaine sont les représentants les plus récents de ce type de combinaison spatiale. Les combinaisons spatiales destinées aux activités extra-véhiculaires sont utilisées exclusivement durant les sorties dans l'espace ou sur la Lune ou à terme sur d'autres corps planétaires. Leurs caractéristiques peuvent varier en fonction de la mission précise que l'astronaute doit remplir mais elles comprennent toutes un système de protection thermique efficace contre des températures pouvant aller de à +, une protection contre les rayons cosmiques et les micrométéorites, un éclairage, des points d'accrochage pour les outils. Ce type de combinaison doit permettre à l'astronaute de conserver une grande mobilité sans devoir exercer en permanence des forces trop importantes. Dans la Station spatiale internationale, Russes (combinaison Orlan) comme Américains (EMU) utilisent ce type de combinaison spatiale qui comprend un torse rigide et au niveau des articulations des joints avec roulements à billes qui accroissent la mobilité du porteur. Le poids de ces combinaisons comme la présence de nombreux points de contact durs interdisent leur utilisation durant les phases de lancement ou de rentrée atmosphérique. Ce type de combinaison est apparu relativement tardivement : en 1971 pour les Russes (Orlan D) et en 1983 pour les Américains (EMU). Les combinaisons adaptées aux deux usages ont été utilisées au début de l'ère spatiale pour faire face aux contraintes d'encombrement et de masse qui ne permettaient pas l'emport de deux combinaisons pour un même membre d'équipage. Les combinaisons spatiales A7L du programme Apollo sont de ce type. Elles présentent l'inconvénient d'être inconfortables pour les astronautes durant les phases d'accélération et constituent un handicap par leur encombrement et leur poids en cas d'évacuation d'urgence du vaisseau spatial. Pour les raisons énoncées, ce type de combinaison spatiale n'est plus utilisé depuis les années 1970 par les Russes comme par les Américains. Toutefois dans le cadre de futures missions vers la Lune ou Mars, le recours à ce type de combinaison spatiale pourrait revenir à l'ordre du jour pour répondre aux capacités d'emport limitées des vaisseaux spatiaux utilisés.
Combinaison spatiale
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La combinaison spatiale OCSS (") est portée par les astronautes dans le vaisseau Orion durant le décollage et la phase de rentrée atmosphérique. Étanche (elle comporte un casque), elle permet de survivre en cas de décompression accidentelle et est traditionnellement de couleur orange pour faciliter le repérage des astronautes après leur amerrissage à la suite de leur retour sur Terre. Ses caractéristiques sont proches de celles des combinaisons spatiales utilisées pour les missions vers la station spatiale internationale. Mais contrairement à celles-ci chaque combinaison spatiale est taillée aux dimensions exactes de son porteur. Les zones de frottement ont été retravaillées, les gants permettent un meilleur toucher et les bottes fournissent une meilleure protection contre le feu tout en étant plus confortable.
Programme Artemis
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Une combinaison spatiale est un équipement utilisé pour assurer la survie d'une personne dans le milieu spatial. L'environnement spatial est caractérisé principalement par un vide presque total et de grandes variations de température. La combinaison spatiale est portée par les astronautes lors des sorties dans l'espace ou à la surface d'autres corps célestes (Lune) mais également à l'intérieur de véhicules spatiaux pour faire face à une dépressurisation accidentelle. Pour permettre la survie, une combinaison spatiale doit fournir de l'oxygène, évacuer le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau expirés, et assurer une protection thermique tout en autorisant une mobilité maximale. Généralement à ces fonctions s'ajoutent un système de communications, une protection au moins partielle contre les rayons cosmiques et les micrométéorites et la possibilité pour son occupant d'absorber des liquides. En 1935 l'espagnol Emilio Herrera réalise un prototype dans les ateliers du Cercle des Montgolfières de Guadalajara et dans le Laboratoire d'aérodynamique des Quatre-Vents, qui comprenait un microphone, un ensemble à respirer antivapeur, des thermomètres, des baromètres et plusieurs outils pour mesurer et prélever des échantillons. Des progrès importants ont été réalisés avec de la première combinaison spatiale SK-1 portée par Youri Gagarine : les combinaisons spatiales modernes comme l'EMU de la NASA ou la combinaison russe Orlan permettent à leurs occupants de travailler à l'assemblage de la Station spatiale internationale dans le cadre de sorties dépassant . Au cours du programme Apollo les astronautes américains ont réalisé des excursions sur le sol lunaire d'une durée équivalente avec leur combinaison spatiale A7L. Les combinaisons spatiales modernes combinent des parties rigides (torse, casque) avec des parties souples. Ces dernières sont constituées de plusieurs couches ayant chacun un rôle dédié : support d'un circuit refroidissement à eau, enceinte étanche, isolation thermique. Les recherches sur les combinaisons spatiales se poursuivent pour améliorer la mobilité du porteur limitée par la combinaison pressurisée malgré la présence de soufflets, réduire l'encombrement et relever le défi des futures missions d'exploration des planètes.
Combinaison spatiale
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D'où l'importance de la combinaison spatiale. Cet équipement fournit à l'astronaute l'oxygène, évacue le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau expirés et assure une protection thermique tout en autorisant une mobilité maximale. Généralement à ces fonctions s'ajoutent un système de communications, une protection au moins partielle contre les rayons cosmiques et les micrométéorites et la possibilité pour son occupant de boire. Des progrès importants ont été réalisés depuis la réalisation de la première combinaison spatiale SK-1 portée par Youri Gagarine : les combinaisons spatiales modernes comme l'EMU de la NASA ou la combinaison russe Orlan permettent à leurs occupants de travailler à l'assemblage de la Station spatiale internationale dans le cadre de sorties dépassant 8 heures. Lors du programme Apollo, les Américains ont exploré le sol lunaire d'une durée équivalente avec leur combinaison spatiale A7L. Les combinaisons spatiales modernes combinent des parties rigides (torse, casque) avec des parties souples. Ces dernières sont constituées de plusieurs couches ayant chacune un rôle dédié : support d'un circuit de refroidissement à eau, enceinte étanche, isolation thermique... Les recherches sur les combinaisons spatiales se poursuivent pour améliorer la mobilité du porteur, limitée par la combinaison pressurisée malgré la présence de soufflets, réduire l'encombrement et relever le défi des futures missions d'exploration des planètes.
Sortie extravéhiculaire
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Les fonctions principales de la combinaison spatiale sont donc de fournir de l'oxygène, un environnement pressurisé à l'astronaute, de réguler sa température, le taux d'humidité et enfin de résister aux micrométéorites ainsi qu'aux rayonnements solaires (lumière, chaleur, UV) et aux rayons cosmiques. Par ailleurs la combinaison doit permettre à son utilisateur de conserver suffisamment de mobilité pour remplir ses tâches. Cette dernière contrainte constitue un des objectifs les plus difficiles à atteindre car une combinaison pressurisée portée dans le vide est rendue rigide par l'absence de pression extérieure.
Combinaison spatiale
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Les agences spatiales cherchent à intimement faire converger dans une combinaison qui pourrait évoluer vers un exosquelette 3 technologies (matériaux avancés, biomimétique et TIC) de manière à produire des combinaisons plus légères et fiables, permettant une meilleure mobilités et un bon confort thermique par une émissivité mieux contrôlée (par exemple pour l'exploration de Mars), tant pour la vie dans une station spatiale que pour les sorties extérieures.
Combinaison spatiale
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Il est exclu de maintenir une pression atmosphérique identique à celle de la Terre dans une combinaison spatiale. En effet dans le vide une combinaison sous cette pression est complètement rigide et interdit pratiquement tout mouvement des membres. Par ailleurs l'emport d'azote complique le système de support de vie portable qui doit être le moins encombrant possible. Toutes les combinaisons spatiales, qu'elles soient russes ou américaines, utilisent une atmosphère d'oxygène pur avec une pression nettement inférieure à 1 atmosphère pour permettre une certaine mobilité. Ainsi en ce qui concerne les combinaisons spatiales utilisées pour les sorties dans l'espace depuis la Station spatiale internationale, la pression dans la combinaison EMU américaine est de 0,3 atmosphère (300 hectopascals) alors que la combinaison russe Orlan a une pression de 0,4 atmosphère (400 hectopascals) et est donc théoriquement plus rigide à l'usage. Il résulte de cette caractéristique et d'une approche différente des risques d'accident de décompression un temps de préparation avant les sorties extra-véhiculaires très différents : un cosmonaute russe se prépare en respirant durant une demi-heure de l'oxygène sous une pression identique à celle de sa combinaison spatiale ce qui correspond pratiquement au délai nécessaire pour enfiler sa tenue ; un astronaute utilisant l'EMU doit par contre se préparer en respirant durant 4 heures l'oxygène sous pression réduite.
Combinaison spatiale
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La combinaison SK-1 est la première combinaison spatiale soviétique. Elle est utilisée dans le cadre du programme Vostok (1961–1963) en particulier par Youri Gagarine, premier homme à être allé dans cet espace. Cette combinaison spatiale intra-véhiculaire pressurisée est utilisée au lancement et à l'atterrissage. Lors du retour sur Terre le cosmonaute s'éjecte du vaisseau à haute altitude et atterrit en parachute. La combinaison est conçue pour lui permettre de survivre à un amerrissage. Elle a une masse d'un vingtaine de kilogrammes. Alexei Leonov effectue le dans le cadre de la mission Voskhod 2 la première sortie extra-véhiculaire dans l'espace de tous les temps équipé d'une combinaison Berkut. Celle-ci est la première combinaison spatiale mixte (intra-véhiculaire/extra-véhiculaire). La combinaison pressurisée avec deux réglages (0,27 et 0,4 atmosphère) a une masse de . Un paquetage dorsal d'une vingtaine de kilogrammes comprend une réserve d'oxygène de 45 minutes. La combinaison spatiale est développée en même temps que le vaisseau Soyouz pour les sorties extra-véhiculaires. Un système de cordes et de poulies est utilisé pour pallier les problèmes de mobilité rencontrés par Leonov. Elle n'est utilisée qu'une seule fois durant le vol conjoint de Soyouz 4 et Soyouz 5 au cours duquel les équipages ont échangé leur véhicules. Durant une longue période, s'étendant de 1963 jusqu'à l'accident de Soyouz 11, les cosmonautes soviétiques ne portent plus de combinaisons spatiales pour des raisons d'encombrement. La mort de l'équipage de Soyouz 11 à la suite d'une dépressurisation accidentelle de la cabine remet en cause ce choix. La combinaison spatiale intra-véhiculaire Sokol est utilisée pour la première fois dans le cadre du vol Soyouz 12 le dans sa version K. Plusieurs versions sont développées par la suite. La version actuelle, Sokol-KV2, a une masse de et est pressurisée avec une pression de 0,4 atmosphère. L’approvisionnement en oxygène s'effectue par un tuyau ombilical. La combinaison est développée pour l'équipage de la navette spatiale Bourane. Cette combinaison spatiale intra-véhiculaire permet aux cosmonautes en cas de défaillance de la navette de s'éjecter jusqu'à une altitude de . Son fonctionnement a été testé à plusieurs reprises dans le cadre de vols non habités mais elle n'a été utilisée qu'une seule fois au cours de l'unique vol de la navette Bourane en 1988. L'Union soviétique développe à la fin des années 1960 dans le cadre de son programme de mission vers la Lune la combinaison spatiale extra-véhiculaire Orlan pour permettre des sorties à la surface lunaire. Aucune tenue du modèle relativement léger () développé ne sera utilisée mais une nouvelle version (D) de cette combinaison spatiale est portée pour la première sortie extra-véhiculaire effectuée par l'équipage de la station spatiale Saliout 6 en . Plusieurs modèles se succèdent : D (utilisée à bord de Saliout 6 et 7 entre 1977 et 1984), DM (Saliout 7 et Mir entre 1985 et 1988), DMA (Mir entre 1988 et 1997), M (Mir et Station spatiale internationale entre 1999 et 2009) et enfin MK depuis 2009. Tous ces modèles sont pressurisés à 0,4 atmosphères. Leur poids est passé progressivement de (Modèle D) à et l'autonomie de 5 heures à 7 heures.
Combinaison spatiale
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La combinaison spatiale xEMU (") est portée par les astronautes durant leurs sorties extravéhiculaires à la surface de la Lune. De nombreuses améliorations ont été apportées par rapport aux combinaisons spatiales portées par les équipages de la Station spatiale internationale lors de leurs sorties dans l'espace et aux combinaisons des astronautes du programme Apollo. La combinaison est mieux protégée contre la contamination corrosive de la poussière lunaire. La miniaturisation de l'électronique a permis de dupliquer la plupart des systèmes vitaux ce qui permet de réduire les risques et d'envisager des sorties de plus longue durée. Elle est capable de résister à des températures extrêmes comprises entre et . L'xEMU permet une meilleure agilité grâce à des articulations repensées qui limitent également les efforts fournis par l'astronaute. Le nouveau système micro/écouteurs, amélioré pour une meilleure qualité audio, permet de supprimer l'inconfortable "casquette snoopy". Les astronautes enfilent la combinaison spatiale en rentrant par une porte située à l'arrière de celle-ci reprenant le dispositif des combinaisons russes Orlan.
Programme Artemis
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Afin de préserver l'intégrité physique de l'astronaute durant une activité extra-véhiculaire (souvent abrégée en EVA, sigle pour ), la combinaison spatiale doit fournir :
Combinaison spatiale