Les 100 premiers jours de la mission Alpha !

Recherche scientifique

Le récapitulatif des expériences menées par Thomas au cours des 100 premiers jours de sa mission spatiale permet de se rendre compte de la diversité et du volume de la recherche effectuée dans les laboratoires de la Station spatiale internationale. La liste ci-dessous n’est pas tout à fait exhaustive ; certaines expériences mineures demandant moins de temps de travail ne sont pas mentionnées.

Biologie et biotechnologie

Les expériences Grip et Grasp

Pour Thomas, la première expérience européenne à grande échelle lui était déjà familière : il a installé l’équipement nécessaire à Grip et Grasp lors de sa mission Proxima en 2017 et a préparé le matériel permettant aux participants de tester la façon dont ils évaluent les distances lorsqu’ils saisissent des objets. Quatre ans - et de nombreux tests réalisés - plus tard, il mène lui-même l’expérience avec un casque de réalité virtuelle et saisit des objets tandis que des capteurs de mouvement enregistrent le mouvement et la vitesse de son bras.

 

Grip et Grasp sont des 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. Il s’agit de mieux comprendre comment fonctionne notre système vestibulaire, qui nous permet de conserver l’équilibre, ainsi que ses relations aux autres organes sensoriels.

Les résultats pourraient améliorer le traitement sur Terre des patients connaissant une perte de la fonction vestibulaire, ainsi que contribuer à la conception d’interfaces tactiles dans le cadre des futures missions d’exploration spatiale lointaine. Cette recherche vise également à identifier des risques potentiels pour les astronautes lors du passage à un environnement soumis à un autre niveau de gravité, comme lors d’un atterrissage sur Mars.

Myotones

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 a effectué deux sessions de cette expérience avec l’astronaute de la NASA Megan MacArthur. Les mesures prises au dos, bras et jambes seront comparées à celles relevées avant et après le séjour spatial afin de voir comment leurs muscles ont évolué au cours de leur mission.

Au total, 12 astronautes prendront part à cette expérience 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.

Plant Water Management

Thomas a travaillé sur le système américain de gestion de l’eau des plantes, Plant Water Management, et a pris part à l’expérience de la NASA Advanced Plant Experiment-07. Cette dernière examine dans quelle mesure l’impesanteur et d’autres facteurs environnementaux liés à un séjour spatial ont un effet sur les plantes au niveau de l’expression des gènes.

Des vers dans l'espace

L’expérience Molecular Muscle-2 cherche à comprendre pourquoi les astronautes perdent une partie de leur masse musculaire dans l’espace. Cette perte peut avoir un effet sur leur capacité à travailler dans l’espace sur le long terme. Après six mois en impesanteur, les astronautes peuvent perdre jusqu’à 40% de leur masse musculaire.

De minuscules vers, appelés C. elegans et qui ne peuvent être observés clairement qu’au microscope, partagent avec les êtres humains certaines caractéristiques biologiques essentielles. Les observer à bord de la Station spatiale permet d’examiner les effets de l’impesanteur, tels que la modification des muscles et la capacité du corps à utiliser l’énergie.

Comprendre les causes de la perte musculaire dans l’espace permettra d’aider à mieux comprendre le phénomène de perte due au vieillissement, et l’expérience pourrait également améliorer le traitement de maladies telles que le diabète.

Oral Biofilms

Cette expérience américaine 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.

Physique

Bulles spatiales

Il n’est pas facile d’observer sur Terre le comportement de la mousse parce que le mélange de gaz et de liquide est soumis à la gravité terrestre. Cette dernière tire le liquide entre les bulles vers le bas, entraînant l’éclatement des plus petites d’entre elles et le grossissement des plus grosses, et ainsi inévitablement la disparition de la mousse qui revient à son état liquide initial.

Dans l’espace, la mousse est donc beaucoup plus stable, ce qui permet d’étudier plus aisément son comportement. L’expérience Foam-Coarsening, commencée l’année dernière, a pour objectif de trouver de meilleures applications aux mousses sur Terre, comme dans les domaines de la production alimentaire, des constructions légères en aéronautique, ou encore les matériels de radiologie des hôpitaux.

Les cartouches utilisées pour l’expérience contiennent un mélange de savon et d’eau, et les bulles sont générées par le mouvement d’un piston à grande vitesse. La mousse est observée pendant une période pouvant aller jusqu’à plus de 100 heures, au cours de laquelle les bulles grossissent mais diminuent en nombre. Les observations sont effectuées grâce au laser et à des caméras haute résolution.

SUBSA

L’expérience SUBSA de la NASA consiste à couler des alliages métalliques dans l’espace pour observer les cristaux qui se forment, et ce dans l’espoir de développer des alliages de métaux plus légers et solides sur Terre.

Fluidics

Cette expérience proposée par le CNES cherche à mieux comprendre le mouvement en impesanteur des fluides dans un compartiment, afin de concevoir des satellites capables d’utiliser plus efficacement le carburant et donc d’allonger leur durée de vie. Dans un registre très différent, les sphères remplies de liquides de Fluidics permettent également d’étudier les turbulences d’onde. Sur Terre, la gravité et la tension de surface influencent la manière dont une force se dissipe en vagues ou en ondulations. Dans l’espace, sans le facteur gravité, les chercheurs peuvent se concentrer sur les forces en surface.

L’expérience consiste en trois petites sphères transparentes placées dans une centrifugeuse. Une sphère, remplie d’eau colorée distillée, est dédiée à l’étude de la turbulence d’onde. Les deux autres contiennent un liquide spécial à faibles viscosité et 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 sur le climat de notre planète.

In-Space4

In-Space4 est une expérience de la NASA en science des matériaux s’intéressant 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.

Cristaux de protéines

L’expérience de la NASA Crystal Growth-2 s’intéresse à la croissance des cristaux dans l’espace. En impesanteur, sans la contrainte de leur poids, les cristaux sont plus grands et plus clairs, ce qui permet aux chercheurs de mieux adapter les médicaments exactement aux zones des protéines sur lesquelles ils doivent agir.

Recherche humaine

Prises d’échantillons et bilans médicaux divers

Les astronautes prennent régulièrement des échantillons à destination de leurs médecins et des chercheurs sur Terre. 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.

TIME

Cette expérience utilise la réalité virtuelle pour établir si le temps de réaction et la perception temporelle changent lors d’un séjour sur la Station spatiale internationale. On estime que les perceptions spatiales et temporelles partagent les mêmes processus neuraux, et les chercheurs 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.

Dreams

A travers un bandeau innovant doté de petits capteurs ECG, l’expérience Dreams, proposée par le CNES, s’intéresse au sommeil de Thomas soumis aux facteurs impesanteur et isolation. Les données neuroscientifiques collectées aideront à préparer les futures missions de longue durée vers la Lune et Mars.

Démonstrations technologiques

Pilote

L’expérience Pilote proposée par le CNES a recours à la réalité virtuelle pour établir de nouvelles manières de fournir un retour tactile et visuel aux astronautes lors d’opérations robotiques. Un casque dédié et un levier de commande haptique permettent de recréer la sensation de pression et de toucher mobilisées lors du maniement d’un bras robotique. Toujours avec ce dispositif, Thomas a également simulé un vol de drone qu’il devait guider virtuellement à travers une série d’obstacles.

Les résultats permettront d’améliorer les compétences en opérations robotiques des astronautes sur la Station, mais également en vue de commander à distance un rover à la surface de la Lune et de Mars.

 

Télémaque

Télémaque est une pince acoustique développée par le CNES visant à être capable de manipuler avec une grande précision de petits objets, sans aucune interaction physique, grâce à des ultrasons. Son principe de vortex acoustique a été testé dans l’espace pour la toute première fois par Thomas. Cette expérience en recherche fondamentale devrait ouvrir la voie à de nombreuses applications, notamment pour manipuler des produits dangereux en impesanteur ou sur Terre, ou encore en médecine, par exemple pour éliminer des calculs rénaux ou administrer des médicaments avec un ciblage précis.

Nanosatellites

Thomas a préparé le lancement de deux nanosatellites depuis la plateforme dédiée de la Station. Le premier, développé par l’Université de Manchester, est dédié à des tests en aérodynamisme en orbite basse terrestre. Le second, sous la direction de l’école américaine Robertsville, a pour but la surveillance des feux de forêts.

Everywear

L’application française Everywear, inaugurée lors de la mission Proxima, se veut une solution tout-en-un pour les astronautes dans l’espace. En lien avec les dispositifs connectés utilisés sur la Station, cette démonstration technologique rassemble et présente aux usagers de nombreuses informations. Thomas s’en est servi pour enregistrer son apport calorique.

Impression 3D

La Station spatiale internationale est équipée d’une imprimante 3D et Thomas s’en est servi pour produire une pièce pour la maintenance des nouveaux sanitaires.

Appareil de communication

Thomas a installé un nouvel appareil de radio-télécommunication plus léger et plus maniable que ceux utilisés jusque-là à bord la Station.

Immersive Exercise

Les astronautes passent deux heures par jour à faire du sport sur des équipements dédiés afin de compenser la perte de masses musculaire et osseuse à laquelle ils sont confrontés. Le confinement et l’environnement inchangé de la Station rendent ces exercices quotidiens très répétitifs, entraînant une baisse de motivation. L’expérience Immersive Exercise, proposée par le CNES, vise à rompre cette monotonie grâce à la réalité virtuelle. Le casque permet aux astronautes de pédaler dans des espaces virtuels, tels que dans les rues de Paris ou en forêt. Thomas a testé la technologie sur le vélo d’exercice de la Station. 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 des futures missions de longue durée.

Sorties dans l’espace

Thomas a effectué trois sorties dans l’espace aux côtés de l’astronaute de la NASA Shane Kimbrough. L’objectif, délicat mais atteint, était d’installer deux nouveaux panneaux solaires à l’extérieur de la Station, avec à chaque fois Thomas dans le rôle de leader.

Episode 1

Lors de la première sortie dans l’espace, le 16 juin, Shane et Thomas ont récupéré les panneaux solaires, les ont libérés de leur support et les ont déplacés vers le site d’installation situé sur le côté bâbord de la Station.

Au cours de la première sortie dans l’espace de cette saison, le mercredi 16 juin, un léger problème technique de sa combinaison spatiale a contraint Shane à retourner dans le sas et à redémarrer son module d’affichage et de contrôle. Ce module fournit aux astronautes des informations continues sur la pression, la température et d’autres données vitales lors d’une sortie dans l’espace. Bien que le redémarrage ait réussi et que Shane n’ait couru aucun danger, ce contretemps a retardé le travail du duo, les empêchant de terminer l’installation du premier nouveau panneau solaire comme prévu. La sortie dans l’espace s’est terminée après 7 heures et 15 minutes.

Les responsables de la mission ont rapidement ajusté le planning de la Station spatiale et, le 20 juin, Shane et Thomas ont de nouveau enfilé leur combinaison spatiale pour leur quatrième sortie ensemble. Cette fois-ci, il s’agissait de terminer l’installation du premier nouveau panneau solaire et de prendre de l’avance sur l’installation du second.

 

Episode 2

Au cours de cette sortie dans l’espace, le duo a déplié les tubes dans lesquels les panneaux solaires sont enroulés pour le transport, les a alignés, a connecté les câbles de données et les a fixés au support de montage. La connexion des lignes électriques doit être effectuée pendant la nuit orbitale, par précaution, pour éviter tout risque d’électrocution.

Alors que Thomas et Shane attendaient la tombée de la nuit, les lumières et la caméra du casque de Shane se sont partiellement détachées de son casque, mais Thomas a pu les rattacher au moyen de fil de fer.

La sortie dans l’espace s’est ensuite déroulée sans problème. Shane et Thomas ont connecté le nouveau panneau solaire, ont surveillé son déploiement et préparé l’installation du deuxième nouveau panneau solaire. La deuxième sortie dans l’espace a duré 6 heures et 28 minutes, et le duo est revenu au sas à 20 h 10 CEST.

 

Episode 3

Le 25 juin, le duo a effectué une troisième et dernière sortie dans l’espace pour terminer l’installation de la deuxième paire de nouveaux panneaux solaires. Cette sortie s’est déroulée sans problème et les deux nouveaux panneaux solaires sont fonctionnels et alimentent la Station spatiale en électricité.

Ce sont des panneaux de conception identique qui permettront d’alimenter Station Gateway qui sera construite en orbite autour de la Lune - le prochain avant-poste dans l’espace des agences qui gèrent la Station spatiale internationale.

Thomas a maintenant passé exactement 33 heures en sorties dans l’espace, toutes avec Shane, au cours de deux missions spatiales.

Capsules, cargos et laboratoire

Au cours des premiers mois de la mission, l’arrivée et le départ de sept engins et vaisseaux spatiaux aux fonctions très diverses a rythmé l’emploi du temps des astronautes. 

Le premier voyage qui a concerné Thomas est bien sûr celui de la capsule Crew-2, son propre équipage : décollage le 23 avril 2021 à 11h49 et 2 secondes (heure de Paris) depuis Cap Canaveral en Floride, aux côtés des américains Shane Kimbrough et Megan MacArthur et du japonais Aki Hoshide, pour un amarrage à la Station spatiale internationale le lendemain à 11h08.

La capsule Crew-1 de SpaceX a ensuite quitté la Station le 2 mai au matin, avec à son bord 4 astronautes ayant effectué un séjour de six mois.

Le 21 juillet, l’équipage de Thomas a à nouveau revêtu le scaphandre de SpaceX afin de relocaliser leur capsule sur un autre port d’amarrage de la Station, libérant leur place en vue de l’arrivée du Starliner de Boeing, un tout nouveau vaisseau commercial. 

De nombreux cargos de ravitaillement se sont succédés aux ports d’amarrage de la Station, amenant chacun leur lot d’échantillons et d’équipements scientifiques ainsi que de la nourriture. Certains sont conçus pour revenir sur Terre avec le matériel nécessaire au suivi des expériences, d’autres se consument intégralement dans l’atmosphère à leur départ, permettant par là même de détruire intégralement les déchets qui y sont entreposés expressément. La logistique associée à leur arrivée et départ mobilise les astronautes à chaque fois. 

 

Voici les cargos concernés par la période des 100 premiers jours de la mission :

• Le Cygnus NG-15, parti le 29 juin
• Le Progress MS-17 78P, arrivé le 01/07
• Le Dragon SpaceX-22, parti le 08/07
• Le Progress MS-16 77P, parti le 26 juillet

Ce dernier cargo a emporté avec lui le module Pirs, qui a servi avec succès de port d’amarrage pendant 20 ans. Celui-ci a été désamarré en vue de l’arrivée du laboratoire russe MLM, aussi appelé Nauka, et sur lequel est placé le bras robotique européen ERA. Nauka s’est amarré à la Station le 29 juillet après-midi.

Maintenance

Les activités de maintenance ne manquent pas sur la Station qui est faite de nombreux modules et comporte de nombreux équipements.

Thomas a notamment déplacé un conduit d’air pour améliorer le système de ventilation, installé de nouveaux sanitaires permettant de mieux recycler les déchets, inspecté les sas après les opérations d’amarrage, ouvert et utilisé le module BEAM comme espace de stockage, réparé le vélo, effectué l’entretien biannuel du tapis de course, vérifié l’appareil d’élimination du dioxyde de carbone ainsi que les équipements d’urgence.

Activités pédagogiques

Ces premiers mois ont été l’occasion de participer à des échanges avec des élèves du primaire, du secondaire et des étudiants, ainsi qu’à la campagne MissionX qui encourage les enfants à faire du sport.

Thomas a également installé les miniordinateurs AstroPi permettant à des jeunes de faire tourner leurs programmes dans l’espace. L’objectif de cette campagne annuelle est d’encourager les enfants à apprendre à coder et à développer leurs compétences en informatique.