RSS Feeds Plugin by BMI Calculator
Blog_61_MiDASS_modules_1_&_2

MiDASS un résultat de la recherche MELiSSA promis à un brillant avenir

MiDASS (« Microbial Detection in Air System for Space ») est l’exemple de ce que la recherche spatiale MELiSSA peut apporter à la vie sur Terre. L’appareil résulte d’une coopération proposée dans ce cadre par l’ESA à BioMérieux, cette société leader mondial des diagnostiques infectieux in vitro (bactéries, champignons, virus) étant évidemment le meilleur partenaire possible (JV 50/50). L’objet premier de MiDASS est le contrôle des équilibres microbiens dans l’habitat d’un vaisseau spatial mais l’intérêt qu’il présente imposera son usage dans tous les milieux clos habités.

Comme nous l’avons vu précédemment, l’un des risques majeurs pour les équipages des missions habitées de longue durée dans l’espace profond, sera les déséquilibres microbiens survenant dans leur environnement. Les sources et les vecteurs possibles sont multiples. Il peut s’agir des membres de l’équipage eux-mêmes, des matériaux divers qui les entourent et qui se seront dégradés, des aliments qu’ils auront pris avec eux, de l’air qu’ils respireront, de l’eau qu’ils utiliseront.

Jusqu’à présent le seul moyen d’identifier un microbe pathogène, c’était d’en faire la culture et on obtenait les résultats, l’identification, dans un délai allant de 48 heures à une semaine (dans la mesure où le microbe était facilement cultivable !). Dans un milieu clos très petit, comparable en fait à une (très) grosse boîte de Petri, ce délai est généralement suffisant pour que la présence du microbe se généralise. La correction reste possible mais elle est tardive et coûteuse (ne serait-ce qu’en termes de masse de produits correctifs à utiliser). MiDASS est le premier système totalement automatisé, de l’échantillonnage au résultat, applicable à l’analyse microbienne de l’atmosphère ou aux surfaces (on parle de « détecter et quantifier la charge bactérienne ou fongique »). Il est basé sur une analyse moléculaire de type « NASBA » pour « Nucleic Acid Sequence Based Amplification », une méthode utilisée pour amplifier les séquences ARN des micro-organismes sélectionnés (après capture et lyse de ces microorganismes). On peut atteindre avec elle des niveaux très fins de début de contamination, à des seuils de risque prédéterminés (évalués en « CFU », pour « Colony-Forming Units », par m3). L’obtention des résultats est extrêmement rapide (moins de 3 heures !) et l’on sait combien le délai de réaction est important vis-à-vis de populations bactériennes qui se reproduisent à très grande vitesse (à noter qu’en plus les conditions d’apesanteur favorisent la prolifération bactérienne). Autre avantage, l’appareil peut traiter une vingtaine d’échantillons par jour.

Il fonctionne aujourd’hui en prototype pour l’atmosphère des habitats spatiaux (instrument, réactifs, consommables et software) avec une très grande sensibilité (une cellule par m!) et on cherche à l’adapter pour l’eau (alimentaire et hygiène). C’est notamment le travail de la doctorante Anne-Laure Béchy (Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive de l’Université Claude Bernard Lyon 1, en liaison, « UMR », avec le CNRS et avec Biomérieux). Si elle réussit (ce qu’on lui souhaite de tout cœur), on aura ainsi la possibilité de contrôler les deux vecteurs les plus dangereux dans un habitat confiné.

On voit bien les retombées que cette recherche peut avoir sur Terre pour les locaux hospitaliers, les systèmes d’air conditionnés d’immeubles de bureaux, les canalisations d’eau potables ou sanitaires. On voit aussi que l’expansion de l’homme dans l’espace c’est l’extension de son domaine de vie. Nous nous y transporterons avec notre coquille. Le principe étant que celle-ci doit être la plus petite, la plus légère mais aussi la plus fiable possible, en quelque sorte une quintessence de coquille. Cela n’est possible que si nous en connaissons les composants et que si nous contrôlons leur évolution. Pour être plus précis, à l’intérieur de la coque rigide de l’habitat du vaisseau spatial, il faudrait voir cette « coquille » comme un nuage d’êtres vivants (évidemment microscopiques) qui enveloppe et pénètre chacun des membres de l’équipage en se mêlant à celle de l’équipage tout entier et en se lovant à l’intérieur des parois du vaisseau. Nous voyagerons avec notre microbiote et celui des autres passagers dans notre propre microbiome et dans le microbiome commun. MiDASS sera l’outil incontournable du pilotage de ce microbiome.

(dernier billet d’une série de sept sur MELiSSA)

Image à la Une :  prototypes d’appareil MiDASS pour usage atmosphérique. Ils sont évidemment miniaturisé car ils devront être embarqués ! Crédit ESA/Biomérieux.

Blog_60_FIPES_6fd681b8-5b66-11e4-b7f4-d2d5f283df81

Oïkosmos clef de voûte de MELiSSA

Le programme Oïkosmos est mené à l’UniL par Théodore Besson, doctorant, sous la direction du Professeur Suren Erkman, au sein de son groupe Ecologie industrielle (Institut des dynamiques de la surface terrestre, Faculté des Géosciences et de l’Environnement). Théodore va défendre sa thèse sur le sujet en Octobre.

Le principe d’Oïkosmos est de déterminer et de faire progresser / évoluer un agenda de recherches micro-écologiques ayant pour objectifs la préparation d’un habitat spatial autonome opérationnel mais aussi, en parallèle, l’exploitation systématique des résultats pour une meilleure gestion de notre environnement terrestre. Ces recherches devront être menées / testées sur Terre dans un démonstrateur technologique, un « ECA » (pour « Ecosystème Clos Artificiel », ou « ACE » en Anglais), qui simulera les contraintes des habitats spatiaux.

Pour être efficace  et coller aux exigences de la réalité visée (vie humaine dans une bulle autonome, dans l’espace ou sur une autre planète), l’approche doit être synergétique et systémique. Elle devra regrouper tous les programmes scientifiques et technologiques évoluant à la frontière des domaines de recherche concernés. Il s’agit d’abord de l’écologie industrielle (gestion durable des ressources, bio-monitoring de la boucle matières organiques, éco-toxicologie, valorisation du gaz carbonique, bio-raffinage). Il s’agit ensuite de la biologie des systèmes (sciences biologiques dites « omiques » : bio-monitoring de la santé, génomique, protéomique –protéines-, métabolomique –métabolisme-, nutrigénomique –nutrition-, science des outils microbiens). Il s’agit enfin des technologies de l’information et de la communication (interactions homme/machine, technologies embarquées, objets connectés, systèmes de contrôle intelligent, télémédecine). La combinaison de ces domaines de recherche est cruciale pour parvenir à fournir le monitoring quasiment en temps réel (si le centre intelligent et réactif se trouve dans l’habitat Martien !), la régulation fine et le contrôle des processus de santé des organismes vivants et des conditions environnementales dans un habitat clos.

On voit bien ainsi qu’Oïkosmos sera la mise en situation des recherches MELiSSA (suite logique des travaux menée jusqu’à présent) et le moyen d’étudier toutes leurs interactions. Pour les applications terrestres, on voit bien également qu’elles viseront la « soutenabilité » écologique des activités terrestres (dans un contexte de raréfaction des ressources naturelles), la lutte contre la diffusion des polluants dans les écosystèmes naturels ou encore l’impact environnemental de la construction.

L’ECA dont MELiSSA a besoin pourrait être une version actualisée du projet FIPES (« Facility for Integrated Planetary Simulations ») étudié en 2006 par le Liquifer System Group (« LGS », Vienne) à la demande de l’ESA/ESTEC. Ce FIPES pourrait être implanté à l’UniL. Il testerait, avec des équipages humains, les technologies MELiSSA au fur et à mesure de leur évolution. Il constituerait un outil beaucoup plus sérieux que l’expérience « Mars 500 » dont les media ont beaucoup parlé. En effet Mars-500 ne pouvait tester que les conséquences psychologiques d’une vie en commun en espace clos sur une longue période. Or la véritable difficulté d’une mission habitée dans l’espace profond, ou plutôt la difficulté première, n’est pas là. Elle réside, d’abord, dans la possibilité pour l’équipage de préserver ses fonctions vitales et ses fonctions opérationnels physiques, pendant le voyage et une fois arrivé à destination. Il s’agit de permettre à l’équipage de survivre sans aucun apport matériel extérieur pendant une longue période (mission sur Mars : deux fois six mois de voyage encadrant un séjour de 18 mois en surface d’une planète stérile) compte tenu du fait que les possibilités d’emport de matières sont, avec les technologies actuelles, extrêmement limitées. Rappelons qu’on ne peut prendre à bord en orbite basse terrestre que 130 tonnes, ne déposer sur Mars qu’une vingtaine de tonnes à la fois et qu’il est irréaliste (coût) d’envisager des missions comprenant de trop nombreux lancements (plutôt deux ou trois lancements par fenêtre de tirs, espacées de 26 mois).

Après cette courte présentation, que j’espère objective et exacte d’Oïkosmos, j’insiste pour dire que ces recherches ne doivent pas être utilisées comme alibi pour reculer l’envoi d’équipages humains dans l’espace profond jusqu’à ce qu’on soit parvenu à faire fonctionner un système MELiSSA parfait, c’est à dire assurant une autonomie complète. Je pense au contraire que nous devrions entreprendre ces vols dès à présent (c’est d’ailleurs l’intention d’Elon Musk) avec des systèmes de support vie (« ECLSS ») hybrides : autant régénératifs que possibles mais également artificiels dans la mesure où le régénératif n’est pas encore suffisamment capable ou fiable. La première conséquence de l’imperfection actuelle de MELiSSA ce sera le fait que nous devrons embarquer plus (mais de moins en moins) de « produits » (agents « nettoyants » d’une part, réserves d’eau, d’oxygène et nourriture d’autre part) et de dispositifs physiques (émetteurs d’UV par exemple) nécessaires au rétablissement des équilibres écologiques déstabilisés. La seconde conséquence c’est (comme déjà dit) qu’il est trop tôt pour envisager des vols plus longs que ceux qui sont nécessaires pour atteindre et revenir de Mars (mais la surface planétaire de Mars doit nous permettre de nous organiser pour y séjourner les 18 mois requis par la mécanique céleste).

A suivre! (« MELiSSA » 6/7)

Image à la Une: Projet d’installation FIPES; Crédit image ESA

lecture: « Vers une écologie industrielle » de Suren Erkman, chez éditions Charles Leopold Mayer (2004).

https://www.letemps.ch/sciences/2014/10/23/aventure-un-voyage-vers-mars-commencait-suisse-romande

Blog_59_Melissa

MELiSSA c’est encore des plantes pour respirer et se nourrir

Dans leur « Compartiment IVb » (celui des plantes supérieures) qui doit fournir en nutriments et en oxygène le Compartiment V (habité), les équipes de MELiSSA travaillent à la culture par hydroponie et en environnement contrôlé, du chou frisé (kale), de la laitue, de l’oignon, du riz, de la tomate et de l’épinard, en plus (depuis 2009) de celle des pommes de terre, du soja, du blé tendre et du blé dur, après avoir commencé en 1997 par le blé, les betteraves et la laitue. Ces cultures sont menées indépendamment de celle des algues unicellulaires, type spiruline ou chlorelle (menée dès 1997 dans le Compartiment IVa). Les parties non comestibles de ces plantes et le gaz carbonique qu’elles produisent par leur respiration (pendant les périodes sans lumière), sont renvoyés au début de la boucle de vie (Compartiment 1) pour être recyclés. A noter que les plantes ont besoin d’une alternance jour / nuit variable selon leur espèce.

La diversité des cultures, choisies évidemment pour leurs propriétés nutritives, la quantité relativement faible de leurs déchets et la facilité de leur contrôle (ne serait-ce que l’encombrement de la plante !), progresse donc constamment. Mais la recherche de contrôle ne peut pas porter que sur les espèces cultivées stricto sensu. En effet, comme pour tout être vivant, l’environnement de la plante est essentiel et doit être également connu et maîtrisé. En 2015 les équipes de MELiSSA ont ainsi abordé l’action des microbes sur la rhizosphère (la pomme de terre ou l’asperge, par exemple, se propagent grâce à un rhizome). Ces microbes sont des partenaires symbiotiques de nombreuses plantes (à rhizome ou à simple racine) ; ils en facilitent ou même en permettent la croissance.

La difficulté de la culture en milieu clos et exigu est avant tout un problème sanitaire. Les plantes, comme tout être vivant, ont chacune des compatibilités (des besoins) ou des incompatibilités avec les autres plantes. Elles sont en compétition et / ou en symbiose entre elles. Elles ont chacune un microbiome qui leur est propre et ce microbiome peut contenir un microbiote dont des éléments (malsains ou même sains) peuvent ne pas être supportés par l’autre. A cet égard l’eau et l’atmosphère peuvent être des vecteurs malheureux. Cela n’a pas beaucoup d’importance dans la nature, sauf pour le jardinier ou le cultivateur mais sur Terre on peut amender le sol, le modifier, planter ailleurs, dériver l’irrigation. Au cours d’une mission spatiale habitée c’est beaucoup plus difficile.

Comme dans le cadre des autres compartiments, les scientifiques de MELiSSA font varier les différents facteurs environnementaux du Compartiment IVb. Le but est évidemment d’obtenir les rendements maximum en masse consommable (un minimum de déchets), en valeur nutritionnelle et en temps. Là encore on constate que les besoins des plantes peuvent varier. Elles ont des exigences différentes concernant l’alternance jour / nuit, l’intensité lumineuse, les dominantes du spectre lumineux, les variations de températures, la composition du sol en minéraux, les alternances humidité / sécheresse, le pH, la composition de l’atmosphère (teneur en gaz carbonique).

La conséquence des risques de contamination et de ces particularités est que l’on a intérêt à séparer les cultivars et à bien prendre en compte la compatibilité des plantes si on les associe. On a également intérêt à ne pas leur procurer une pression atmosphérique inutilement forte (on peut descendre beaucoup plus bas pour les végétaux que pour les animaux, peut-être à 0,3 bar), à bien sélectionner les longueurs d’onde du spectre lumineux (le bleu et le rouge-orangé sont préférés) et à effectuer la récolte au meilleur moment de la maturité pour en tirer le plus de qualités nutritionnelles.

La cuisine moléculaire, tentante a priori pour la variété des goûts qu’elle introduirait dans l’alimentation, n’est pas forcément une bonne idée car elle supposerait l’emport de produits chimiques (molécules!) en masse importante et pas forcément indispensable.

On se pose actuellement beaucoup de questions sur l’orientation de la pousse des plantes en apesanteur. Ce problème n’est important que si on suppose que le voyage se fera dans ces conditions mais, à la Mars Society, nous recommandons fortement de recourir à la gravité artificielle…et pas seulement pour les plantes !

Encore une fois, la culture sur Mars sera beaucoup moins difficile que pendant le voyage (place disponible !). Il ne faudra pas oublier de purifier le sol de ses sels de perchlorates, omniprésents en surface et on devrait d’abord pratiquer la culture hors sol (hydroponie, ultraponie) pour assurer un meilleur contrôle et être économe en eau et en produits nutritifs.

Naturellement la préservation des plantes après cueillette est abordée par MELiSSA car il est essentiel de faire correspondre la mise à disposition des aliments avec les besoins de consommation. Il s’agit d’inactiver l’évolution microbienne dans les plantes en attente de consommation. La meilleure solution (Professeur Alexander Mathys, ETHZ) semble être la combinaison de processus thermique et mécanique, ce qu’on appelle la stérilisation thermique à haute pression (jusqu’à 400 MPa, soit 4000 bar, pendant une très courte période).

Un des problèmes essentiels pendant les missions longues, dans l’espace profond, sera la pauvreté relative des variétés d’aliments. Pour contrer les effets de carence, le professeur Mathys recommande l’introduction d’une variété aussi grande que possible de protéines, ce qui implique celles provenant des algues et des insectes. Vous remarquerez que je ne parle pas d’animaux; leur introduction devant se faire ultérieurement (complexité et interaction des microbiomes animaux et avantage poids et volume des algues et des insectes!).

A suivre! (« MELiSSA » 5/7)

Si vous êtes intéressé par le sujet, outre les travaux du Prof. Mathys, vous pouvez consulter ceux des scientifiques ci-dessous (participants au Workshop MELiSSA des 8 et 9 juin) :

Dr. Roberta Paradiso ; University of Naples.

Prof. Ep Heuvelink ; Wageninguen University ; Pays-Bas.

Prof. Radu Mircea Giurgiu ; University of Agricultural Sciences & veterinary medicine, Roumanie.

Prof. Mike Dixon, Université de Guelph (Toronto)

Image à la Une: The Oxygen Garden dans le film Sunshine, 2007, Crédit DNA Films.

MELiSSA_loop

MELiSSA c’est aussi le recyclage de l’eau et l’atmosphère

En dehors du recyclage des matières organiques solides, le projet MELiSSA est également pertinent pour l’eau et  l’atmosphère. Tout comme les premiers, ces deux fluides doivent être recyclés après utilisation dans la boucle de vie et, pour le moment, c’est ce qui « marche » le mieux. Pour leur traitement, on n’a pas besoin de les mélanger avec les déchets, mais on devra récupérer l’eau et les gaz de ces déchets. Dans un vaisseau spatial, il y aura donc deux sources approvisionnement. Sur Mars il y en aura trois car Mars possède de l’eau et une atmosphère (CO2 + azote) qu’il conviendra d’utiliser. Dans tous les cas, outre le recyclage des composants chimiques, il faudra veiller à la « pureté » bactériologique du produit final.

Le spectre de l’eau usée est donc très large. Il comprend des eaux noires et des eaux grises. En surface planétaire une fraction des eaux grises pourra être réutilisée en tant que telles mais pendant le voyage et en fonction de sa durée, tout devra pouvoir être récupéré en eau « propre », pour des raisons sanitaires et pour des raisons d’économie de masse. Pour le traitement on utilise dans la Station Spatiale la technique de « VCD » (pour « Vapor Compression Distillation » ou « distillation par compression de vapeur ») qui présente apparemment quelques difficultés techniques (liées à l’apesanteur ?). Dans MELiSSA on utilise, d’après l’expérience acquise dans la station Concordia en Antarctique, la technique WTUB (Water Treatment Unit Breadboard) qui permet de récupérer 90% du condensat des eaux grises. Elle consiste à combiner la nitrification de l’ammoniac de l’urine par des bactéries spécialisées, avec un dispositif de membranes qui récupèrent l’eau de l’urine nitrifiée mélangée aux eaux grises. On procède ensuite à la distillation de l’eau grise et on obtient d’une part de l’eau pure et d’autre part un fertilisant de bonne qualité.

Mais la nitrification n’est pas si facile car le débit d’urine fraîche doit être en harmonie avec les capacités de traitement des bactéries. Un débit trop élevé apporte un excès d’ammoniac libre qui gêne le « travail » des bactéries nitrifiantes et un débit trop faible introduit un excès de bactéries oxydant l’ammoniac, qui produit trop de nitrites pour les bactéries qui peuvent les oxyder. Les nitrites en  s’accumulant épuisent les bactéries susceptibles de les traiter, les bactéries oxydantes de l’ammoniac deviennent tolérantes à l’acidité ce qui fait chuter le pH du liquide et libère divers gaz non souhaités (et qu’il faudrait retraiter !): acide nitreux, oxyde nitrique et oxyde nitreux (anesthésiant et hallucinogène). Il faut donc réguler l’entrée d’urine fraîche dans le système de manière à garder le pH dans une bande étroite, entre 6.3 et 6.35 (sur une échelle 1 à 14). Si le débit d’urine est trop bas (comme indiqué par le taux de pH) il faut arrêter son entrée et empêcher l’oxydation (arrêter l’aération)…Tout ce développement pour montrer que rien n’est simple et que les dérèglements des systèmes de recyclage peuvent avoir de graves conséquences dans un environnement très exigu et avec une « population » forcément réduite dont les rejets métaboliques ne peuvent être lissés par le nombre.

Pour ce qui est de l’atmosphère, on a choisi la régénération du CO2 en O2 par photosynthèse, ce qui est naturel puisque c’est ce qui fonctionne naturellement sur Terre. Elle sera opérée par des micro-algues (bactéries, unicellulaires), spirulines et/ou chlorelles, installées dans des photo-bioréacteurs (savamment conçus pour que la lumière soit diffusée sur un maximum de biomasse). Elles absorberont le gaz carbonique et rejetteront un solde positif important d’oxygène (et seront ultérieurement consommables). Là aussi, la qualité bactériologique doit être constamment contrôlée et pilotée. Plus un déséquilibre sera perçu tôt, plus il sera facile et moins il sera coûteux de le corriger.

Une première retombée de la recherche MELiSSA, a été la mise au point en commun avec BioMérieux d’un appareil de contrôle de qualité bactériologique de l’air, MiDASS (pour Microbial Detection in Air system for Space) qui a l’avantage de pouvoir être commercialisé et donc d’apporter des ressources à MELiSSA. J’en parlerai dans un autre billet.

Comme pour le traitement des déchets organiques solides, on ne devrait pas atteindre rapidement un recyclage totale de l’eau et de l’atmosphère mais les pourcentages pour l’atmosphère et les eaux grises sont déjà très élevés (dans les 93% pour l’eau et 75% pour l’oxygène). Chaque progrès effectué donne une plus grande sécurité et permet d’envisager de réduire la masse qu’il sera indispensable de prendre avec soi dans le vaisseau spatial (compte tenu des quantités non recyclables, des risques de défaillance des systèmes de traitement naturels et des produits chimiques nécessaires à un traitement alternatif, non « naturel »). Encore une fois ce qui compte c’est la durée de fiabilité d’une installation de traitement et la capacité d’emport dans les fusées que nous savons construire aujourd’hui. On ne peut ainsi envisager que d’aller sur la Lune et sur Mars. Sur Mars, compte tenu de la durée du voyage et du séjour en surface planétaire, il faudra compter avec l’utilisation des ressources locales.

A suivre! (« MELiSSA » 4/7)

Si vous êtes intéressé par le sujet, vous pouvez consulter les travaux des personnes suivantes :

Dr. Kai Udert (ETHZ / EAWAG). See : www.vuna.ch or www.autarky.ch

Prof. Siegfried Vlaeminck (Uni. Anvers), pour WTUB.

Prof. Jack Legrand (Uni. Nantes) pour l’ingénierie de la photobioréaction.

Liens :

http://www.nasa.gov/press/2014/april/nasa-astronauts-will-breathe-easier-with-new-oxygen-recovery-systems/#.V4Kl1fmLSM8

http://www.universetoday.com/101775/an-inside-look-at-the-waterurine-recycling-system-on-the-space-station/

Image à la Une: Les interactions « naturelles » que s’efforce de reproduire la boucle MELiSSA. Crédit ESA / MELiSSA

Blog_55B_body-bacteria

MELiSSA un pilotage de microbiotes

Le bon fonctionnement (contrôle et orientation) des différents compartiments de MELiSSA n’est pas simple et c’est tout le défi que le projet représente ; de nombreux problèmes se posent, le plus délicat étant sans doute celui du pilotage de notre environnement microbien (microbiote). En effet, comme on peut le constater, des bactéries (bactéries, archées) sont à l’œuvre dans chacun des compartiments (y compris le cinquième, habité !) et on doit « faire attention » à celles qui s’y trouvent, qu’on introduit et qui s’y développent (y compris, en dehors des procaryotes mentionnés, les eucaryotes protistes et mycètes)! Le dernier verbe, « développer », est important car le microbiote comme tout système vivant, est un système dynamique et symbiotique. Les êtres vivants transforment la matière alentour par leur métabolisme, vivent les uns à côté des autres et les uns grâce aux autres, et ils prolifèrent.

Grace au « Human Microbiome Project », on connait maintenant (sans toutefois parfaitement le comprendre dans son fonctionnement) entre 80 et 99% du microbiote strictement humain mais on ne connait toujours qu’un pourcentage infime (moins de 0,01%) des microbes de l’ensemble de notre environnement, englobant nos plantes, nos animaux, notre sol (peut-être un trillion d’espèces pour la Terre entière). Les microbes sont directement ou indirectement nos alliés ou nos ennemis. Certains nous sont nocifs (« pathogènes »), d’autres nous sont neutres (mais peut-être pas pour nos plantes et nos animaux), d’autres encore nous sont favorables ou indispensables. Leurs quantités et leurs proportions sont très importantes pour un système écologique viable pour l’homme (relations entre les microbes, avec le milieu minéral, le milieu vivant eucaryotique) non seulement dans l’espace (la bulle où vivront les astronautes) mais aussi dans le temps (selon notre activité). L’aire de vie de ce microbiote (son microbiome) est lui-même sensible à l’environnement (à l’humidité, au pH, à la température, à la lumière ou à son absence, à la composition de l’atmosphère, à la composition et à l’état des supports, à la présence de nourriture telle que graisses ou protéines).

Les stérilisations ou, moins drastiques, les nettoyages ou mieux, les corrections sélectives de proliférations, sont nécessaires mais dangereux car on risque de détruire de bons microbes en même temps que les mauvais ou bien de sélectionner des souches résistantes en éradiquant des souches bénignes. Le but d’une action sur le microbiome n’est pas d’éliminer le microbiote mais de le maintenir dans un équilibre favorable pour nous, la difficulté étant qu’on le connait encore si mal et que le milieu viable (qui est aussi le microbiome considéré) dans lequel évolueront les astronautes sera isolé et petit. « Isolé » cela veut dire que si le milieu est détruit on ne pourra aisément le reconstituer et « petit », cela veut dire qu’en cas de détérioration, le déséquilibre sera ressenti beaucoup plus que dans un milieu large puisque les déficiences ne pourront être réparées comme sur Terre, par homogénéisation avec l’ensemble des milieux voisins (effet masse ou « buffer »).

Dans ces conditions la durée du voyage interplanétaire et la redondance des milieux de vie seront des données très importantes pour toute mission habitée dans l’espace profond. En effet plus le voyage sera long plus les risques de déséquilibre du milieu seront grands (et plus les correctifs chimiques que l’on pourra emporter avec soi risque d’être insuffisants en termes de masse). A l’arrivée sur l’autre planète, le risque pourra être mitigé par la création aussi tôt que possible (avant l’arrivée de l’homme) de plusieurs milieux viables isolés les uns des autres. On voit tout de suite les limites que cela impose : Mars est à six mois de distance. L’expérience de la Station spatiale a montré que cette durée est gérable mais il vaut mieux choisir de ne pas aller plus loin (vers les lunes de Jupiter) car sur un an on risque d’avoir des divergences importantes des milieux par rapport à l’état initial. Le risque de divergence subsiste pour les séjours, forcément longs, sur une autre planète (sur Mars, 18 mois pour retrouver la configuration planétaire la plus favorable au retour) mais ces risques pourraient être mitigés par la redondance, plusieurs habitats renforçant la probabilité de la persistance d’au moins un environnement viable et donc de la possibilité de correction des environnements divergents. Dans ce contexte, un séjour sur Mars devrait également s’avérer préférable à un séjour sur un autre corps céleste puisque le sol de Mars comporte les mêmes ressources minéralogiques que la Terre et en particulier de l’eau (glace). Ces ressources pourraient permettre de produire localement rapidement les composés chimiques nécessaires au rééquilibrage des microbiotes.

A suivre! (« MELiSSA » 3/7)

Image à la Une: une fraction infime de notre microbiote.

Si vous êtes intéressés par le sujet, vous pouvez consulter les travaux du Dr. Christophe Lasseur, du Prof. Jean-Pierre Flandrois (Uni. de Lyon) ou du Prof. Alberto Bemporad (IMT School for advanced studies, Lucques, Italie). C’est le professeur Bemporad qui a exprimé le concept de « pilotage » lors du workshop.

Lecture: « I contain multitudes: the microbes within us and a grander view of Life » par Ed Yong, à paraître le 9 août 2016.

Liens :

http://wp.unil.ch/geoblog/2016/06/interview-de-christophe-lasseur-directeur-du-projet-melissa-a-lesa/#more-2183

http://www.csmonitor.com/Science/2016/0503/99.999-percent-of-microbe-species-remain-undiscovered-say-researchers

https://www.genome.gov/27549144/2012-release-nih-human-microbiome-project-defines-normal-bacterial-makeup-of-the-body/

Blog_56_MELiSSA_boucle

MELiSSA un exemple d’organisation multinationale non étatique efficace

Avant d’examiner plus avant la recherche MELiSSA (Micro Ecological Life Support System Alternative), il convient de présenter sa structure et son organisation.

Les travaux de MELiSSA  s’articulent autour de six « compartiments ». Chacun, d’abord seul et maintenant en relation avec les autres, permet d’étudier les différents stades d’interactions écologiques de la boucle de vie : dans le « Compartiment 1 » les bactéries anaérobie thermophiles effectuent à 55°C la dégradation des déchets organiques des animaux et plantes supérieures (qui évoluent dans le « Compartiment V »), en acide gras volatils, minéraux et ions ammonium (les fibres sont traités dans un compartiment annexe);  dans le « Compartiment II » des bactéries photo-hétérotrophes (qui élaborent leur propre matière organique avec l’aide de la lumière à partir de matière organique déjà produite par des êtres vivants) fixent le carbone, procèdent à la dégradation des acides gras volatils en leurs composants, gaz carbonique et hydrogène/eau et transforment l’ammonium (NH4+) en ammoniac (NH3); dans le « Compartiment III » des bactéries nitrifiantes effectuent, grâce à l’apport d’oxygène du « Compartiment IV », la transformation de l’ammoniac en nitrates (NO3) ; dans le « Compartiment IV » les nitrates et le gaz carbonique viennent nourrir des plantes supérieures (IVb) et des bactéries photo-autotrophes (qui fabriquent leur matière organique à partir des minéraux de leur environnement) du genre spiruline ou chlorelle (IVa) dont le métabolisme puise ses ressources dans le gaz carbonique et rejette de l’oxygène ; dans le « Compartiment V » vivent les animaux supérieurs, et plus tard l’homme, qui s’alimentent de la production des deux compartiments IV.

Tout a commencé dans les années 1980 par l’initiative de personnes privées, comme souvent dans les belles histoires collectives européennes.  Ce sont des individus, les Français Claude Chipaux et Daniel Kaplan de Matra Espace, Marcelle Lefort-Tran et Guy Dubertret du CNRS, les Belges Max Mergeay (SCK-CEN, centre d’étude de l’énergie nucléaire civile) et Willy Verstraete de l’Université de Gand, qui ont voulu lancer un projet européen de recyclage des déchets et du dioxyde de carbone par des bactéries qui, en se développant, deviendra le « Consortium MELiSSA » en 1993. La structure en a été formalisée à cette date par un “Memorandum of Understanding” (MoU), avec la contribution essentielle de l’ESA qui en a pris en charge le management. Le « Project Manager » est depuis une vingtaine d’années le Dr. Christophe Lasseur (coordinateur des activités R&D de Support-vie de l’ESA-ESTEC).

Ce qui caractérise l’organisation MELiSSA c’est sa souplesse, son adaptabilité et son efficacité. Progressivement de très nombreuses entités se sont ajoutées aux pionniers en tant que « partenaires » indépendants (« officiels », ayant signé le MoU ou simplement « coopérants »). Ce sont des universités, centres de recherche et sociétés industrielles établies ou spin-off (transfert de technologies au travers de IPStar.BV). L’idée maîtresse est, sur le court terme, de faire bénéficier la Terre de ses recherches qui ont, a priori et sur le long terme, un horizon spatial. Son premier corollaire est de compter avant tout sur soi et ses membres et donc de générer autant que possible des revenus propres, par la commercialisation des applications (ainsi, par exemple, pour le traitement de l’eau ou l’analyse du milieu microbien). Son deuxième corollaire est de participer à son propre développement sur le plan intellectuel et c’est l’objet de la Fondation MELiSSA qui offre des bourses d’études à 140 jeunes scientifiques et ingénieurs dans les divers domaines d’intérêt du projet.

Aujourd’hui le Consortium comprend 40 partenaires implantés dans 13 pays. Ce sont, outre la Suisse, la France, la Belgique, l’Italie, l’Espagne, le Canada, la Norvège, la Russie, l’Irlande, la Hollande, la grande Bretagne, la Norvège et l’Allemagne. En Suisse, les partenaires, outre l’UniL où se déroulait le dernier « workshop », sont les EPF, RUAG-Space et la HES-SO (Haute Ecole Spécialisée de Suisse Occidentale). Parmi les organisateurs suisses du workshop, il convient de noter outre Théodore Besson, porteur du projet Oïkosmos, déjà nommé, Le Dr. Suren Erkman, promoteur de l’« écologie industrielle » et enseignant à l’UniL. Tous deux concrétisent parfaitement le double objectif de la recherche, sur le plan général, de MELiSSA.

En dehors de ces généralistes, les partenaires sont, chacun, spécialisés sur leur « compartiment ». Ils y travaillent « chez eux ». Progressivement cependant les compartiments vont être intégrés dans une installation unique située dans les locaux de de l’UaB (Université autonome de Barcelone), l’un des « partenaires officiels » de MELiSSA. L’intégration a commencé et les travaux ayant suffisamment avancé, on va prochainement introduire des êtres vivants dans la boucle (le « Compartiment V »), en l’occurrence les souris de BIORAT. En fin de compte l’installation devra être miniaturisée.

L’aventure MELiSSA dure maintenant depuis près de 30 ans. Plus que sa longévité ses accomplissements sont un succès, les nombreuses recherches spécifiques effectuées, la coordination de ces recherche que l’organisation permet, la meilleure compréhension du système micro éco-biologique, la compréhension des paramètres à prendre en compte pour faire vivre de façon pérenne un milieu micro éco-biologique, et les divers dispositifs imaginés pour faciliter l’exploration de l’espace profond par vols habités.

A suivre! (« MELiSSA » 2/7)

NB: La NASA a son propre système de recherche en ECLSS (Environmental Control & Life Support System) mais il n’a pas la même ambition que MELiSSA (boucle fermée reposant sur des processus naturels).

Image à la Une : la boucle MELiSSA (crédit MELiSSA / ESA)

Lien vers l’incubateur des spin-off de MELiSSA: http://www.ipstar.io/

Blog_55_MELiSSA Workshop Juin 2016

MELiSSA, la clef de notre survie dans l’Univers

Les 8 et 9 juin, un événement qui est répété tous les deux ans depuis quinze ans s’est déroulé à l’Université de Lausanne (« UniL »). Olivier Dessibourg en a parlé dans le Temps du 11 juin (page 24) mais je voudrais insister car il m’a également passionné. Il s’agit du « MELiSSA Workshop », organisé par le Dr Christophe Lasseur (ESA), la Dre Stéphanie Raffestin (ESA), le Professeur Suren Erkman (UniL) et Théodore Besson (UniL & Earth Space Technical Ecosystem Enterprise SA). Le but du workshop était de faire le point avec tous les scientifiques concernés, sur l’état de la recherche MELiSSA (Micro Ecological Life Support System Alternative), menée sous l’ombrelle de l’ESA.

MELiSSA n’est que l’un des ECLSS possibles (Environmental Control and Life Support System) mais sa caractéristique unique est de chercher la mise au point d’une boucle fermée dans laquelle les êtres vivants seront totalement intégrés, contributeurs et bénéficiaires du système. Il s’agit de parvenir à créer une bulle aussi petite et aussi peu massive que possible permettant à des vies humaines de se perpétuer de façon autonome en dehors de l’environnement terrestre, sans nouvel apport. L’importance de l’entreprise vient de ce qu’elle traite d’une part de la possibilité de sortir de notre coquille terrestre en emportant et en faisant vivre avec nous, les éléments écologiques strictement essentiels qui la constituent et qui sont le gage de sa pérennité, et d’autre part, de notre impact écologique sur notre planète mère, la Terre, et des solutions pour l’alléger alors que nos pollutions de toutes sortes l’agressent de toutes parts. Il s’agit en bref et rien de moins, que de notre avenir « dans les étoiles » et de notre capacité de survie sur Terre

A noter que les contraintes de fonctionnement de cette boucle ne seront pas exactement les mêmes pendant le voyage interplanétaire, pendant lequel aucun apport n’est possible à partir de l’extérieur de l’habitat, autre que celui de l’énergie ambiante (solaire) et, d’autre part, le séjour planétaire (sur Mars ou la Lune), pendant lequel les ressources locales pourront être mises à profit (notamment sur Mars -mais pas sur la Lune-, la glace d’eau, l’épaisseur de l’atmosphère, le gaz carbonique et toutes sortes d’éléments chimiques présents dans les roches ou la poussière). Le problème sera donc de minimiser la durée du voyage et une fois sur place, d’exploiter au mieux l’environnement planétaire pour recréer avec un minimum d’apports terrestres, un micro-environnement terrestre (type « Biosphère-2 ») en le maintenant viable malgré ses petites dimensions (problème de limitation des pertes lors de chaque recyclage, de maintien d’équilibre microbien et de « reset » éventuel sans produits chimiques autres que ceux productibles sur place, ou en limitant progressivement l’apport terrestre, nécessaire au début, jusqu’à le rendre inutile).

Au workshop, tous les thèmes du sujet ont été présentés et discutés par les personnes les plus compétentes pour le faire : le traitement des déchets, le recyclage de l’eau, le recyclage de l’air, la production et la préparation de nourriture, la sureté chimique et microbienne, les instruments de contrôle et de pilotage des systèmes de support vie.  On a pu constater, dans tous les domaines, que des avancées ont été faites vers la « fermeture de la boucle » mais le moins que l’on puisse dire c’est qu’aujourd’hui son autonomie n’est pas encore totale. Sont en cause évidemment la complexité du système biologique/écologique et le réglage très fin (« fine-tuning ») de ce système qu’il s’agit de transposer alors qu’on le connaît encore imparfaitement (en particulier son microbiote) et que la contrainte d’un espace clos de petite dimension le rend d’autant plus critique qu’on ne peut se permettre de redondances (ou que des redondances très limitées).

La recherche MELiSSA, ce pourrait être, tout au long de ces 27 dernières années, l’éveil de Gaïa (au sens de James Lovelock), sa prise de conscience de la complexité qui permet son existence ; Oïkosmos (développé par Théodore Besson) qui est la synthèse ou la clef de voûte de la recherche MELiSSA afin de déboucher sur une mise en application spatiale (habitat autonome) et terrestre (compréhension et gestion optimale du système écologique planétaire), c’est l’expression de cette prise de conscience. Ce huitième workshop marquera l’histoire car on aborde l’introduction du dernier compartiment dans la boucle des six compartiments différents qui constituent MELiSSA, le compartiment habité (le « cinquième »). La société suisse RUAG Space (Nyon) y travaille avec l’entreprise belge, QinetiQ. Ce compartiment (« BIORAT ») qui comprendra trois souris sera prochainement installé à bord de l’ISS (« BIORAT2 »). Les souris y respireront l’oxygène généré par les algues unicellulaires cultivées à bord.

A suivre (« MELiSSA » 1/7) !

PS : En participant à ce workshop réunissant les grands noms de notre recherche écologique mondiale, exprimant une science complexe, maîtrisée autant qu’il se peut, qui discutaient l’esprit ouvert de l’essence de la vie, de ses rouages et de leurs interactions, je pensais à ces barbares qui en même temps que nous étions réunis, utilisaient leur corps et leur esprit, merveilleuses et précieuses machines vivantes, à manifester et à casser pour des raisons absurdes dans les villes françaises, ou ailleurs à assassiner pour imposer leur croyance primitive. J’en déduisais que notre « fine-tuning » était sur le plan sociétal également extrêmement délicat et précaire et que cela justifiait d’autant plus la recherche d’une terre de substitution au cas où les dérèglements que nous subissons sur notre planète mère, deviendraient à cette occasion ci, ou une autre prochaine, totalement incontrôlables. Mais aurons-nous le temps avant d’être submergés par la bêtise et la violence ?!

Liens :

http://www.letemps.ch/sciences/2016/06/10/vivre-vase-clos-fin-fond-espace

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/Melissa

https://en.wikipedia.org/wiki/Gaia_hypothesis

Image à la Une: Illustration ESA/MELiSSA pour le Workshop de 2016 (crédit ESA/MELiSSA)

Blog_53_Tache_Rouge

Ce que Juno peut nous apprendre.

Jupiter a l’apparence d’une grosse boule de gaz. Elle « pèse » lourd puisque sa masse est égale à 300 fois celle de la Terre et à 2,5 fois la somme des masses de toutes les autres planètes du système solaire réunies. C’est un monde étrange compte tenu 1) de l’absence de roches, 2) de pressions de plus en plus fortes en profondeur en raison de la gravité qui contraint de plus en plus la masse de « gaz » à évoluer vers le liquide puis le solide, et 3) d’une rotation extrêmement rapide (jours de 09h55). On pense que sous une couche de nuages de quelques 1000 km, se trouve, du fait de la pression, une première zone liquide d’hydrogène et d’hélium. La sonde Galileo (mission précédente principalement destinée aux satellites de Jupiter) s’est enfoncée jusqu’à une pression de 22 bars et une profondeur de presque 100 km. On sait évidemment de quoi sont composés les nuages que l’on voit. Il s’agit d’hydrogène pour 75%, d’hélium pour 24% et d’autres éléments dont l’ammoniac et le méthane. A l’intérieur, la proportion est différente. L’hydrogène descend à 71% et Galileo  a distingué nettement plus d’éléments lourds, argon, crypton, carbone, azote, qu’en surface du soleil ainsi que beaucoup moins d’oxygène (eau) qu’attendu. Mais le sondage de Galileo a été évidemment très ponctuel puisqu’il n’a été effectué qu’une seule fois, lors de sa descente « suicide » vers la planète, et que les données transmises ont été limitées puisque son antenne principale (« à grand gain ») était en panne.

Juno est beaucoup mieux « armée ». Cela va lui permettre d’étudier plus finement la composition et la structure de l’atmosphère jusqu’à une profondeur où la pression atteint 200 bars. Cela reste relativement superficiel (1000 km ?) mais permettra quand même de meilleurs analyses. La présence et l’abondance de l’eau et des éléments lourds permettront de mieux comprendre le lieu (distance du soleil) et les modalités de formation de la planète (apports extérieurs) donc l’histoire de notre système solaire. Elle va aussi étudier son champ magnétique ; une carte détaillée permettra de comprendre mieux la dynamo qui le génère. Elle va enfin tirer profit des fluctuations de sa trajectoire le long de la surface de la planète qui exprimeront sa structure interne. On pense en déduire son type de noyau, peut-être une sphère d’hydrogène métallique (la pression au centre est de quelques centaines de millions d’atmosphères). Cerise sur le gâteau on devrait avoir (fin août !) de magnifiques photos grâce à la caméra-couleurs grand-angle embarquée, « JunoCam ». Prendre des photos n’était pas l’objectif premier de la mission mais ne pas en prendre aurait été incompréhensible. Développée à partir de la caméra de descente MARDI de Curiosity sur Mars, qui a fait ses preuves, cette caméra nous permettra de discerner des détails jamais vus (résolution de 1 pixel pour 15 km) mais elle ne pourra être opérationnelle que pendant le premier quart de la mission (radiations toujours!).

L’exploration spatiale robotique continue donc et nous apporte mission après mission (la précédente dans cette catégorie était New Horizons qui a photographié Pluton et Charon) des informations qu’on ne pouvait pas même imaginer obtenir avant l’ère des fusées. Par la pensée, nous maîtrisons ainsi de plus en plus l’espace qui nous entoure. Nous nous éveillons au monde. Il faut être conscient de la chance que nous avons de vivre cette époque de grandes découvertes. Nous devons aussi être conscients de nos limites. A ce stade de notre évolution technologique, compte tenu de la durée du voyage et des radiations aussi bien dans l’espace interplanétaire qu’à proximité de Jupiter, l’exploration de cette dernière à la différence de celle de Mars, ne peut être que pour les machines, pas pour l’homme. Nous sommes plus que jamais les créatures de Prométhée et nous suivons sa voie, mais nous avons compris que pour reconquérir le feu du ciel, nous devons nous inspirer de notre père Ulysse.

Pierre Brisson

Image à la Une : La Grande tâche rouge de Jupiter. Un anticyclone qui dure depuis des siècles à la surface de la planète géante (observation de Cassini en 1665). Les vents y soufflent à 700 km/heure. Elle est plus grosse que la Terre.

lien: site de la NASA pour la mission Juno: https://www.nasa.gov/mission_pages/juno/main/index.html

Le 4 juillet à 15h45, UTC+2, Juno se trouvait à la verticale de l’orbite de Ganymède. soit à 1 million de km de Jupiter. Elle s’en approchait à la vitesse de 58.000 km/h.

Le 4 juillet à 21h10, UTC+2, Juno se trouvait à la verticale de l’orbite d’Europa, soit à 688.000 km de Jupiter; sa vitesse était de 68.500 km/h. L’accélération de plus en plus forte est due à la force de gravité générée par la masse de Jupiter. Tout à l’heure, au périgée de la géante gazeuse, elle atteindra 200.000 km/h

L’insertion de Juno en orbite martienne se fera la nuit prochaine, à 03h15 UTC et à 05h15 pour le fuseau horaire UTC+2 (donc le 4 juillet pour les Etats-Unis et le 5 juillet pour l’Europe Continentale!).

Insertion effectuée! La sonde Juno va maintenant ajuster son orbite par rapport à Jupiter. Il lui faudra 3 passages pour la stabiliser. Le premier apogée, le 31 juillet sera à 8 millions de km. et le prochain périgée le 27 août, à 5000 km.

Blog_53_Juno_492704main_junoartist200904-full_full

Junon va dévoiler certains secrets de Jupiter

Le 4 juillet, le roi des astres gravitant autour du soleil va accueillir l’épouse que l’Homme, descendant de Prométhée l’audacieux puis d’Ulysse le rusé, a façonnée pour dévoiler ses secrets. A l’instar de la déesse, les instruments de la sonde « Juno » (Junon) de la NASA vont pénétrer les nuées derrière lesquelles Jupiter dissimule sa vie secrète. La mission fait suite à la mission Galileo (1995 à 2003) qui visait principalement les satellites de Jupiter, et elle tient évidemment compte de son expérience, notamment des nuisances que lui causèrent les radiations piégées par la magnétosphère de la géante gazeuse.

Émerveillons nous d’abord du voyage.  Parti le 5 août 2011 à bord d’un lanceur Atlas V d’ULA (Joint-venture Lockheed Martin et Boeing), le vaisseau porteur aura donc voyagé 5 ans pour atteindre sa destination (insertion en orbite jovienne). La distance qui sépare nos deux planètes fluctue entre 590 et 960 millions de km mais la distance parcourue par Juno sera au total de 2,83 milliards de km. La raison de cette énorme différence tient à la complexité de la trajectoire. Afin d’économiser l’énergie, pour pouvoir précisément en transporter suffisamment, la NASA a envoyé le vaisseau au-delà de l’orbite de Mars pour le faire revenir vers la Terre (30 août et 3 septembre 2012) à toute vitesse, afin de réaliser un passage à proximité (556 km seulement, le 9 octobre 2013) lui permettant de bénéficier de l’« assistance gravitationnelle » de notre planète comme d’une fronde pour le propulser à plus grande vitesse vers Jupiter (27 km/s contre seulement 3 km/s après le départ de la Terre). Les marins de l’ancien temps utilisaient les courants et les vents, les ingénieurs en astronautiques d’aujourd’hui utilisent l’énergie embarquée, éventuellement l’énergie solaire, la mécanique céleste (l’évolution de la position des planètes) et la gravité. Comme jadis, la ligne droite ne peut être la trajectoire privilégiée pour un voyage car les astres, et d’abord le soleil, exercent leurs forces contradictoires ou complémentaires sur ce qui se trouve à leur portée.

Saluons ensuite l’audace du plan du vol d’exploration. Comme la déesse Junon, la sonde de la NASA va utiliser la ruse pour rester aussi peu de temps que possible dans le champ magnétique de Jupiter qui l’enveloppe de deux gigantesques tores déformées par le vent solaire, dans lesquelles les radiations, piégées, sont extrêmement fortes et denses. Arrivée dans l’environnement jovien au-dessus du plan de l’écliptique et attirée par une force de gravité énorme, Juno va plonger vers le pôle Nord à très grande vitesse. Après avoir passé son périastre le 5 juillet (à 05h15 UTC* +2) , à la distance extrêmement proche de 5.000 km de la « surface » de la planète (diamètre de 142.000 km) et à la vitesse de 200.000 km/h, elle va repartir par-delà le pôle Sud, toujours animée d’une grande vitesse mais décroissante (attraction de Jupiter !), sur une orbite très elliptique qui va l’emporter jusqu’à un apoastre à plus de 5 millions de km, où elle n’évoluera qu’à 2000 km/h. La capture aura eu lieu grâce à une phase de rétropropulsion de 35 minutes (utilisant l’hydrazine) au-dessus de la zone intertropicale de Jupiter qui aura freiné le vaisseau juste ce qu’il faut. Ce type d’orbite elliptique lui permettra de franchir la magnétosphère à l’endroit où elle est la moins épaisse, aux pôles, et de survoler la planète en passant sous les ceintures de radiations. Elle parcourra trente-deux fois cette orbite, en un peu plus d’une année (32 fois 14 jours) avant de plonger, épuisée quand même par les rayonnements (elle aura reçu quelques cent millions de rad), dans les profondeurs insondables de Jupiter.

Admirons encore le bijou technologique. Un orbiteur de 3,6 tonnes, très volumineux avec ses 4,5 mètres de haut et 20 mètres d’envergure compte tenu de ses trois grands panneaux solaires déployés, car il lui faut une très grande surface pour capter l’énergie nécessaire si loin du soleil (Jupiter reçoit seulement 25% de l’irradiance que nous recevons sur Terre). Il est truffé d’équipements sophistiqués (spectroscopes, radiomètres) dont les éléments les plus fragiles sont confinés dans un coffre antiradiations d’un mètre cube aux parois de 1 cm d’épaisseur, en titane. A noter qu’à la différence de la plupart des sondes américaines envoyés dans l’espace profond qui disposaient d’un petit moteur nucléaire, cette fois ci la NASA a choisi une énergie « propre », preuve des progrès effectués dans l’efficience des panneaux solaires.

Mais à quoi tout cela va-t-il servir ?

C’est ce que je développerai dans mon prochain billet !

Image à la Une : Juno devant Jupiter, conception d’artiste pour la NASA (crédit NASA).

Lien : site de la NASA pour la mission Juno : https://www.nasa.gov/mission_pages/juno/main/index.html

*UTC (« Coordinated Universal Time ») est identique à GMT (« Greenwich Mean Time »). En Suisse, en été, l’heure légale est UTC + 2. Lors de l’insertion en orbite Jupiter se trouvera à 852 millions de km de la Terre et donc à 47 minutes lumière. Nous ne connaîtrons donc le résultat des manœuvres d’insertion qu’avec ce décalage de temps.

Le 1er juillet à 16h45 (UTC +2) , Juno est encore à 3,89 millions de km de Jupiter; elle s’en approche à la vitesse de 34.660 km/h.

Le 2 juillet à 17h45 (UTC+2), Juno est à 3 millions de km de Jupiter; elle s’en approche à la vitesse de 38.000 km/h. L’accélération se fait sensible du fait de l’attraction grandissante de Jupiter.

Le 3 juillet à 08h10 (UTC +2), Juno est à 2,44 millions de km de Jupiter; elle s’en approche à 41.000 km/h. La sonde apparaît juste en haut de l’écran de suivi de trajectoire de la NASA (voir « exlopre/ cinematic view / above Jupiter »).

Le 4 juillet à 00h00 (UTC+2), Juno est à 1,75 millions de km de Jupiter, elle s’en approche à 47.000 km / h. Elle a atteint l’orbite de Callisto, le satellite le plus éloigné de Jupiter. L’insertion se fera dans 1 jour, 4 heures et 28 minutes.

Blog_50_inside_Island_1_Giudice_NASA

Aller sur Mars ou vivre dans les îles ?

S’il est théoriquement et financièrement possible de construire des îles de l’espace aux Points de Lagrange, pourquoi vouloir s’établir sur Mars ? 

Construire des îles de l’espace ne sera pas facile. Il s’agit d’envoyer en L2 (point de Lagrange 2) des quantités énormes de matériaux, de les travailler dans l’espace et en apesanteur (du moins pour construire la première île) pour les transformer en poutres de métal, en plaques de verre, en gaz respirable, en terres cultivables ; il s’agit de construire ensuite en L5 avec ces produits semi-finis les structures des îles, dans les mêmes conditions. Construire des bases sur Mars sera moins difficile puisqu’on aura les matériaux de base sur place et qu’il « suffira » d’envoyer en surface de Mars les machines nécessaires à la production d’énergie et à la création de nouvelles machines et des structures d’accueil (avec toutefois la difficulté de l’espacement des fenêtres de lancement depuis la Terre).

La vie sur Mars, par contre, sera moins confortable que dans les îles de l’espace. Nous l’avons vu : gravité réduite au sol mais habitats plus petits compte tenu cependant de cette gravité (absente aux points de Lagrange), port du scaphandre obligatoire dès que l’on sortira de la base en raison de la ténuité de l’atmosphère (par ailleurs irrespirable), durée du jour non exactement égale à celle du jour terrestre, amplitude forte des variations de température quotidiennes (de l’ordre de 60 à 80°C) et encore durée du voyage et espacement des fenêtres où ce voyage est possible, aussi bien depuis la Terre que depuis Mars. Dans les îles la vie sera plus facile. On peut même dire qu’« elle sera belle ». L’environnement sera modulable exactement selon les désirs de leurs habitants (gravité, luminosité, température et même relief du terrain). Peut-être certaines personnes seront-elles négativement sensibles dans les Îles-1 à l’intensité de la force de Coriolis en raison de la rotation relativement rapide des habitats mais ce ne sera plus le cas dans les îles de seconde et de troisième générations qui n’auront pas besoin de tourner aussi vite sur elles-mêmes pour recréer une gravité de 1g sur leur sol puisque leur diamètre sera beaucoup plus grand.

Dans les deux cas, il faudra aussi mettre au point un système satisfaisant de contrôle de l’environnement et de support vie (« ECLSS ») fonctionnant en boucle fermée. Dans ce domaine des progrès restent à faire (j’approfondirai dans de prochains billets).

Alors que choisir ?

Je dirais qu’il sera plus facile de commencer par habiter à la surface de Mars mais que, in fine, la meilleure solution serait les îles. C’est là où l’homme trouvera vraiment sa liberté et des possibilités presque infinies de développement et d’accomplissement car, après avoir commencé avec celles de la Lune, on pourra exploiter les ressources des astéroïdes.

Il faut donc commencer. Si l’homme ne choisit pas d’entreprendre des séjours sur Mars aujourd’hui, il ne construira peut-être jamais d’îles de l’espace. C’est bien cela qui nous menace. En effet les directions de la NASA et de l’ESA n’y font référence que de façon rhétorique. L’espace les intéresse surtout dans la mesure où il est tourné vers la Terre. La NASA imagine toutes sortes d’étapes intermédiaires avant Mars et l’ESA, sous l’initiative de son nouveau directeur, Jan Wörner, commence seulement à regarder la Lune.

Malheureusement le « Moon Village » qu’elle propose, outre qu’il serait plus difficile à réaliser et moins « vivable » qu’une base martienne*, semble plutôt être une sorte de base antarctique que l’amorce d’un établissement permanent et autonome. Du fait de toutes les difficultés que poseraient sa création et son maintient, cela risque fort d’être une impasse, comme l’a été la Station Spatiale Internationale, une entreprise longue, coûteuse et décourageante qui pourrait être pour les adversaires de l’aventure spatiale, l’occasion d’en fermer définitivement la porte. En fait une base lunaire n’aurait de sens que comme première phase d’un projet d’îles de l’espace, pour abriter une équipe d’hommes contrôlant l’extraction minière pour approvisionner en matière les constructeurs de ces îles comme le préconisait Gerard O’Neill. Mais compte tenu des difficultés de construire dans l’espace, ce choix me semble être prématuré, donc une erreur stratégique.

Tous nos espoirs reposent sur les grands entrepreneurs américains, les Elon Musk, Jeff Bezos, Larry Page, Bigelow et sur le staff de la NASA, passionné de l’espace profond. Sans eux, pas de souffle, pas de véritable ambition spatiale, pas d’esprit d’aventure mais une ronde sans fin autour d’une Terre vieille, surchargée par la surpopulation, usée par la surexploitation de ses ressources et mourant lentement entourée des déchets spatiaux accumulés par la faute des êtres « conscients » qu’elle aura engendrés. 

*gravité très faible, force des radiations beaucoup plus grande en surface du fait de l’absence d’atmosphère, quasi-absence de glace d’eau, jours très longs, écarts de températures beaucoup plus grands.

Image à la Une: Illustration de Rick-Guidice pour la NASA, montrant la vie à l’intérieur d’une île-1.

PS: j’ai encore des choses à vous dire à propos des îles de l’espace mais un événement important qui doit survenir début juillet, mérite que je lui donne la priorité.