La conférence Health from Space se tient les 4 et 5 mars 2024 à Cannes, en France, en présence de l’ESA, du CNES et de Thales Alenia Space. L’espace ne se limite pas à l’exploration de l’univers ou à des missions de surveillance de l’environnement : son environnement sert également la vie sur Terre en permettant de mener des expériences scientifiques et en contribuant à des avancées médicales importantes.
L’espace, un environnement aux caractéristiques uniques
L’espace est un fantastique laboratoire pour les expérimentations scientifiques. Son environnement unique, quasiment impossible à recréer sur Terre, ouvre le champ des possibles dans le domaine de la recherche. L’exposition à la microgravité durant de longues périodes, par exemple, permet aux scientifiques d'étudier des phénomènes qui n’existent pas sur Terre, où la gravité terrestre affecte la plupart des processus biologiques.
Grâce à la microgravité, les chercheurs peuvent ainsi observer la manière dont les fluides, les gaz et les particules se comportent en dehors de l’environnement terrestre. Ces études participent d’une meilleure compréhension des transferts de chaleur ou de la combustion. Par ailleurs, une fois soumis à la microgravité, les matériaux se solidifient de manière plus uniforme, limitant ainsi l’apparition de défauts. Cela permet aux chercheurs d’étudier de nouveaux matériaux, qu’ils soient destinés à un usage dans l’aérospatial, l’électronique ou la médecine.
De plus, l'espace offre un point de vue unique pour l'étude des rayons cosmiques, de la météorologie spatiale et du rayonnement solaire. La compréhension de ces phénomènes et leur étude sont des éléments cruciaux pour protéger la vie et les systèmes vulnérables sur Terre, ainsi que les astronautes lors des missions de longue durée.
Les expériences spatiales constituent une ressource majeure pour explorer des questions scientifiques fondamentales, faire progresser la technologie et améliorer notre compréhension de la vie sur Terre.
© ESA/NASA
Des avancées majeures dans le domaine médical
Les recherches menées depuis l’espace ont notamment conduit à de nombreuses avancées médicales dont nous bénéficions aujourd’hui.
La contribution des expériences spatiales au développement de la médecine régénérative est particulièrement notable. En effet, des chercheurs ont envoyé des cellules cutanées humaines vivantes dans la Station spatiale internationale (ISS) afin de comprendre de quelle manière l'exposition à l'environnement spatial influence la santé humaine ainsi que la réparation des tissus. Les scientifiques ont découvert que les conditions de microgravité dans l'espace peuvent considérablement améliorer la fonction des cellules souches par rapport à celles cultivées sur Terre. Ces découvertes sont prometteuses pour la progression des thérapies à base de cellules souches ainsi que la médecine régénérative.
Aussi, l'espace offre un environnement idéal pour la croissance de cristaux de protéines de haute qualité, qui aident à déterminer les structures tridimensionnelles des protéines. Leur étude, essentielle pour la conception de médicaments et le traitement des maladies, permet de mettre au point des thérapies plus ciblées. Sur Terre, les cristaux de protéines présentent souvent des imperfections, provoquées par les effets de convection. En microgravité, ces effets sont minimisés : les molécules de protéines forment des cristaux plus ordonnés et de meilleure qualité. Ces derniers fournissent des images plus claires pour l'analyse aux rayons X, aidant les chercheurs à comprendre la fonction et les interactions des protéines. La croissance de cristaux de protéines en microgravité constitue ainsi une ressource unique pour faire progresser la biologie structurale et le développement de médicaments.
La recherche en microgravité a également accompagné le développement de vaccins et d’antibiotiques. Des expériences sont menées en continu, en lien avec l’oncologie, l’ostéoporose, la longévité, le vieillissement, ou encore les pertes musculaires. La perte de densité osseuse, l'atrophie musculaire et les modifications du système immunitaire qui se produisent chez les astronautes en raison de la microgravité peuvent en effet être étudiées, permettant de mettre au point des traitements médicaux et des mesures préventives.
L’espace se présente ainsi comme un lieu d’innovations, véritable soutien à la recherche médicale terrestre, et sera certainement un pilier de la médecine de demain.
Une amélioration notable de la qualité de vie des astronautes dans l’espace
International Space Station © NASA
Ces dernières années, la qualité de vie et la sécurité des astronautes sont devenues des composantes essentielles de l’innovation spatiale. Les habitats spatiaux destinés à des missions de longue durée en orbite terrestre basse, à l’image de la Station spatiale internationale, ont été agrandis et intègrent désormais des dispositifs garantissant le confort et la sécurité des astronautes à bord.
Les ingénieurs ont dû créer des systèmes de contrôle de la pression, de la température et de l'humidité dans les vaisseaux spatiaux, ces derniers subissant des fluctuations de température extrême. En parallèle, la gestion de la qualité de l'air assure une filtration efficace, le contrôle de l'humidité et l'élimination du dioxyde de carbone, autant de paramètres cruciaux pour la santé des astronautes.
Chez Thales Alenia Space, nos ingénieurs ont fabriqué une grande partie du volume pressurisé de l’ISS, dont l’iconique Cupola, le système de contrôle environnemental et la structure du laboratoire Colombus, où sont effectuées la plupart des expériences scientifiques, ainsi que les Nodes, comportant des quartiers d’équipage et des systèmes de survie régénératifs. Nous avons produit tous les modules de fret pressurisés destinés aux vaisseaux de ravitaillement Cygnus. Deux fois par an, les vaisseaux Cygnus livrent des tonnes de nourriture, d'eau, d'oxygène, de carburant, de réparations spatiales et d'expériences scientifiques aux différents équipages de la Station spatiale internationale. Forte de cette expérience unique, notre société est devenue le leader mondial en matière de modules pressurisés : nous sommes désormais le partenaire majeur à bord de Lunar Gateway, une station spatiale de 40 tonnes pour laquelle nous fournissons les modules pressurisés ESPRIT et I-HAB à l'ESA, et le module HALO à Northrop Grumman. Nous avons également été choisis pour construire deux modules pressurisés pour la station spatiale commerciale d'Axiom Space, dont Philippe Starck a conçu les intérieurs. En tant qu’industriel, notre objectif est de construire des modules pressurisés dans lesquels les astronautes se sentent en sécurité, en particulier lors de missions de longue durée. Leur confort et leur sécurité sont importants pour nous : ils doivent se sentir comme chez eux dans l'espace.
Lunar Gateway © Thales Alenia Space
Les astronautes bénéficient aujourd’hui de services de télémédecine et d'un soutien psychologique, les missions de longue durée pouvant être éprouvantes. Pour maintenir leur forme physique, des exercices personnalisés leur sont proposés, contribuant à lutter contre l'atrophie musculaire et la perte de densité osseuse. En parallèle, la qualité nutritionnelle des régimes alimentaires des astronautes a été fortement améliorée. La qualité du sommeil est également cruciale : les vaisseaux spatiaux modernes proposent désormais des cabines de sommeil confortables dotées d’un éclairage réglable et de dispositifs de réduction du bruit.
Le bien-être et la santé : des critères essentiels dans la conception des futures infrastructures spatiales
La conception des infrastructures spatiales évolue de manière continue, dans le but d'améliorer le confort des astronautes durant les missions. Les vaisseaux spatiaux et les habitats, amenés à se multiplier, donnent désormais la priorité aux besoins humains, en tenant compte de facteurs tels que les rythmes circadiens, l'intimité et le confort psychologique. Grâce à une conception centrée sur l'humain, les infrastructures, dotées de zones de détente et d’espaces verts, garantiront un environnement plus agréable aux astronautes.
Les futurs vaisseaux spatiaux intégreront des technologies et des espaces intelligents afin d'optimiser l'utilisation de l'espace et d'améliorer le confort : éclairage adaptatif, mobilier réglable et environnements personnalisés seront ainsi installés. Les nouvelles technologies seront des alliées de taille : l'automatisation assistée par l'IA s'occupera des activités routinières, permettant aux membres de l'équipage de se concentrer sur les tâches essentielles à la mission. La réalité virtuelle, augmentée et mixte offrira des expériences immersives qui faciliteront la maintenance et l'entraînement et réduiront le sentiment d'isolement.
Toujours dans un souci de confort, les combinaisons spatiales de nouvelle génération seront plus souples, plus légères et adaptées à chaque astronaute. Le bien-être des astronautes sera donc le point central de la réflexion autour des aménagements des futurs vaisseaux spatiaux.
Le suivi de la santé des astronautes est également une considération majeure. Des dispositifs portables surveilleront les signes vitaux des astronautes, leurs habitudes de sommeil ainsi que leur niveau de stress. Le retour d'information en temps réel les aidera à adapter leur comportement et à maintenir une santé optimale.
Il a été démontré que le corps humain subit une sorte de vieillissement accéléré dans l'espace. Dans des études récentes, les scientifiques cherchent un moyen d’inverser ce vieillissement cellulaire. Ces avancées contribuent non seulement à l’amélioration des conditions de vie des astronautes mais aussi à notre compréhension de la régénération cellulaire et de la longévité, sur la Terre comme dans l'espace. Enfin, des matériaux de blindage légers protégeront les astronautes des rayonnements ionisants pendant les longues missions dans l'espace lointain. La prévision des tempêtes solaires s'améliorera, ce qui permettra aux astronautes de s'abriter en cas de besoin et d'enfiler des combinaisons de protection individuelles.
La technologie spatiale et les sciences s’allient aujourd’hui afin d’offrir les meilleures conditions de voyage possibles aux astronautes.
© ESA/Thales Alenia Space