Depuis les tout premiers jours d’entraînement spatial, la NASA a submergé les astronautes sous l’eau pour simuler l’expérience de la pesanteur en mouvement en microgravité. En 1966, par exemple, Buzz Aldrin a pratiqué des sorties dans l’espace avec une maquette de vaisseau Gemini dans une grande piscine du Maryland pour se préparer à la mission Gemini 12. En 1983, les astronautes s'entraînaient autour d'une maquette grandeur nature de la soute de la navette spatiale utilisant les installations d'entraînement en environnement en apesanteur du Centre spatial Johnson (WETF). Le succès de la formation sous-marine a finalement conduit à la création du Laboratoire de flottabilité neutre à Houston, la plus grande étendue d’eau intérieure au monde, capable de contenir des maquettes de sections importantes de la Station spatiale internationale.
Depuis 2001, les astronautes entraînent et testent du matériel en haute mer dans le cadre du programme NASA Extreme Environment Operation, ou NEEMO. Le mois dernier, un équipage d'aquanautes et d'astronautes a fait surface après avoir passé neuf jours dans un habitat sous-marin appelé la base Aquarius Reef, située à 6 mètres de la surface de l'océan au large de la côte de Key Largo, en Floride. L’expédition, NEEMO 23, est la dernière d’une série de missions qui utilisent le sol de l’océan Atlantique comme un terrain d’essai pour les technologies et les procédures possibles dans l’espace lointain. Aquarius, qui fait partie de l’Université internationale de Floride, mesure environ 40 pieds de long sur 20 pieds de large. Il constitue également un banc d’essai idéal pour étudier les effets physiques et mentaux de la vie et du travail dans des espaces confinés.
Bien que le programme existe depuis près de deux décennies, il s’agissait de la première mission NEEMO à compter une équipe de recherche entièrement féminine de la NASA. Csilla Ari D'Agostino, membre de l'équipe NEEMO, neurobiologiste à l'Université de Floride du Sud, explique que les données recueillies au cours de cette mission sont essentielles pour créer une image complète du comportement de tous les astronautes dans l'espace, en particulier depuis les anciens équipages de NEEMO. étaient principalement des hommes.
«Il est important de collecter des données sur les deux sexes», explique Ari D'Agostino. «S'il y a une différence, nous devons trouver un moyen de gérer cela. Si ce n’est pas le cas, nous devons également le savoir.
Deux membres de l’équipe NEEMO 23 préparent du matériel pour mesurer le métabolisme des éponges. (Karl Shreeves) L'aquanaute Shirley Pomponi, biologiste de la marine à l'Institut océanographique Harbour Branch de l'Université de Floride Atlantique et la candidate astronaute de la NASA Jessica Watkins, se sont joints à Ari D'Agostino. L'équipe était dirigée par l'astronaute italienne Samantha Cristoforetti, qui a passé 200 jours dans l'espace en 2014 et 2015 - un vol spatial record pour un Européen.
Les non-astronautes du groupe ont été choisis pour leur expérience en plongée et pour mener leurs propres recherches. Ari D'Agostino étudie les effets physiologiques de la plongée, comme ce qui se passe lorsque des plongeurs respirent de l'oxygène dans des environnements à haute pression. Au cours de l'expédition, elle a également étudié la dynamique de groupe et la façon dont le comportement change en présence de stress physique et mental. Pomponi, pour sa part, étudie les éponges marines et teste un nouvel outil d'échantillonnage portatif qui pourrait avoir des applications potentielles dans l'espace, comme l'échantillonnage de roches et de sédiments planétaires.
Alors que les missions précédentes de NEEMO étaient axées sur la simulation d'activités à la surface d'un astéroïde, NEEMO 23 a testé de nouveaux équipements et protocoles de travail pour la Station spatiale internationale ainsi que de futures missions dans l'espace lointain sur la Lune et Mars.
Au cours d’une journée type, la moitié des membres de l’équipage passaient jusqu’à cinq heures à l’extérieur du navire, à tester les équipements et à collecter les échantillons, tandis que ceux à l’intérieur étaient chargés de diriger les travaux et de communiquer avec le contrôle de mission. «Parfois, je communiquais avec quatre personnes différentes en même temps», déclare Pomponi. "Je communiquerais avec les plongeurs, avec les communications scientifiques, avec le contrôle de mission et avec quelqu'un à l'intérieur de l'habitat."
Dans Aquarius, Pomponi a expliqué aux plongeurs de l’extérieur comment utiliser son matériel de recherche pour collecter des échantillons d’éponges et mesurer leur activité métabolique. Cette méthode a servi d'analogue aux futures missions sur Mars, où un astronaute pourrait être chargé d'utiliser des outils spécialisés conçus par quelqu'un d'autre.
«Il y avait un peu d'entraînement sur terre à l'avance, mais pas beaucoup», dit Pomponi. "Mais dans l'espace, lorsqu'ils explorent, les astronautes qui se trouvent là-haut ne sont pas nécessairement ceux qui savent comment utiliser ces instruments."
Les aquanautes et les astronautes doivent pousser à contre-courant pour transporter leur équipement entre les chantiers à une profondeur de plus de 20 mètres. (Csilla Ari D'Agostino) À 32 mètres sous la surface, l’équipe a également rencontré des problèmes logistiques: des appareils ont eu du mal à se connecter à Internet, des microphones ont été coupés et des cordons de casque se sont détachés, parmi d’autres incidents. Pour chacun de ces scénarios, l’équipe a dû trouver elle-même une solution au problème. Pomponi a expliqué que son expérience de la communication avec les plongeurs afin de faire fonctionner et de réparer son matériel illustrait bien l'importance de faire appel à une personne possédant une expertise scientifique au sein de l'équipage, plutôt que de se contenter de contrôler la mission.
«[Si] vous êtes sur Mars et que vous envoyez un message au contrôle de la mission, il vous faudra 20 minutes pour y arriver, puis 20 minutes supplémentaires pour obtenir la réponse», déclare Pomponi. «Donc, au minimum, vous avez 40 minutes de retard. Cette mission avait été spécialement conçue pour que les astronautes aient la possibilité de résoudre leurs problèmes et… de prendre eux-mêmes des décisions en rapport avec les procédures ou les instruments que nous utilisions. ”
Les membres de l'équipe à l'intérieur de l'habitat ont également évalué des outils tels qu'un microscope électronique à balayage (MEB) destiné à la Station spatiale internationale cette année. «C'est comme une version miniature d'un SEM», explique Ari D'Agostino. «C’est absolument incroyable, car normalement, il faudrait presque la moitié d’une pièce. C’était comme une machine à café.» L’équipe a utilisé le MEB pour reproduire des échantillons tels que les éponges de Pomponi, et comme la pression à l’intérieur du Verseau est 2, 5 fois plus élevée qu’à la surface, les aquanautes et les astronautes pourraient également indiquer le fonctionnement du microscope dans un environnement extrême.
À l’extérieur d’Aquarius, sur le fond marin, les membres de l’équipe ont expérimenté un certain nombre de nouveaux dispositifs pouvant être utilisés dans l’espace. Ils ont testé une nouvelle pièce d'équipement médical, une civière lunaire appelée LESA (système d'évacuation lunaire), qui aide à soulever et à transporter un astronaute handicapé - une tâche ardue sans assistance mécanique, étant donné que les combinaisons spatiales aquatiques comprennent un casque de 32 livres, un ombilical ligne et un poids de 10 à 20 livres pour empêcher les aquanautes de flotter à la surface. Dans l'espace, la tenue tout aussi volumineuse d'un astronaute et le manque de gravité rendraient cette tâche tout aussi difficile, soulignant les avantages de tester ces nouveaux modèles sous l'eau avant de les envoyer sur une autre planète.
Pour évaluer l'impact des conditions de vie sur leurs aptitudes mentales, l'équipage a effectué des exercices quotidiens, tels qu'une simulation de vol lunaire, qui ont testé leur capacité à effectuer plusieurs tâches à la fois en leur demandant d'atterrir simultanément sur le véhicule, de lire les communications entrantes et d'indiquer des métriques telles que l'altitude.
Samantha Cristoforetti et Csilla Ari D'Agostino travaillent sur un panneau d'habitat imprimé en 3D utilisé comme matériau de construction pour les habitats lunaire ou martien. (Csilla Ari D'Agostino) Une partie de la recherche d'Ari D'Agostino a consisté à étudier le comportement du groupe dans son ensemble. Bien que certaines équipes puissent s’effondrer sous la pression mentale et physique, l’équipe de NEEMO 23 a collaboré de manière transparente.
«De toute évidence, il y avait des moments très stressants au cours desquels tout le monde était surchargé de tâches, l'habitat était très petit et nous ne pouvions pas nous gêner», explique Ari D'Agostino. «Nous avions vraiment besoin de savoir quand quelqu'un avait besoin d'aide, quand quelqu'un devait intervenir et quand quelqu'un avait besoin de prendre du recul. C'était un très, très bon mélange de personnalités et nous nous sommes beaucoup amusés. ”
De retour au-dessus du niveau de la mer, l'équipe est dispersée et passera les prochaines semaines à analyser leurs données et à rendre compte des résultats. Ari D'Agostino espère pouvoir contribuer aux futures missions de NEEMO en tant que membre de l'équipe de support.
«Nous riions un peu avec des amis astronautes du fait que nous avions la dépression post-partum maintenant que ce grand problème était terminé et que nous essayions simplement de réfléchir», dit-elle. «Je pense que nous avons eu besoin d'un peu de temps pour digérer ce qui s'est réellement passé, car quelque chose aurait pu mal se passer et, heureusement, ce n'est pas le cas. Nous avons vécu de grandes choses très excitantes. ”
