Vivre et travailler dans l'espace pendant de longues périodes est un travail difficile. Non seulement les effets de l'apesanteur ont un impact physique, mais la réalisation de sorties dans l'espace est un défi en soi. Au cours d'une sortie dans l'espace, les astronautes peuvent devenir désorientés, confus et nauséeux, ce qui rend difficile le retour à la maison. Et si les sorties dans l'espace ont été menées depuis des décennies, elles sont particulièrement importantes à bord de la Station spatiale internationale (ISS).
C'est pourquoi le Charles Stark Draper Laboratory (alias Draper Inc.), une société de recherche et développement à but non lucratif basée dans le Massachusetts, conçoit une nouvelle combinaison spatiale avec le soutien de la NASA. En plus des gyroscopes, des systèmes autonomes et d'autres technologies de pointe, cette combinaison spatiale de nouvelle génération comportera un bouton «Take Me Home» qui supprimera une grande partie de la confusion et des conjectures des sorties dans l'espace.
Les sorties dans l'espace, autrement appelées «activités extra-véhiculaires» (EVA), font partie intégrante des voyages et de l'exploration spatiaux. À bord de l'ISS, les sorties dans l'espace durent généralement entre cinq et huit heures, selon la nature du travail effectué. Pendant une sortie dans l'espace, les astronautes utilisent des attaches pour rester fixés à la station et empêcher leurs outils de flotter.
Une autre caractéristique de sécurité qui entre en jeu est l'aide simplifiée pour le sauvetage en EVA (SAFER), un appareil qui est porté par les astronautes comme un sac à dos. Cet appareil repose sur des propulseurs à réaction contrôlés par un petit joystick pour permettre aux astronautes de se déplacer dans l'espace au cas où ils se détacheraient et flotteraient. Cet appareil a été largement utilisé lors de la construction de l'ISS, qui a impliqué plus de 150 sorties dans l'espace.
Cependant, même avec un SAFER allumé, il n'est pas difficile pour un astronaute de se désorienter pendant l'EVA et de perdre ses repères. Ou comme l'ingénieur Draper Kevin Duda l'a indiqué dans un communiqué de presse Draper, "Sans un moyen infaillible de retourner dans le vaisseau spatial, un astronaute risque le pire des cas: perdu dans l'espace." En tant qu'ingénieur des systèmes spatiaux, Duda étudie les astronautes et leur habitat à bord de la Station spatiale internationale depuis un certain temps.
Lui et ses collègues ont récemment déposé un brevet pour la technologie, qu'ils appellent un système de «retour volontaire de l'activité extra-véhiculaire assistée». Comme ils ont décrit le concept dans le brevet:
"Le système estime l'état de navigation d'un membre d'équipage par rapport à un emplacement fixe, par exemple sur un vaisseau spatial en orbite d'accompagnement, et calcule une trajectoire de guidage pour le retour du membre d'équipage à cet emplacement fixe. Le système peut tenir compte des exigences de sécurité et de dégagement lors du calcul de la trajectoire de guidage. »
Dans une configuration, le système contrôlera le pack SAFER du membre d'équipage et suivra une trajectoire prescrite jusqu'à un emplacement désigné comme «domicile». Dans un autre, le système fournira des instructions sous forme d'indices visuels, auditifs ou tactiles pour diriger le membre d'équipage vers son point de départ. Le membre d'équipage pourra activer le système lui-même, mais un opérateur à distance pourra également l'allumer si nécessaire.
Selon Séamus Tuohy, directeur des systèmes spatiaux de Draper, ce type de technologie de retour à la maison est une avancée dans la technologie des combinaisons spatiales attendue depuis longtemps. “La combinaison spatiale actuelle ne propose aucune solution de navigation automatique - elle est purement manuelle - et cela pourrait représenter un défi pour nos astronautes s'ils sont en situation d'urgence », a-t-il déclaré.
Un tel système présente de multiples défis, dont le moindre n'est pas lié aux systèmes de positionnement global (GPS), qui ne sont tout simplement pas disponibles dans l'espace. Le système doit également calculer une trajectoire de retour optimale qui tient compte des exigences de temps, de consommation d'oxygène, de sécurité et de dégagement. Enfin, il doit être capable de guider efficacement un astronaute désorienté (voire inconscient) vers son sas. Comme l'explique Duda:
«Donner aux astronautes un sens de la direction et de l’orientation dans l’espace est un défi car il n’existe pas de gravité ni de moyen facile de déterminer le sens de montée et de descente. Notre technologie améliore le succès de la mission dans l'espace en assurant la sécurité de l'équipage. »
Pour Duda et ses collègues, les solutions consistent à équiper les futures combinaisons spatiales de capteurs capables de surveiller le mouvement, l'accélération et la position relative du porteur par rapport à un objet fixe. Selon le brevet, il s'agirait probablement d'un vaisseau spatial en orbite d'accompagnement. Les modules de navigation, de guidage et de contrôle seront également programmés pour s'adapter à divers scénarios, allant du GPS à la navigation assistée par la vision ou au suivi des étoiles.
Draper a également développé un logiciel propriétaire pour le système qui fusionne les données des systèmes de navigation à vision et à inertie. Le système bénéficiera en outre du vaste travail de l’entreprise dans le domaine de la technologie portable, qui a également de nombreuses applications commerciales. En développant des combinaisons spatiales qui permettent au porteur d'obtenir plus de données de son environnement, il introduit efficacement la technologie de réalité augmentée dans l'espace.
Au-delà de l'exploration spatiale, la société prévoit également des applications pour son système de navigation ici chez lui. Il s'agit notamment des premiers intervenants et des pompiers qui doivent naviguer dans des pièces enfumées, des parachutistes tombant vers la Terre et des plongeurs qui pourraient se perdre dans les eaux profondes. Littéralement, toute situation où la vie et la mort peuvent dépendre de ne pas se perdre pourrait bénéficier de cette technologie.
