Exploration spatiale - le blog de Pierre Brisson

La semaine dernière je vous ai fait part du récent appel à idées de l’ESA, lancé sur le thème des systèmes de support vie en boucle-fermée. Ce que je ne vous ai pas dit c’est que cet appel n’est pas isolé mais fait partie d’une politique de recherche d’innovations et d’applications d’innovations, de l’ESA sur des thèmes choisis par elle et qu’elle mène dans le cadre de « campagnes » (campaigns) ou de « canaux » (channels). Les appels sont adressés aux divers spécialistes du secteur et même au public (pourvu bien sûr qu’il puisse fournir des références de sérieux et de capacités). L’organe par lequel ils sont émis et suivis et qui a été créé en 2019, s’appelle l’« OSIP » (Open Space Innovation Platform). Il dépend du « Discovery & Preparation Program » de l’ESA. Pour être encore plus précis, ce « programme » dépend à son tour du « Future Preparation and Strategic Studies Office » (localisé au siège de l’ESA à Paris). A son tour, cet « Office » fait partie du « Systems Department », au sein du « Directorate of Technology, Engineering and Quality », communément appelé « TEC ». Je reviendrai sur cet organigramme, un peu complexe (euphémisme !).

Ce qui est particulièrement remarquable c’est l’ouverture très large du dispositif. Les « campagnes » cherchent des solutions à des questions spécifiques et ont généralement un calendrier bien défini et relativement court (on peut dire des préoccupations immédiates). Les « canaux » recherchent des idées et une collaboration sur des sujets plus généraux qui l’intéressent dans un cadre temporel moins contraignant. Mais, pour couvrir tout le spectre possible de la recherche spatiale, l’ESA a également ouvert en parallèle avec l’OSIP proprement dit, un « canal » complètement ouvert sur des « idées nouvelles » (donc non suscitées par l’ESA), appelé « OSIP Open Ideas Channel ». Il semble qu’on ne puisse pas faire mieux !

Depuis sa création l’OSIP a mené vingt-trois campagnes et cinq sont maintenant en cours dont celle portant sur les systèmes de support vie en boucle-fermée (objet de mon article de la semaine dernière) et deux autres qui viennent d’être lancées cette semaine. Je vous donne en fin d’article les noms de ceux qui concernent le support-vie pour vous donner une idée des recherches prises en considération (si vous le souhaitez, vous pourrez en retrouver le contenu sur les sites de l’ESA).

Je vous invite à lire la liste des différents thèmes traités plus largement dans le cadre d’OSIP et les documents publiés qui y sont relatifs (lien ci-dessous vers « Open and Past Discovery & Preparation Campaigns and Channels », en commençant par les « launch articles » et les « outcomes » (quand il y en a). Vous verrez la richesse de ce travail et les véritables trésors qui « reposent sur les étagères » de notre agence spatiale européenne. Pour beaucoup, il ne manque que le capital (plus encore que les personnes) pour tenter de les réaliser et cela ouvre des perspectives passionnantes sur l’avenir.

Cependant l’ESA a d’énormes besoins financiers car bien sûr elle ne s’occupe pas que de recherche mais aussi de lancements. Et cette capacité financière apparait « petite » comparée à celle de son concurrent principal (en dehors de la Chine bien sûr), la NASA. Pour donner un ordre d’idées, le budget total de l’ESA pour 2023 était de 7,08 milliards, celui de 2024 est de 7,79 milliards (le montant consacré à l’OSIP n’est malheureusement pas communiqué) ; celui de la NASA était de 25,38 milliards l’année dernière et d’environ 27 milliards pour cette année. Par ailleurs la structure de l’ESA est extrêmement lourde et complexe due en grande partie à son caractère multi-états. Pour bien comprendre cette dernière caractéristique, il faut regarder, en-dessous du sommet immergé de l’iceberg, les participants et l’organigramme.

Les membres de l’ESA sont actuellement au nombre de 22* (ce ne sont pas exactement les mêmes pays que les membres de l’UE) et chacun a droit à un « retour géographique » (qui leur assure des contrats en contrepartie de leur participation). L’agence emploie 2200 personnes. La NASA en emploie 18.000. NB : la différence de rapports entre personnes employés/budget montre que les dépenses ne sont largement pas affectées aux mêmes objets. La NASA est en effet une agence encore beaucoup plus opérationnelle que l’ESA.

*Autriche, Belgique, Tchéquie, Danemark, Estonie, Finlande, France, Allemagne, Grèce, Hongrie, Ireland, Italie, Luxembourg, Pays-Bas, Norvège, Pologne, Portugal, Roumanie, Espagne, Suède, Suisse, Grande Bretagne. Lettonie, Lituanie et Slovénie sont associés ; le Canada également pour certaines activités (dont la recherche sur le support-vie).

Rattachées au Directeur Général, Joseph Aschbacher (de nationalité autrichienne), il y a 11 Directions (« Directorates ») au sein de l’ESA : le TEC, le STS (Dir. Of Space Transportation), l’ELI (Dir. of European, Legal and International Matters), le HRE (Dir. of Human and Robotic Exploration), l’EOP (Dir. of Earth Observation), le NAV (Dir. of Navigation (NAV), le CSC (Dir. of Connectivity and Secure Communications), le SCI (Dir. of Science), le HIF (Dir. of Internal Services), l’OPS (Dir. of Operations), le CIC (Dir. of Commercialisation, Industry and Competitiveness).

Recoupant ce cadre général, il y a, en dehors du siège (situé à Paris), 8 « établissements » chacun avec des fonctions spécifiques (bien exprimées par leurs noms) et qui sont rattachées à l’un ou l’autre des directeurs des Directions ci-dessus : l’ESTEC (European Space Research and Technology) situé à Noordwijk aux Pays-Bas, l’ESOC (European Space Operations Centre) à Darmstadt en Allemagne, l’ESRIN (ESA’s centre for Earth observation) à Frascati, près de Rome, l’EAC (European Astronaut Centre) situé à Cologne, l’ESAC (European Space Astronomy Centre) à Villanueva de la Canada, près de Madrid, Le Spaceport européen situé à Kourou, Guyane, l’ESEC (European Space Security and Education Centre) à Redu en Belgique, l’ECSAT (European Centre for Space Applications and Telecommunications) à Harwell, Oxfordshire, Grande Bretagne.

Transversalement également mais sur le plan fonctionnel et non plus géographiques, 6 « Plenary Subordinate bodies » sont les organes nécessaires au fonctionnement interne : Administrative and Finance Committee (AFC), Industrial Policy Committee (IPC), International Relations Committee (IRC), Oversight Committee (OC), Security Committee (SEC), Science Programme Committee (SPC).

A cela s’ajoutent 6 « Program boards » : Joint Board on Communication Satellite Programme (JCB), Space Transportation Programme Board (PB-STS), Programme Board for Earth Observation (PB-EO), Programme Board for Human Spaceflight, Microgravity and Exploration (PB-HME), Programme Board on Satellite Navigation (PB-NAV), Programme Board on Space Situational Awareness (PB-SSA) et 2 « comités hors convention » : Programme Advisory Committee (PAC), Coordination Committee for the implementation of the Inter-governmental Agreement on the International Space Station (IGA-CC).

C’est « là-dedans » qu’évolue l’OSIP et l’on voit que si c’est bien la tête pensante prospective, scientifique et ingénieriale de l’Agence, ce n’est que cela. Et ceux qui ont travaillé dans de grandes multinationales, savent bien que, quel que soit l’intérêt du travail que l’on y mène, il faut se faire entendre et obtenir, souvent par rapport à d’autres. Ce n’est pas facile. Avec des tiraillements naturellement renforcés par l’indépendance des pays actionnaires, cet organigramme fait deviner, au-delà de la complexité, des difficultés dans les communications internes et dans les prises de décision. Pour que l’innovation dans l’ingénierie portée par l’OSIP soit pleinement valorisée, il faudrait pour le moins que l’OSIP devienne l’une des Directions de l’ESA, au même titre que le SCI (Direction des Sciences) et non pas dans le « fourre-tout » du TEC. Après tout, l’innovation est la clef d’une entreprise comme l’ESA. Ne pas le reconnaître c’est donner la priorité à la routine. J’en profite pour faire remarquer que dans cette structure, les vols robotiques et humains partagent le même « Directorate of Human & Robotic Exploration ». Compte tenu du biais général en Europe en faveur de l’exploration robotique (pour ne pas dire du biais contre l’exploration habitée), cela donne peu de chances au vols habités (en dépit des appels de l’OSIP à l’innovation dans ce domaine).

Cerise sur le gâteau, la Commission européenne, en la personne de Thierry Breton, Commissaire chargé « de la politique industrielle, du marché intérieur, du numérique, de la défense et de l’espace », a eu l’idée saugrenue, à la fin de 2023 (après le congrès de Séville), d’accroître le domaine de l’agence européenne EUSPA (Agence de l’Union Européenne pour le programme spatial). Jusqu’ici cet organisme se reconnaissait compétent pour les télécommunications. Cela risque fort de changer car Thierry Breton a déclaré vouloir que l’UE, donc l’EUSPA, « prenne le contrôle de la politique des lanceurs spatiaux aujourd’hui exercé par l’ESA ». Voilà qui ne va pas simplifier les choses car on ne sait pas jusqu’où le Commissaire, qui n’a vraiment pas l’exploration spatiale au cœur de ses attributions, a l’intention de mener son OPA sur l’ESA ! Il sera encore plus difficile de faire émerger à la réalité les innovations, notamment pour les vols habités, que l’OSIP aura fait s’épanouir sur le papier. Et beaucoup, hélas, pourront continuer à dormir sur leurs étagères comme la Belle au bois dormant, en attendant qu’un Prince-charmant vienne les réveiller.

Ce qui est pire encore c’est que non seulement il y aura concurrence parmi les « belles » mais encore qu’on n’a aucune chance que la gravité artificielle* soit parmi les élues puisque je n’ai vu encore aucune étude sur ce sujet qui serait cependant très utile pour ne pas dire « indispensable » pour mener à bien les missions habitées.

*si ce n’est la centrifugeuse (étude BRACE) qui n’est qu’un instrument de salle de sport. L’étude GE-LPS (Greater Earth Lunar Power Station) pour une centrale spatiale productrice d’énergie solaire pour la Lune, de la société Suisse Astrostrom, (Kaltenbach, Turgovie) reposant sur l’hypothèse de la faisabilité du concept SOLARIS, aille plus loin. Mais elle ne fait que mentionner la possibilité d’une station, partie de la centrale, bénéficiant d’une gravité artificielle du fait de la rotation de cette centrale.

Liste des innovations proposées, retenues par l’OSIP dans sa campagne concernant les systèmes de support-vie en cycle fermé :

Autonomous microgreens growth on cellulose pulp, a model of redirecting human urine to resource and superfood /// Prebiotics production by Cichorium intybus L. as profitable nutrient compounds to preserve astronauts’ health /// Microgreens : a unique concentrate of micronutrients for astronauts to produce during long-duration space exploration /// Resource-efficient in situ environmental pathogen surveillance in regenerative life support systems (LSS) using isothermal amplification and Nanopore sequencing /// Creating edible biomass from kitchen waste using phototrophic purple bacteria: recycling reduced-carbon in closed-loop life support systems /// Lignin- first pretreatment of plant fibers for unlocking the full catabolic potential of Compartment I in the MELiSSA loop to go to zero-waste space missions /// Investigation of the potential of raw and hydrolysed Spirulina biomass for biocontrol and plant biostimulation /// CyanoSaphe /// Optical characterization of the spatio-temporal kinetics of lignocellulosic waste degradation /// CEA-Food: Controlled Ecological Aquaculture Farm for On-Orbit Dining /// Fermentation of microalgae for space foods & nutritions /// DIRT: Degrading In-Situ Regolith for Terra-production

Liens:

https://ideas.esa.int/servlet/hype/IMT?documentTableId=45087169446288185&userAction=Browse&templateName=&documentId=f9affcc5f68b6ac6526b058ead17e456

Open and Past Discovery & Preparation Campaigns and Channels: https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Discovery_and_Preparation/The_Open_Space_Innovation_Platform_OSIP

https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Discovery_and_Preparation

https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Directorate_of_Technology_Engineering_and_Quality_TEC

https://www.esa.int/About_Us/Corporate_news/ESA_top_management

https://www.esa.int/About_Us/Law_at_ESA/ESA_s_organs_and_functioning

https://www.esa.int/About_Us/Corporate_news/Establishments_and_facilities

https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2023/07/Lunar_solar_power_satellite

Pour (re)trouver dans ce blog un autre article sur un sujet qui vous intéresse, cliquez sur :

Index L’appel de Mars 24 01 26

Cet index reprend l’intégralité des articles publiés dans le cadre de la plateforme letemps.ch

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19 réponses

  1. Je l’ai souvent écrit ici, je n’arrive pas à comprendre cette « inhibition » vis-à-vis de l’étude concrète de moyens de créer une gravité artificielle, qui touche toutes les agences spatiales (et pas seulement l’ESA). Une idée, pour (relativement) limiter les coûts, ne pourrait-on pas profiter de la fin relativement prochaine de l’ISS pour en détacher deux modules, les relier et les mettre en rotation pour tester cette technique de création d’une gravité artificielle? Voilà qui assurerait une fin plus « glorieuse » à ce Meccano spatial dont l’utilité actuelle est devenue assez relative!

    1. Merci Pierre-André.
      Je pense exactement la même chose. Tant qu’à sacrifier l’ISS, autant chercher à la valoriser une dernière fois. Et cette expérience de création de gravité par mise en rotation de deux modules, serait une excellente utilisation. Mais il semble que nos grandes agences soient sourdes et aveugles sur ce sujet. Hélas!

  2. Bonjour a tous
    Je pense que la gravite artificielle se fera par rotation d un module particulier inclus sur un vaisseau spatial un peu comme dans le film dont j ai oublie le nom*: cela m amene a penser qu il s agit d une future generation de nef dans quelques dizaines d annees avec propulsion a detonnation rotative ou nucleaire pour reduire la duree de tranlation; de plus ces vaisseaux seront de tres grande taille afin de menager de tres grands espaces de vie pour les equipages un peu dans le style de biosphere …etc…etc..etc..ce n est pas pour tout de suite mais ca viendra.
    .
    *NB: il s agit de : vaisseau spatial Hermes du film seul sur Mars. c est tres realiste et tres proche de nos possibilites techniques actuelles.

    1. Inclure le module en rotation dans le vaisseau est un problème car le bras de rotation serait trop court compte tenu de la vitesse à laquelle elle devrait se faire pour créer une gravité qui en vaille la peine. En effet dans ce cas, il y aurait un différentiel sensible et donc très gênant entre la tête et les pieds. Plusieurs solutions sont possibles, soit des câbles, soit des pylônes rétractables (ou extensibles).
      .
      Par ailleurs un vaisseau de très grande taille suppose qu’on fasse un assemblage dans l’espace (comme on a fait pour l’ISS). Pas impossible théoriquement mais une complication (et ensuite il faut assurer l’entretien puisque le vaisseau ne peut revenir sur Terre). Car il ne faut pas oublier qu’à la différence de l’ISS, il faudra en plus alimenter le vaisseau en ergols (en attendant bien sûr que l’on puisse utiliser la propulsion nucléaire).
      Au-delà, on peut envisager des roues comme dans 2001 Odyssée de l’Espace. Mais il faudrait alors positionner la roue à bonne distance de la Terre pour éviter l’obligation de propulsion de l’ensemble. Cette propulsion serait nécessaire pour la maintenir en altitude et aussi pour permettre une bonne cohérence du tout, compte tenu de la force de la gravité exercée par la Terre (d’autant plus grande qu’on est près du centre).

    2. Un vaisseau de ce type, le « Nautilus-X », a été (entre autres) étudié sous l’égide de la NASA: https://en.wikipedia.org/wiki/Nautilus-X
      Ce concept est intéressant, mais le rayon me semble trop petit et par ailleurs la mise en rotation d’une partie du vaisseau seulement pose un problème de palier et des frottements dans celui-ci, Je préfère la version d’un vaisseau spatial à modules (3) « en étoile » que j’ai eu l’occasion de proposer ici (M. Brisson en a sans doute la référence) dans lequel le système entier est mis en rotation ce qui ne nécessite alors en principe plus de dépense énergétique une fois la rotation voulue obtenue puisqu’il n’y pas de frottements dans l’espace.

  3. Oui entierement d accord:en deux minutes nous trouvons deja quatre solutions possibles si bien que je ne m inquiete pas au sujet de la gravite artificielle pour le futur.
    Mais c est plutot pour les missions starship que se pose le probleme.

    1. On peut concevoir de relier deux fusées entre elles, par la base ou par le nez, et de mettre le couple en rotation après l’injection sur une trajectoire interplanétaire. La rotation une fois créée se maintiendrait car plus on s’éloigne de la Terre, moins l’attraction gravitationnelle de la planète joue.
      Le problème est le lien. On peut imaginer des pylônes rétractables mais ils ne pourraient être très longs et ils représenteraient une masse et un volume sans doute trop importants. Le mieux serait des câbles. La tension serait donnée par la rotation.

      1. Quelques petites observations;
        1/ La seule solution réaliste serait évidemment de relier deux Starships par le nez et non la base, sinon les planchers « naturels » deviendraient les plafonds et vice-et-versa; pas très pratique!
        2/ Je doute de la faisabilité de la mise ne rotation de deux modules connectés par un lien souple, Ou il faudrait au minimum mettre préalablement en (forte) tension ce lien par l’action de rétro-fusées par exemple,
        3/ Par sa conception « monolithique », Le Starship se prête mal à ce genre de solution. Imaginez que l’ensemble du vaisseau tournera autour d’un axe. à un rayon relativement grand: quid des alignements d’antennes et instruments, des corrections de trajectoire à effectuer, etc.?

        1. Pour mettre en tension, on peut envisager un déroulement d’une longueur de câbles supérieure au bras de levier souhaité; puis une éjection de gaz propulsif par les correcteurs latéraux d’attitude de chacun des deux starships, évidemment en sens inverse; puis un ré-embobinage des câbles, pour bien tendre les câbles et accélérer la rotation des vaisseaux.
          .
          Je suis d’accord pour dire que la liaison par le nez serait préférable pour les raisons mentionnées. Cependant la liaison par la base présenterait les avantages (1) de ne pas risquer une défaillance dans le fonctionnement du capot qu’il conviendrait d’ouvrir dans le nez (comme on le fait pour le docking de la capsule Crew Dragon); (2) de permettre la liaison par plusieurs câbles (sans doute 4?) partant du pourtour de protection des tuyères des moteurs.
          .
          Pour le plancher, il faudrait prévoir que pendant la plus grande partie du vol, le plafond soit le plancher. C’est un aménagement à faire mais il ne me semble pas impossible (de toute façon certaines parties du vol devront toujours se faire en apesanteur).
          .
          Pour ce qui est des alignements d’antennes et instruments, il faudrait que la rotation se fasse perpendiculairement à la direction (ce qui semble de toute façon logique). Pour les corrections de trajectoire, il faudrait effectivement décrocher les câbles, les rembobiner et recommencer la manœuvre. Mais on pourrait disposer d’une période stable assez longue après les premières corrections et avant l’approche de Mars.

          1. Tout cela est bien compliqué! En particulier la méthode de mise en rotation proposée, qui me paraît beaucoup trop aléatoire. La conception du Starship n’est tout simplement pas adaptée/prévue pour une éventuelle création de gravité artificielle, A ma connaissance, Elon Musk n’a d’ailleurs jamais évoqué cette possibilité. Au contraire, je me souviens l’avoir entendu vanter le « fun » qu’il y aurait pour les passagers à « bénéficier » du voyage Terre-Mars (et retour) en apesanteur!

  4. Oui oui completement d accord avec vous Monsieur : mais il faudrait que je retrouve mes bouquins de physio du passe concernant le metabolisme phosphocalcique. je me souviens que notre corps possede des capteurs de pression un peu partout agissant par feedback sur la secretion d hormones regulants la tension mais je crois bien que c est la meme chose pour ce qui est de la gravite (je n en suis pas sur j ai oublie) : dans ce cas il ne serait pas forcement necessaire de maintenir une gravite de 1G car la seule stimulation de ces capteurs pourrait etre necessaire et suffisante pour entretenir le squelette et le systeme cardiovasculaire en etat ?

    1. Personne n’a prétendu qu’il faudrait absolument créer une gravité artificielle égale à 1 g. En fait, la plupart des propositions limitent celle-ci à une gravité équivalente à celle régnant à la surface de Mars, à savoir environ 1/3 de g (ce qui permet de garder un rayon plus raisonnable).

      1. Effectivement, ce qui est important c’est de ressentir une gravité. Pour le côté pratique et sans doute médical, il serait bon d’avoir au moins une gravité lunaire mais une gravité martienne (0,38g) serait l’idéal.

    1. Merci beaucoup Roland, de vos encouragements.
      .
      @ mes lecteurs: Je vous invite à suivre l’actualité spatiale en lisant les « posts » de Roland Keller sur Linkedin. Il va sur le terrain (notamment Boca-Chica).

  5. pour verifier cette affaire il suffit d envoyer un lot de 10 souris vers l iss maintenues en apesanteur quelques semaines et un autre lot de 10 souris vers l iss en meme temps mais placees dans une centrifugeuse quelque semaines a 0.3 g . puis on ramene tout cela sur terre et on observe le resultat?

    1. Ce serait déjà un début et certainement mieux que rien, mais sur bien des plans (taille, appareil vestibulaire, bipédie, …), un être humain est assez différent d’une souris et il n’est donc pas du tout sûr que les résultats obtenus dans ces conditions soient vraiment « extrapolables » et significatifs pour les futurs astronautes.

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À propos de ce blog

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l’Association Planète Mars (France), économiste de formation (University of Virginia), ancien banquier d’entreprises de profession, planétologue depuis toujours

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