La mission de Sophie Adenot ignore les vrais défis qui se posent pour vivre dans l’espace profond
Les médias français ont abondamment discouru sur Sophie Adenot à l’occasion de son départ vers l’ISS, comme si elle ouvrait les portes de l’Espace à l’Europe. C’était un peu exagéré compte tenu que, dans cette mission, l’Europe n’offrait ni la fusée, ni le costume et qu’il ne s’agit que de la 300ème personne (ou à peu près) à monter dans l’ISS. Mais ce qui m’a le plus irrité dans cette effervescence c’est que cette charmante personne va effectuer une expérience parmi d’autres proposée par le CNES et suivies par le CADMOS (Centre d’Aide au Développement des Activités en Micropesanteur et des Opérations Spatiales) qui se nomme « echo-bones ». Il s’agit de tester un nouvel appareil pour réaliser des échographies afin d’évaluer, dans un contexte d’apesanteur, l’évolution de la qualité structurelle du tissu osseux et de quantifier l’évolution du flux sanguin à l’intérieur des os.
Cela fait plus de 50 ans que l’humanité dispose d’une station spatiale (Skylab puis ISS) et cela fait 50 ans que l’on sait que l’apesanteur est « mauvaise pour la santé » ce qui d’ailleurs pouvait se déduire logiquement sans aller dans l’espace. Et l’on en est toujours à étudier les effets de cette situation : ostéoporose et dégradation musculaire puisque les os et les muscles ne sont plus porteurs, problème cardiaque et circulatoire puisque le cœur continue à pomper notre sang avec la même vigueur alors que la gravité est plus faible, afflux de sang dans le cerveau ce qui a en particulier des effets négatifs sur le passage du nerf optique vers les globes oculaires, etc…
Maintenant que l’on a « plus que bien » compris que l’apesanteur a des effets néfastes sur la santé, ce qui serait important c’est de travailler sérieusement à concevoir et construire une station spatiale rotative pour éviter l’apesanteur. Mais il semble que cela n’effleure pas une seconde les remarquables esprits scientifiques du CNES. Pourtant, suite aux premières réflexions d’Hermann Oberth (1954), les stations spatiales rotatives ont été présentées par Stanley Kubrick dans son film magistral, 2001 : L’Odyssée de l’espace (1968), étudiées par Gerard O’Neill (1976) et par Robert Zubrin en 1995 (The Case for Mars), entre autres. Pourquoi cette indifférence, je dirais même cette hostilité ? Parce que sans doute, les scientifiques du CNES sont des gens « sérieux » et qu’ils ont peur que l’on dise qu’ils dérivent vers la science-fiction en parlant d’un sujet pareil. C’est sans doute avec le même esprit qu’ils ont également dénigré et moqué les efforts d’Elon Musk, un « amateur », quand pendant plusieurs années il s’efforçait de récupérer ses fusées pour les ré-utiliser. Que n’a-t-on entendu à l’époque !
Aujourd’hui donc, dans le domaine de la santé, la seule chose qui devrait compter, ce devrait être les contre-mesures à prendre pour remédier à l’apesanteur dans la structure même des stations spatiales (outre bien sûr, la protection contre les radiations, autre sujet, un peu mieux pris en compte), c’est-à-dire envisager la réalisation d’une de ces stations rotatives.
Le 15 octobre 2025, l’agence TASS a fait état de l’obtention par Energia Space Rocket Corporation (qui fait partie de Roscosmos) d’un brevet pour une station rotative consistant en un axe central d’où partent à angle droit, quatre tubes portant chacun à son extrémité un module qui jouit d’une gravité de 0,5g. Cette gravité est obtenue par une rotation de 3,35 tours par minutes car le module n’est distant que de 40 mètres de l’axe de rotation. Belle idée mais le rayon est trop court. Les conséquences de cette vitesse de rotation rapide pour cette distance sont une force de Coriolis 73,5 N, intolérable et, combiné avec la faible distance au centre, un gradient de gravité tête-pieds pour une personne de 180 cm, de 4,5%, ce qui est trop élevé.
La société VAST (Californie) envisage, elle, à long terme, une station rotative de 110 m. Elle la voit comme un « spinning stick » (un bâton tournant), une suite rectiligne de modules solidaires qui serait mis en rotation. La gravité varierait naturellement en fonction de l’éloignement du centre.
C’est pour répondre à ce problème et me positionner par rapport à ces projets que j’ai moi-même proposé il y a quinze jours sur ce blog, une station que je considère comme le meilleur compromis en termes de rayon (60 mètres), de nombre de tours par minutes (2.73 tpm) et aussi d’architecture (le tore). Une telle station donnerait en effet une gravité de 0,5g au lieu de 0,45g que la station d’Energia, avec une force de Coriolis nettement inférieure (17,5 N) et un gradient de gravité tête-pieds également inférieur (3%). Grâce à son tore, elle permettrait une gravité uniforme dans un grand volume contrairement à la station de Vast, et n’obligerait pas à rester confiné dans un très petit module à 0,5g ou pour en sortir, à passer constamment par la case gravité 0g pour aller dans un autre.
Bien sûr, il n’est pas facile de construire et surtout de faire fonctionner une station rotative. Mais les technologies nécessaires existent et il serait plus que temps de commencer à s’intéresser à les utiliser pour ce faire.
L’axe de rotation constitué de différents modules ne posent aucun problème non exploré. Il s’agit tout simplement de restituer une nouvelle ISS (110 mètres dans sa plus grande dimension). Cela n’est pas hors de portée d’autant que dans mon projet, cet axe est immobile et que les technologies ont progressé depuis la construction et l’assemblage des modules de l’ISS. Dans le cas de Vast la complication vient de ce que le spinning stick serait en rotation sur lui-même avec axe au milieu. Mais cette rotation a déjà été expérimentée dans de nombreuses sondes, pour des raisons de contrôle thermique, la rotation étant déclenchée et éventuellement corrigés avec de petits propulseurs latéraux. La différence ici serait la longueur du bâton qui suppose évidemment que les modules soient bien « accrochés » les uns aux autres puisqu’une plus grande longueur implique une plus forte gravité plus on s’éloigne de l’axe de rotation. Les corrections devraient être très douces.
La station composée d’un tore en rotation autour d’un axe immobile pose de tout autres défis que celui que pose un bâton mais relever ces défis est envisageable aujourd’hui.
Construction :
Le tore comme les tubes radiaux le reliant à l’axe seront constitués de modules d’une longueur à définir (10 à 12 mètres pour pouvoir être embarqués dans un Starship). Il faudra les assembler dans l’espace, c’est-à-dire, les emboiter l’un dans l’autre et les souder après les avoir boulonnés. Cette première phase réalisée bien sûr à l’arrêt (sans rotation) suppose d’avoir marqué très précisément les tubes au sol pour que l’emboitage se fasse sur site le moins difficilement possible. La complication principale viendra de ce que les modules du tore devront avoir une très légère courbure longitudinale correspondant à la circonférence globale du tore. Elle viendra aussi de leurs masses.
L’ensemble du tore et du bout des tubes, avec l’isolation thermique, les protections contre les radiations, les équipements de support-vie constituera en effet une très grosse masse (environ 4000 tonnes sur un total de 5275) et, comme cette masse sera en rotation, elle aura une inertie et un poids. Cela va créer une tension d’éloignement de l’axe et aussi des effets d’inertie en cas de déplacements de la station ou de déplacement de masses importantes (à partir de quelques 500 kg) dans le tore. La tension sera relativement faible puisqu’on a choisi une gravité de 0,5g mais tout de même elles justifieront que les modules soient les plus légers et les plus résistants possible, donc en aluminium (les alliages d’aluminium : 7075-T6 – avec du zinc ou Al-Li 2195 -avec du Lithium, couramment utilisés dans l’espace, sont proposés).
Les modules de jonction avec les tubes radiaux et surtout la sphère centrale où les quatre tubes radiaux convergeront devront être particulièrement résistants (voir schéma dans l’illustration de titre). Les corrections d’altitude et d’attitude qui seront fréquents, auront des effets sur la solidarité de l’ensemble et il convient de les prévoir. D’abord en effectuant les manœuvres lentement et progressivement et ensuite en assurant un maintien ferme de toutes les pièces ensemble, au-delà du maintien par les tubes radiaux. Pour cela, la meilleure solution est d’installer tout un système de haubans maintenant d’une part les tubes radiaux entre eux et avec le tore, et d’autre part entre les tubes radiaux et l’axe (ou plus précisément, des manchons remontant sur quelques mètres le long de l’axe de part et d’autre de la sphère et solidaires avec elle). Ces manchons en rotation avec la sphère, seront équipés de roulement pour jonction avec la partie fixe. L’axe lui-même sera contrôlé sur toute sa longueur par des haubans longitudinaux pour contrer les effets d’inertie lors des changements d’attitude. La jonction des tubes radiaux avec la sphère sera renforcée par des embases.
Image focalisée sur le nœud central, réalisée avec l’assistance de l’IA claude.ai.
Fonctionnement :
Une fois l’assemblage effectué, la mise en rotation se fera très progressivement par quatre moteurs latéraux à l’extérieur du tore qui utiliseront l’électricité (panneaux solaires) pour éjecter un gaz. Le problème principal qui se pose alors est la quantité du gaz nécessaire et donc de son stockage à bord. Il faut en effet maintenir la station sur son orbite en halo, maintenir l’axe de la station pointé vers le Soleil, et corriger tout déséquilibre qui proviendrait du docking ou de l’activité interne. On a vu dans mes précédents articles (commentaire de Christophe de Reyff) que l’utilisation du xénon posait problème en raison des quantités de gaz nécessaires, maintenant estimées à 4,6 tonnes par an, et du prix (4000 $/kg). L’alternative serait d’utiliser l’argon, beaucoup moins cher (5$/kg). NB : La totalité du stock de gaz (deux ans, soit une dizaine de tonnes) pourrait être stockée dans un volume de 8,6 m3 dans un des modules de l’axe central.
Les effets de l’inertie sur les masses impliqueront en tout cas de limiter le déplacement de masses à l’intérieur du tore (l’intelligence artificielle claude.ai l’estime pour cette station à 500 kg). Il n’est donc pas question de réunir tous les passagers dans une seule salle tenue par le tore (ce qui n’était pas prévu de toute façon) mais on peut abriter tous les 30 résidents (capacité maximum) dans le « storm shelter » qui se trouve dans l’axe central immobile. Cela fera une excellente salle de réunion pour les « brain storming » !
Ceci dit la disponibilité d’une telle station serait extrêmement importante pour toutes les raisons exposées dans mes précédents blogs et aussi pour se préparer à construire des vaisseaux comportant des tores en rotation à destination de mondes lointains. L’Europe ferait bien de commencer à considérer ce sujet et peut-être, on peut rêver, à commencer des expériences sur le contrôle des tores en rotation dans l’espace. Ce serait plus utile que de continuer à faire des tests de densitométrie osseuse, aussi novateurs que soient les appareils utilisés.
illustration de titre: l’arrivée de Sophie Adenot dans l’ISS. Crédit NASA.
Liens :
https://cnes.fr/projets/mission-epsilon/experiences-francaises
5 réponses
Encore merci pour tous vos efforts de vulgarisation M Brisson. Il y pourtant une explication au désintérêt du CNES pour les stations habitées rotatives. En sponsorisant des expériences dont on connaît à l’avance le résultat – oui l’apesanteur est mauvais pour la santé – , ils servent, avec beaucoup de complaisance?, les discours de certains experts du spatial et de sociologues qui « arment » nos politiciens d’extrême gauche. En s’opposant à la présence de l’homme dans l’espace, ils combattent en fait l’astrocapitalisme – leur marotte – et avec elle, l’industrialisation de l’espace, brillamment illustrée par M Musk et SpaceX. Le dernier article du Monde sur ce sujet en est la parfaite illustration.
Merci Monsieur Vallin. Je suis bien d’accord avec vous. La détestation d’Elon Musk pour des raisons tout à fait étrangères à l’ingénierie, aveugle plus d’un expert qui de ce fait perd ses capacités de raisonnement et même de bon sens. Je ne lis pas Le Monde et je ne peux donc pas apprécier jusqu’où conduit l’idéologisme à l’état pur.
Bonjour Pierre Brisson
C est bien sur comme cela que je « vois » une vraie station spatiale.
Bonjour Pierre Brisson
Reflexion faite une telle station orbitale pourrait presque servir de vaisseau spatial! fini le probleme de la gravite artificielle…
Bonjour Robert Niogret,
Le problème c’est l’inertie des masses. En apesanteur les masses n’ont pas de poids mais elles ont une inertie proportionnelle à leurs masses respectives. Cela peut créer des distorsions dans les vitesses de déplacement. Les solutions c’est (1) de bien lier les masses, d’où le système de hauban dans « ma » station; et (2) de bouger lentement (accélérations très progressives).
C’est dans ce contexte, que je propose en fin de vie de la laisser dériver au-delà de L1, pour profiter de ce support pour étudier l’espace alentour, la force d’entraînement gravitationnelle, résultant de l’instabilité au point L1, les effets mécaniques sur la station.
L’étude pourra être faite par des instruments restés ou installés à bord.