Vivre dans l’espace, et frôler la mort de temps en temps

À près de 400 kilomètres au-dessus de la surface terrestre, un satellite de la taille d'un terrain de football est lancé en orbite autour de notre planète à 27 000 kh/h. Il s'agit, bien sûr, de la Station spatiale internationale. Depuis qu'elle a accueilli son premier équipage, en 2000, l'ISS n'a jamais été vide : six astronautes l'occupent en permanence. Cela lui a permis de surpasser la Station Mir en termes de temps total d'occupation de l'espace en orbite basse.

Même si la station a été le théâtre d'innombrables expériences scientifiques – de tests de contrôleurs de Lego robotiques en passant par la culture de salades spatiales – elle a surtout permis de faire des avancées décisives dans notre compréhension de l'influence de la microgravité sur le corps humain. Or, nous devrons absolument maîtriser cette variable si nous voulons un jour visiter la planète Mars.

En moyenne, les astronautes en séjour sur l'ISS passent 4-6 mois en microgravité, ce qui est suffisant pour observer des changements physiologiques importants.

Selon les données dont nous disposons aujourd'hui, l'un des problèmes les plus urgents concerne la détérioration des muscles et du squelette des astronautes. En microgravité, ces derniers n'ont pas besoin de solliciter leurs membres aussi intensément que sur Terre et abandonnent presque entièrement l'usage des muscles des jambes ou du dos, par exemple. La NASA explique que les astronautes perdent 20% de leur masse musculaire dans les 11 jours qui suivent leur arrivée sur l'ISS. Pour lutter contre l'atrophie des muscles et des os dans l'espace, l'agence spatiale a lancé le Digital Astronaut Projet, qui utilise des simulations informatiques afin d'améliorer les exercices physiques quotidiens des astronautes.

Autre problème, les astronautes évoluant dans des environnements à faible gravité voient leurs fluides corporels se comporter de manière tout à fait inhabituelle. Le corps humain est composé aux deux-tiers d'eau, et comme le savent tous ceux qui ont regardé des vidéos d'astronautes folâtrant avec des gouttelettes pour leur public terrien, l'eau se comporte assez bizarrement dans l'espace. Si jouer avec les propriétés de l'eau (comme sa tension de surface et sa cohésion) permet de réaliser une vidéo divertissante à moindres frais, ces mêmes propriétés peuvent avoir des effets extrêmement néfastes sur la capacité du corps à réguler ses fonctions biologiques. Quand un astronaute arrive à bord à l'ISS, il connait des symptômes semblables à ceux d'un rhume (gonflement du visage et congestion nasale) car ses fluides corporels sont redistribués dans la partie supérieure de son corps.

Une fois que son organisme est adapté à la microgravité, l'inégalité de répartition de ces fluides s'aggrave encore davantage, car le corps n'a plus besoin de faire beaucoup d'efforts pour réguler la pression sanguine. Si cela semble plutôt commode à première vue, les conséquences sont dramatiques : le volume sanguin total diminue de 20%, et le cœur, qui a beaucoup moins de sang à pomper, peut s'atrophier.

De nombreux phénomènes physiologiques très curieux ont été découverts grâce à l'expérience des astronautes sur l'ISS (l'incapacité à pleurer par exemple – les larmes formant des petites sphères élastiques au bord des paupières – ou encore la perte du goût). Mais l'organe qui souffre le plus dans l'espace est probablement le cerveau.

Même si dans l'espace, certains effets psychologiques plutôt positifs ont été observés (l' overview effect, par exemple, qui caractérise cette sensation d'apaisement et de calme absolu induite par l'observation de la Terre), les astronautes doivent affronter un stress permanent.

Nous les percevons comme des hommes et des femmes infiniment chanceux, dont la bonne humeur – qui s'exprime parfois sous la forme de loopings en zéro G diffusés sur YouTube – semble évidente et tout à fait justifiée. Pourtant, les astronautes évoluent dans un événement hostile aux risques multiples, où la moindre erreur pourrait coûter la vie à l'ensemble de l'équipage. Même avec la meilleure préparation du monde, il n'est pas rare que la catastrophe soit évitée de peu.

Prenez, par exemple, le cas de l'astronaute italien Luca Parminato, qui en 2013 a dû écourter une sortie extravéhiculaire suite à une fuite de sa combinaison spatiale : son casque s'était rempli d'eau, risquant de le noyer. Parminato racontera plus tard qu'il se sentait comme "un poisson rouge dans son bocal", tandis que son casque se remplissait progressivement de liquide. Parce que les fluides adoptent un comportement spécifique en microgravité (ils forment des sphères et flottent au gré de leurs envies), le litre d'eau qui occupait le casque de Parminato s'engouffrait alternativement dans ses yeux, son nez et sa bouche tandis qu'il tentait désespérément de respirer en évitant les grosses boules de liquide. Heureusement, l'homme a réussi à retourner sur l'ISS vivant. Mais la combinaison spatiale fautive a refait le même coup l'an dernier, exigeant d'interrompre une nouvelle sortie extravéhiculaire pour sauver un astronaute en danger de mort.

Au tout début de l'histoire de l'ISS, un événement dramatique a marqué les esprits : un astronaute en sortie spatiale a été recouvert d'ammoniaque congelé toxique, et a dû rester dans l'espace le temps d'une orbite complète autour de la Terre jusqu'à ce que l'ammoniaque se soit complètement évaporé. Il s'agissait pourtant d'une activité extravéhiculaire de routine ; Robert Curbeam travaillait sur le système de refroidissement de la station spatiale, qui utilise de l'ammoniaque en raison de son point de congélation très bas. Mais quand le système a fui et que des jets d'ammoniaque ont surgi de tous côtés, l'équipage a su qu'il y avait un problème. Au bout de trois minutes, Curbeam a réussi à combler la fuite, mais sa combinaison était désormais recouverte d'ammoniaque congelé, ce qui lui donnait un petit air de bonhomme de neige, selon l'un de ses collègues.

Pour ôter le produit toxique de sa combinaison, Curbeam a dû attendre pendant 90 longues minutes que l'ISS fasse un tour complet de la Terre, afin que le soleil fasse fondre les cristaux d'ammoniaque. Une fois revenu à l'intérieur de la station, tout l'équipage a dû porter des masques à oxygène pendant près d'une heure et demi, le temps que l'ISS filtre les toxines qui s'étaient accumulées à l'intérieur de la station.

L'épreuve subie par Curbeam rappelle également le cas malheureux de deux cosmonautes soviétiques, en 1990. Ceux-ci avaient été piégés à l'extérieur de la station Mir lorsque le sas de la station avait subitement cessé de fonctionner. Suite à une sortie extravéhiculaire de cinq heures destinée à réparer les couvertures thermiques de la station qui avaient été déchirées et mettaient en péril le voyage de retour, leurs niveaux d'oxygène étaient dangereusement bas. C'est à ce moment qu'ils ont remarqué que la porte du sas ne s'était pas fermée correctement et que celui-ci était dépressurisé. Manquant d'oxygène, les cosmonautes ont dû exécuter une procédure d'entrée d'urgence pour rentrer dans un module sous pression. À ce jour, on ne sait toujours pas comment ils s'y sont pris.

La station Mir a connu plusieurs autre accidents en 1997. En février, cette année-là, une cartouche de perchlorate de lithium utilisée pour produire de l'oxygène a eu une fuite et provoqué un incendie. Fort heureusement, l'équipage a pu pour éteindre le feu au bout d'une minute trente environ. Mais quelques mois plus tard, le cargo russe Progress est entré en collision avec l'un des modules Mir, ménageant un trou dans la station spatiale ; en conséquence, celle-ci est immédiatement entrée en dépressurisation. La situation a heureusement été résolue grâce à la vivacité des cosmonautes et aux astronautes de la NASA qui étaient alors en visite. Le module fautif a été isolé du reste de la station en coupant les câbles qui empêchaient la fermeture de la trappe de raccordement du module.

Ce ne sont là que quelques-uns des nombreux incidents auxquels les humains ont dû faire face dans l'espace. Ils nous rappellent que même avec une planification et une méticulosité hors du commun, l'erreur humaine sera toujours un paramètre à prendre en compte dans les activités spatiales. Or, il est difficile de blâmer les astronautes pour leur stress, sachant que nombre d'entre eux souffrent d'insomnies chroniques (quand on voit le soleil se lever 15 fois par jour, il est difficile de fermer les yeux).

Pourtant, malgré tout ce que nous savons sur les effets néfastes de l'espace sur le corps humain, les études réalisées jusqu'ici ne disposent que de peu de recul. En effet, les scientifiques ont recueilli des données sur des périodes n'excédant pas six mois, ce qui n'est pas suffisant pour comprendre si des astronautes pourraient survivre assez longtemps pour atteindre la planète Mars (le voyage durera plus d'an et demi). Pour remédier à cette situation, la NASA a entamé une expérience sans précédent l'an dernier, la « Twin Study ». Elle consiste à envoyer l'astronaute Scott Kelly sur l'ISS pendant un an pendant que son frère jumeau, Marc, demeurera sur Terre. Ainsi, les scientifiques pourront étudier les effets d'une exposition prolongée à la microgravité et à l'espace.

Bien que les premiers résultats de cette étude commencent à peine à tomber, la NASA a déjà observé des phénomènes intéressants. En premier lieu, une étude sur le vol spatial et le vieillissement montre que les télomères de Scott (une région de l'ADN qui raccourcit avec l'âge) se sont allongés durant les vols spatiaux, ce que les chercheurs attribuent à l'augmentation de l'activité sportive et à un régime hypocalorique. Une autre étude a révélé que le séjour de Scott dans l'espace n'a eu aucun effet à long terme sur ses capacités cognitives, une fois revenu sur Terre.

Une dernière étude, toujours en cours, a permis de séquencer le génome de chaque jumeau. Comme prévu, chacun des deux frères possède des centaines de mutations uniques au sein de son génome ; mais les scientifiques ont également remarqué que quelques 200 000 molécules d'ARN avaient été exprimées différemment chez l'un et chez l'autre. On ne peut pas encore dire qu'il s'agit là d'une trace d'une sorte de « gène de l'espace » activé durant le séjour de Scott sur l'ISS, mais ces résultats sont néanmoins intrigants.

Maintenant que, pour la première fois depuis des décennies, des vols habités vers la Lune et vers Mars sont de nouveau au programme, comprendre comment l'homme peut vivre et survivre dans l'espace est plus urgent que jamais. Grâce au travail de dizaines d'astronautes pionniers – qui ont consenti à se transformer en rats de laboratoire en orbite – nous savons comment éviter la mort en microgravité. Une mission vers Mars mettra le corps humain à rude épreuve (à cause de l'exposition aux rayonnements, notamment), mais sans ces expériences préliminaires, elle serait tout bonnement impossible. Survivre en microgravité restera un défi sans précédent, mais avec de meilleures technologies et une bonne dose d'expérience, transformer l'humain en espèce multi-planétaire semble plus réaliste que jamais.