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Les structures gonflables à l'assaut de l'espace

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Lorsque l'homme partira sur d'autres planètes pour des missions de longues durées, la question de son habitat devra avoir été réglée. Quel qu'il soit, il devra être plus spacieux et plus autonome que l'actuelle Station spatiale, de façon à offrir un environnement et des conditions de vie et de travail acceptables. Les structures gonflables semblent être la voie à suivre. Elles sont une alternative très crédible aux structures rigides qui ont comme principal défaut d'être coûteuses à lancer.

Concept exploratoire (1997) d'habitat martien de la Nasa, s'appuyant sur une structure gonflable reliée à l'atterrisseur. © Nasa / Johnson Space Center

Depuis les années 1960, la Nasa a exploré à quelques reprises cette idée, mais sans jamais aboutir. Entre difficulté de conception et insuffisance de financement, ces projets ont tous été abandonnés. Le plus avancé, Transhab, a été celui d'un ingénieur du centre spatial Johnson. La Nasa était prête à utiliser un de ses modules pour le greffer à la Station spatiale internationale. Le Congrès en a décidé autrement en 2000.

À ce jour, aucun programme n'est en cours mais deux firmes américaines avancent néanmoins sur ce sujet. ILC Dover a réalisé un prototype en 2007 et Bigelow Aerospace a été plus loin en plaçant en orbite deux structures gonflables. L'entreprise planche sur un troisième prototype de quelque 180 mètres cubes qui pourrait être lancé en 2014. Il s'agit du premier module qualifié pour le vol humain basé sur la technologie Transhab, acquise auprès de la Nasa.

Karen Whitley, responsable du projet Structures gonflables de la Nasa, teste en 2007 un prototype de ce type, réalisé par la société ILC Dover, qui pourrait être utilisé sur la Lune ou Mars. © Nasa / Jeff Caplan

L’hébergement des futurs explorateurs est un des points problématiques des futures missions habitées. Dans un premier temps, les équipages se cantonneront dans leur véhicule de surface qui fera office d’habitat et de moyen de transport. Mais à mesure que s’allongera la durée des missions, la question d’un habitat durable va rapidement se poser. Que ce soit dans l’espace, sur Mars, la Lune ou tout autre objet du Système solaire, les sorties extravéhiculaires montrent les grandes difficultés qu'éprouvent les astronautes à effectuer la plus simple opération de montage ou de démontage.

D’où la nécessité de concevoir des installations simples à mettre en place. Malgré leur apparence, les structures gonflables semblent mieux adaptées que les structures métalliques. Leur membrane est très résistante, durable et conçue pour être aussi légère que possible. Contrairement à la rigidité des métaux, susceptibles de se fendre ou de se plier s'ils sont touchés par une micrométéorite, les matériaux souples sont capables de récupérer dans une certaine mesure leur forme initiale.

Des infrastructures adaptées aux exigences extraterrestres

Comme toute technologie, ces structures n'ont pas que des avantages. Le pliage, le gonflage et les liaisons entre parties souples et parties dures posent problème, mais il n'y a là rien d'insurmontable.

La question du gonflage n'en est pas vraiment une. L'envoi d'hommes sur d'autres planètes se fera seulement si l'on est capable d'utiliser les ressources naturelles sur place. L'air produit in situ servira autant pour respirer que pour gonfler ces structures. Quant à la forme à leur donner, les fantaisies des enveloppes de montgolfières démontrent, s'il le fallait, que la découpe des panneaux pourra répondre aux impératifs de conception.

Ce projet de Station spatiale, envisagé par Bigelow Aerospace, s’appuie sur des structures gonflables reliées les unes aux autres. La firme américaine envisage de la satelliser dès 2015 et s'est associée à Boieng pour la conception d’un véhicule spatial dénommé CST-100, qui sera utilisé pour la rejoindre (au bas de l'image, comparaison d'un module gonflable BA 330 de 13,7 mètres contre 8 mètres pour le laboratoire Destiny de l'ISS). © Bigelow Aerospace

Les sas d'entrée, en revanche, sont plus problématiques. Les matériaux de ces liaisons entre parties souples et parties rigides devront en effet à des exigences très fortes. On leur demandera d'être isolants thermiquement, de résister aux impacts de micrométéorites, voire de se réparer eux-mêmes. Quant au pliage, il n'y a pas vraiment de risque. Il devra être très compact, sans air résiduel emprisonné (qui pourrait provoquer un gonflage intempestif lors de la dépressurisation sous la coiffe du lanceur). Il faudra également s'assurer que malgré un stockage très comprimé, à basse température pendant plusieurs mois (cas du voyage vers Mars), la membrane ne se colle pas et se déploie sans faux-pli lorsqu'on le lui demandera.