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La combinaison spatiale BioSuit du MIT se porte comme une seconde peau

Julien Bergounhoux
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La combinaison spatiale BioSuit du MIT se porte comme une seconde peau

© Jose-Luis Olivares - MIT

Le MIT travaille depuis une dizaine d'années à la mise au point d'une combinaison spatiale légère et svelte, qui protègerait les astronautes du vide spatial grâce à une pression non pas gazeuse mais mécanique. Les alliages à mémoire de forme pourraient être la clé de la concrétisation de ce concept.

Les combinaisons qu'utilisent les astronautes pour les sorties extravéhiculaires (comme l'EMU américaine ou l'Orlan russe) sont très volumineuses et leur rigidité laisse peu de liberté de mouvement aux astronautes qui les portent. La raison en est la nécessité de maintenir une certaine pression au sein de la combinaison (typiquement 0,3 atm) en la remplissant d'oxygène pour contrecarrer les effets du vide qui règne dans l'espace (sans cette protection, la chair humaine double de volume). Il existe cependant un autre moyen de maintenir la pression nécessaire, de manière mécanique, sans utiliser de gaz. La combinaison forme alors comme une seconde peau pour l'utilisateur, devenant beaucoup plus légère, mais le rendant surtout beaucoup plus agile. C'est sur ce projet que travaille depuis 10 ans Dava Newman, professeur d'ingénierie et d'astronautique au MIT.

Ce principe de combinaison à contre-pression mécanique n'est pas nouveau: il a d'abord été proposé par Hans Mauch à l'US Air Force en 1959, puis repris par Paul Webb à la Nasa à partir de 1968. Mais l'un des principaux freins était de trouver comment enfiler et enlever une combinaison collant aussi parfaitement à la peau. Bradley Holschuh, un chercheur postdoctorant du laboratoire de Dava Newman, a créé en réponse un tissu parcouru de petites bobines (semblables à des ressorts) qui, à l'instar des muscles, se contractent en réponse à la chaleur. Elles sont faites d'un alliage à mémoire de forme (AMF) capable de retrouver sa forme initiale, mémorisée lors de sa conception, même après avoir été déformé.


Les deux états des bobines

Pour les tests, l'équipe de chercheurs a incorporé les bobines dans un brassard, et utilisé de l'électricité pour générer de la chaleur. Lorsque le brassard se resserre, il génère une pression suffisante pour protéger les astronautes contre le vide. Les chercheurs ont testé 14 types de matériaux, allant d'élastomères diélectriques à des polymères à mémoire de forme, avant de choisir un alliage nickel-titane. Pour imprimer sa forme au matériau, Holschuh a enroulé des fibres en les maintenant très serrées, puis les a chauffées à une température de 450 °C. Résultat: à température ambiante les bobines sont lâches, mais dès que celle-ci dépasse 60 °C, elles reprennent leur forme mémorisée. Il devient alors possible de fabriquer une combinaison lâche et étirable, simple à enfiler, qu'il suffit d'alimenter en énergie pour que les bobines se contractent, resserrant le vêtement et comprimant le corps.

Maintenir la pression

La prochaine étape est de faire en sorte que la combinaison reste serrée. Les chercheurs ont deux options : maintenir une température constante ou incorporer un système de verrou mécanique. La première solution n'en est pas une, car la température serait trop élevée pour l'astronaute et son maintien trop gourmand en énergie. Ils explorent donc la seconde option pour trouver le meilleur mécanisme, et son implémentation optimale sur une combinaison. L'une de leurs pistes est d'intégrer un réseau de bobines au centre de la combinaison, chacune d'entre-elles attachée à un fil qui va jusqu'aux extrémités. La combinaison serait pressurisée par l'action des bobines sur les fils. Une autre approche serait de placer des bobines dans certains endroits stratégiques pour créer une pression localisée sur chaque partie du corps.

Les applications de ce système ne sont d'ailleurs pas limitées aux combinaisons spatiales. Les chercheurs envisagent de les décliner pour des vêtements à destination des sportifs ou même des militaires. L'intégration de capteurs permettrait par exemple au système de se comprimer automatiquement pour former un garrot s'il détecte une hémorragie, sans nécessiter d'intervention humaine.

Les travaux de Bradley Holschuh ont été publiés dans le journal scientifique IEEE/ASME: Transactions on Mechatronics.

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