Dans l’espace, les déchets métaboliques sont une ressource précieuse. Le secteur aérospatial tente régulièrement de trouver une solution pour recycler les excréments des astronautes. Des concours d’innovation ont même été organisés à cet effet. Quant à l’urine, la solution est déjà connue.
L’agence spatiale américaine (NASA) est capable de transformer l’urine des astronautes à bord de la Station spatiale internationale en eau potable. Mais pour cela, les passagers de l’ISS doivent utiliser un système de récupération spécifique. Chose qu’ils ne peuvent pas faire lorsqu’ils en ont un besoin pressant en pleine mission extravéhiculaire.
Mettre fin aux pertes d’urine provenant des couches des astronautes
Des chercheurs de l’université Cornell (États-Unis) ont donc travaillé pour que pas une seule goutte de cette précieuse ressource ne soit gaspillée. Dans une étude publiée dans la revue Frontiers in Space Technology, ils détaillent un prototype de combinaison spatiale de nouvelle génération qui intègre un système embarqué de recyclage de l’urine.
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Une année dans l’espace : la vie à bord de l’ISS
Cette solution est directement inspirée de la science-fiction, notamment des romans et films récents Dune. Dans cette aventure, les héros portent une combinaison qui leur permet de survivre aux conditions arides de la planète Arrakis, en hydratant continuellement les porteurs avec leur sueur et leur urine.
Mais dans la vraie vie, cela sonnerait surtout comme la fin des vêtements à absorption maximale. Utilisés depuis les années 70 par les astronautes, ils sont critiqués pour leur manque de confort ou d’hygiène. Ces solutions sont avant tout des couches pour adultes, ayant déjà rencontré des fuites et même provoqué des infections urinaires ou des troubles gastro-intestinaux.
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La technologie de l’université Cornell présente également l’avantage d’augmenter la quantité d’eau potable disponible à bord de la combinaison lors des activités extravéhiculaires. La combinaison actuelle est limitée à un litre d’eau à bord. C’est bien trop peu quand les missions peuvent durer plus de 10 heures, voire 24 heures en cas d’urgence.
La solution fournit un approvisionnement continu en eau potable aux astronautes
Cette question devient donc un enjeu crucial alors que le programme Artemis de la NASA prévoit d’envoyer des hommes sur la Lune dans les années à venir. D’autant qu’une colonie lunaire est envisagée pour préparer les astronautes et le secteur aérospatial aux défis posés par un voyage vers la planète Mars.
Le dispositif de collecte d’urine se présente sous la forme d’un sous-vêtement souple en silicone moulé pouvant s’adapter aussi bien aux hommes qu’aux femmes. La face interne de la coupelle (positionnée contre la personne) est recouverte de microfibres de polyester ou d’un mélange de nylon et d’élasthanne pour éviter le contact direct entre l’urine et la peau.
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« La conception comprend un cathéter à vide externe menant à une unité combinée d’osmose avant-arrière, fournissant un approvisionnement continu en eau potable avec de multiples mécanismes de sécurité pour assurer le bien-être des astronautes »a déclaré Sofia Etlin, membre du personnel de recherche à Weill Cornell Medicine et à l’Université Cornell et premier auteur de l’étude.
Un demi-litre d’urine peut être bu après seulement cinq minutes de collecte et de purification.
Lorsque l’urine est expulsée du corps, l’humidité générée est détectée par une puce RFID qui active une pompe à vide pour recueillir le liquide. Il est acheminé vers un système de filtration par osmose en deux étapes : l’eau est d’abord extraite de l’urine, puis le sel est retiré pour obtenir de l’eau purifiée. Elle est ensuite enrichie d’électrolytes (minéraux) avant de terminer son parcours dans le réservoir à boissons de la combinaison.
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Il suffit de cinq minutes pour recueillir et purifier 500 ml d’urine. Le système a une efficacité de 87 % et ne pèse qu’environ 8 kg. Il est donc suffisamment léger et compact pour être fixé au dos d’une combinaison spatiale.
Il est maintenant temps de tester la solution dans des conditions de microgravité simulées. « Parce que la microgravité est le principal facteur spatial dont nous devons tenir compte »prévient le Dr Christopher Mason, professeur et collègue de Sofia Etlin, également auteur de l’étude. Il s’agit d’un impératif pour valider le concept avant un éventuel déploiement lors d’une véritable mission spatiale.