Worldlex Wiki Un système de maintien en vie est l'ensemble des équipements permettant la survie dans un environnement ou une situation où la vie serait impossible sans lui. Ce terme s'applique généralement aux systèmes assurant la survie humaine dans des environnements hostiles, comme l'espace ou les fonds marins , ou dans des situations médicales où l'état de santé de la personne est tellement compromis que le risque de décès serait élevé sans le fonctionnement de ces équipements.
Dans le cadre des vols spatiaux habités , un système de survie désigne l'ensemble des dispositifs permettant à un être humain de survivre dans l'espace. La NASA , l'agence spatiale américaine , et les entreprises spatiales privées utilisent l'expression « système de contrôle environnemental et de maintien de la vie » ou l'acronyme ECLSS pour décrire ces systèmes . Le système de survie peut fournir de l'air, de l'eau et de la nourriture. Il doit également maintenir la température corporelle adéquate, une pression acceptable et gérer les déchets de l'organisme. Une protection contre les influences extérieures nocives telles que les radiations et les micrométéorites peut également s'avérer nécessaire. Les composants du système de survie sont vitaux et sont conçus et construits selon des techniques d'ingénierie de sécurité .
En plongée sous-marine , l'appareil respiratoire est considéré comme un équipement de survie, et un système de plongée à saturation comme un système de maintien en vie ; le personnel chargé de son utilisation est appelé technicien de survie . Ce concept s'applique également aux sous-marins , aux submersibles habités et aux scaphandres , où le gaz respiratoire doit être traité pour rester respirable et où les occupants sont isolés de la pression et de la température ambiantes extérieures.
Les systèmes de maintien des fonctions vitales comprennent les machines cœur-poumons , les respirateurs médicaux et les appareils de dialyse .
nourriture , d'eau et d'oxygène par jour pour accomplir ses activités habituelles lors d'une mission spatiale, et produit une quantité similaire sous forme de déchets solides, liquides et de dioxyde de carbone . La répartition massique de ces paramètres métaboliques est la suivante : conservation de la masse . La consommation réelle d'eau lors des missions spatiales est généralement le double de cette valeur, principalement en raison des usages non biologiques (par exemple, la douche). De plus, le volume et la variété des déchets varient selon la durée de la mission : pour les missions de plus d’une semaine, ils incluent notamment les cheveux, les ongles, les squames de peau et autres déchets biologiques. D’autres facteurs environnementaux, tels que les radiations, la gravité, le bruit, les vibrations et l’éclairage, influent également sur la réponse physiologique humaine dans l’espace, même si leur effet est moins immédiat que celui des paramètres métaboliques.Atmosphère
Les systèmes de survie dans l'espace maintiennent des atmosphères composées au minimum d'oxygène, de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone. La pression partielle de chaque gaz composant l'additionne à la pression barométrique totale .
Cependant, la suppression des gaz diluants accroît considérablement les risques d'incendie, notamment lors des opérations au sol où, pour des raisons structurelles, la pression totale en cabine doit dépasser la pression atmosphérique extérieure (voir Apollo 1) . De plus, la toxicité de l'oxygène devient un facteur important à fortes concentrations. C'est pourquoi la plupart des vaisseaux spatiaux habités modernes utilisent une atmosphère conventionnelle (azote/oxygène) et n'emploient de l'oxygène pur que dans les combinaisons pressurisées lors des sorties extravéhiculaires , lorsque la flexibilité de la combinaison impose la pression de gonflage la plus faible possible.
Eau
L'eau est indispensable à l'équipage pour boire, se laver, réguler sa température lors des sorties extravéhiculaires et faire face aux situations d'urgence. Son stockage, son utilisation et sa récupération (à partir des eaux usées et de la vapeur d'eau expirée) doivent être gérés efficacement, car il n'existe actuellement aucune source d'eau sur place pour les environnements rencontrés lors des missions d'exploration spatiale habitées. Les futures missions lunaires pourraient exploiter l'eau provenant des glaces polaires ; les missions martiennes pourraient utiliser l'eau de l'atmosphère ou des dépôts de glace.
Nourriture
Toutes les missions spatiales réalisées à ce jour ont utilisé des vivres fournis par l'État. Les systèmes de survie pourraient inclure un système de culture végétale permettant de produire des aliments à l'intérieur de bâtiments ou de vaisseaux. Ce système permettrait également de régénérer l'eau et l'oxygène. Cependant, aucun système de ce type n'a encore volé dans l'espace. Un tel système pourrait être conçu pour réutiliser la plupart des nutriments (qui seraient autrement perdus). Ceci est possible, par exemple, grâce à des toilettes sèches qui réintègrent les déchets (excréments) dans le système, permettant ainsi aux cultures vivrières d'absorber les nutriments. Les aliments issus de ces cultures sont ensuite consommés par les utilisateurs du système et le cycle se poursuit. Toutefois, les contraintes logistiques et spatiales liées à la mise en œuvre d'un tel système ont jusqu'à présent constitué un obstacle majeur.
Pesanteur
Selon la durée de la mission, les astronautes peuvent avoir besoin d'une gravité artificielle pour atténuer les effets du syndrome d'adaptation spatiale , la redistribution des fluides corporels et la perte de masse osseuse et musculaire. Il existe deux méthodes pour générer un poids artificiel dans l'espace.
Accélération linéaire
Si les moteurs d'un vaisseau spatial pouvaient produire une poussée continue durant le voyage aller, d'une intensité égale à la masse du vaisseau, celui-ci accélérerait continuellement à raison de 9,8 m/s cloison arrière du vaisseau , sous l'effet de la gravité terrestre normale (1 g). Cet effet est proportionnel à l'accélération. À mi-parcours, le vaisseau ferait demi-tour et produirait une poussée en sens inverse pour ralentir.
Rotation
Autrement, si la cabine du navire est conçue avec une grande paroi cylindrique, ou avec une longue poutre prolongeant une autre section de cabine ou servant de contrepoids, sa rotation à une vitesse appropriée engendrera une force centrifuge simulant l'effet de la gravité. Si ω est la vitesse angulaire de rotation du navire, alors l'accélération à un rayon r est :
Il convient de noter que l'ampleur de cet effet varie en fonction du rayon de rotation, ce qui pourrait s'avérer gênant pour les membres d'équipage selon la conception de la cabine. De plus, il faut tenir compte des effets de la force de Coriolis (force perpendiculaire au mouvement dans la cabine). Enfin, on craint que la rotation n'aggrave les effets des troubles vestibulaires.
Protection contre les radiations
Les systèmes de survie des missions spatiales de longue durée devront protéger l'équipage des radiations spatiales afin de réduire le risque de cancer et de préserver la santé des astronautes. Les missions futures pourraient utiliser des peintures résistantes aux radiations, dérivées de champignons, pour revêtir les parois des vaisseaux spatiaux.
systèmes de véhicules spatiaux
Gémeaux, Mercure et Apollon
Les vaisseaux spatiaux américains Mercury, Gemini et Apollo contenaient des atmosphères à 100 % d'oxygène, adaptées aux missions de courte durée, afin de minimiser le poids et la complexité.
Navette spatiale
La navette spatiale fut le premier vaisseau spatial américain à disposer d'une atmosphère similaire à celle de la Terre, composée de 22 % d'oxygène et de 78 % d'azote. Pour la navette spatiale, la NASA inclut dans la catégorie ECLSS les systèmes assurant à la fois le maintien des fonctions vitales de l'équipage et le contrôle environnemental des charges utiles. Le manuel de référence de la navette spatiale contient des sections ECLSS relatives à : la pressurisation de la cabine du compartiment de l'équipage, la régénération de l'air de la cabine, le système de refroidissement par circuit d'eau, le système de contrôle thermique actif, l'alimentation et le traitement des eaux usées, le système de collecte des déchets, le réservoir d'eaux usées, le sas, les unités de mobilité extravéhiculaire , le système de protection d'altitude de l'équipage et le refroidissement du générateur thermoélectrique à radio-isotopes et la purge à l'azote gazeux des charges utiles.
Soyouz
Le système de survie du vaisseau spatial Soyouz s'appelle le Kompleks Sredstv Obespecheniya Zhiznideyatelnosti (KSOZh) ( Paragon Space Development Corporation développe un système ECLSS plug and play appelé système de revitalisation aérienne du transport d'équipage commercial (CCT-ARS) pour les futurs vaisseaux spatiaux partiellement financés par le programme de développement d'équipage commercial ( CCDev ) de la NASA.
Le CCT-ARS fournit sept fonctions principales de maintien de la vie du vaisseau spatial dans un système intégré : contrôle de la température de l’air, élimination de l’humidité, élimination du dioxyde de carbone , élimination des contaminants à l’état de traces, récupération atmosphérique après un incendie, filtration de l’air et circulation de l’air de la cabine.
systèmes de stations spatiales
Les systèmes des stations spatiales comprennent des technologies permettant aux humains de vivre dans l'espace pendant une période prolongée. Ces technologies incluent des systèmes de filtration pour l'élimination des déchets humains et la production d'air.
Skylab
Skylab utilisait 72 % d'oxygène et 28 % d'azote à une pression totale de 5 psi.station spatiale commerciale Bigelow est conçu par Bigelow Aerospace à Las Vegas, dans le Nevada . La station spatiale sera construite à partir de modules habitables Sundancer et de modules extensibles BA 330. avec intervention humaine » du système de contrôle environnemental et de maintien de la vie (ECLSS) pour Sundancer ont commencé.
Systèmes naturels
Des systèmes de survie naturels, comme la Biosphère 2 en Arizona, ont été testés en vue de futurs voyages spatiaux ou de la colonisation. Ces systèmes, également appelés écosystèmes fermés , présentent l'avantage d'utiliser exclusivement l'énergie solaire et d'être indépendants de tout soutien logistique en carburant. Grâce à l'intégration de multiples fonctions, les systèmes naturels offrent une efficacité optimale. Ils fournissent également l'environnement adéquat aux humains, indispensable à un séjour prolongé dans l'espace.
habitats de plongée sous-marine et à saturation
Le système de survie d'une installation d'hébergement en milieu saturé en surface fournit du gaz respiratoire et d'autres services essentiels au maintien de la vie du personnel sous pression. Il comprend les composants suivants : Les habitats sous-marins se distinguent par le fait que la pression ambiante externe est identique à la pression interne, ce qui simplifie certains problèmes d'ingénierie.
- installations de compression, de mélange et de stockage de gaz
- Système de climatisation de la chambre – contrôle de la température et de l'humidité, et filtration des gaz
- Équipements d'instrumentation, de contrôle, de surveillance et de communication
- systèmes d'extinction d'incendie
- Systèmes d'assainissement
Les habitats sous-marins équilibrent la pression interne avec la pression ambiante externe, permettant à leurs occupants d'accéder librement à l'environnement extérieur dans une certaine plage de profondeur. Les plongeurs en saturation, installés dans des systèmes de surface, sont quant à eux transférés sous pression jusqu'à la profondeur de travail dans une cloche de plongée fermée.
Le système de survie de la cloche assure l'alimentation principale en gaz respiratoire et en contrôle le fonctionnement , tandis que le poste de contrôle supervise le déploiement et les communications avec les plongeurs. L'alimentation principale en gaz, l'énergie et les communications de la cloche sont assurées par un cordon ombilical, composé de plusieurs tuyaux et câbles électriques torsadés et déployés comme une unité. Ce cordon est ensuite prolongé jusqu'aux plongeurs par leurs cordons ombilicaux.
Le système de maintien des fonctions vitales de l'hébergement assure que l'environnement de la chambre reste dans une plage acceptable pour la santé et le confort des occupants. La température, l'humidité, la qualité des gaz respiratoires, les systèmes d'assainissement et le fonctionnement des équipements sont surveillés et contrôlés.
Systèmes de maintien de la vie expérimentaux
Mélisse
Le système alternatif de soutien à la vie micro-écologique ( MELiSSA ) est une initiative menée par l'Agence spatiale européenne , conçue comme un écosystème à base de micro-organismes et de plantes supérieures destiné à servir d'outil pour comprendre le comportement des écosystèmes artificiels et pour le développement de la technologie d'un futur système de soutien à la vie régénératif pour les missions spatiales habitées de longue durée.
CyBLiSS
NASA , Centre aérospatial allemand et Agence spatiale italienne ). Il vise à utiliser des cyanobactéries pour transformer directement les ressources martiennes en produits utiles et en substrats systèmes de survie biorégénératifs (BLSS). L'objectif est de rendre les futures bases habitées sur Mars aussi autonomes que possible vis-à-vis de la Terre (les explorateurs vivant en autarcie), afin de réduire les coûts des missions et d'améliorer la sécurité. Bien que développé indépendamment, CyBLiSS serait complémentaire à d'autres projets BLSS (comme MELiSSA) car il permet de les connecter aux matériaux présents sur Mars, assurant ainsi leur durabilité et leur capacité d'expansion sur place. Au lieu de fonctionner en circuit fermé, de nouveaux éléments trouvés sur le site peuvent être intégrés au système.