Activité extravéhiculaire

Les activités extravéhiculaires ( EVA ) sont des activités effectuées par un astronaute dans l'espace en dehors d'un vaisseau spatial . En l'absence d'une atmosphère respirable semblable à celle de la Terre , l'astronaute dépend entièrement d'une combinaison spatiale pour son environnement. Les EVA comprennent les sorties dans l'espace et l'exploration de la surface lunaire ou planétaire (communément appelées de 1969 à 1972 « moonwalks »). Dans une EVA debout (SEVA), un astronaute se tient debout à travers une trappe ouverte mais ne quitte pas complètement le vaisseau spatial. Des EVA ont été menées par l' Union soviétique /la Russie, les États-Unis, le Canada, l' Agence spatiale européenne et la Chine.

Le 18 mars 1965, Alexeï Leonov est devenu le premier homme à effectuer une sortie dans l'espace, en sortant de la capsule Voskhod 2 pendant 12 minutes et 9 secondes. Le 20 juillet 1969, Neil Armstrong est devenu le premier homme à effectuer une sortie dans l'espace, en dehors de son atterrisseur lunaire d' Apollo 11 pendant 2 heures et 31 minutes. En 1984, Svetlana Savitskaïa est devenue la première femme à effectuer une sortie dans l'espace, en effectuant une sortie extravéhiculaire à l'extérieur de la station spatiale Saliout 7 pendant 3 heures et 35 minutes. Lors des trois dernières missions lunaires, les astronautes ont également effectué des sorties extravéhiculaires dans l'espace lointain au retour sur Terre, pour récupérer des boîtes de film à l'extérieur du vaisseau spatial. Les astronautes américains Pete Conrad , Joseph Kerwin et Paul Weitz ont également utilisé des sorties extravéhiculaires en 1973 pour réparer les dommages causés au lancement de Skylab , la première station spatiale des États-Unis.

Les sorties extravéhiculaires peuvent être soit captives (l'astronaute est relié au vaisseau spatial ; l'oxygène et l'énergie électrique peuvent être fournis par un câble ombilical ; aucune propulsion n'est nécessaire pour revenir au vaisseau spatial), soit non captives. Des sorties extravéhiculaires non captives n'ont été réalisées que lors de trois missions en 1984 à l'aide de l' unité de manœuvre habitée (MMU), et lors d'un essai en vol en 1994 du dispositif de sécurité SAFER ( Simplified Aid For EVA Rescue ), porté sur les sorties extravéhiculaires américaines captives.

Les planificateurs de la NASA ont inventé le terme « activité extravéhiculaire » (abrégé en EVA) au début des années 1960 pour le programme Apollo visant à faire atterrir des humains sur la Lune, car les astronautes quitteraient le vaisseau spatial pour collecter des échantillons de matériaux lunaires et déployer des expériences scientifiques. Pour soutenir ce programme et d'autres objectifs d'Apollo, le programme Gemini a été créé pour développer la capacité des astronautes à travailler à l'extérieur d'un vaisseau spatial à deux personnes en orbite autour de la Terre. Cependant, l' Union soviétique était très compétitive pour conserver l'avance qu'elle avait acquise au début dans les vols spatiaux habités, de sorte que le Parti communiste soviétique , dirigé par Nikita Khrouchtchev , a ordonné la conversion de sa capsule Vostok à pilote unique en un vaisseau à deux ou trois personnes appelé Voskhod , afin de concurrencer Gemini et Apollo . Les Soviétiques ont pu lancer deux capsules Voskhod avant que les États-Unis ne puissent lancer leur premier Gemini avec équipage.

L' avionique du Voskhod nécessitait un refroidissement par l'air de la cabine pour éviter toute surchauffe. Un sas était donc nécessaire pour que le cosmonaute puisse sortir et rentrer dans la cabine alors qu'elle restait pressurisée. Fait inhabituel et à l'opposé, l'avionique du Gemini ne nécessitait pas de refroidissement par air, ce qui permettait à l'astronaute sortant dans l'espace de sortir et de rentrer dans la cabine dépressurisée par une trappe ouverte. Pour cette raison, les programmes spatiaux américain et soviétique ont développé des définitions différentes de la durée d'une EVA. La définition soviétique (aujourd'hui russe ) commence lorsque la trappe extérieure du sas est ouverte et que le cosmonaute est dans le vide . Une EVA américaine commençait lorsque l'astronaute avait au moins la tête à l'extérieur du vaisseau spatial. Les États-Unis ont depuis modifié leur définition d'EVA.

La première sortie extravéhiculaire a été réalisée le 18 mars 1965 par le cosmonaute soviétique Alexeï Leonov , qui a passé 12 minutes et 9 secondes à l'extérieur du vaisseau spatial Voskhod 2. Portant un sac à dos en métal blanc contenant 45 minutes d'oxygène pour la respiration et la pressurisation, Leonov n'avait aucun moyen de contrôler ses mouvements autre que de tirer sur son câble de 15,35 m (50,4 pieds). Après le vol, il a affirmé que c'était facile, mais sa combinaison spatiale s'est gonflée à cause de la pression interne exercée contre le vide spatial, se raidissant tellement qu'il n'a pas pu activer l'obturateur de sa caméra montée sur la poitrine.

À la fin de sa sortie dans l'espace, le raidissement de la combinaison a causé un problème plus grave : Leonov a dû rentrer dans la capsule par le sas gonflable en tissu, de 1,2 m de diamètre et 2,5 m de long. Il est entré par erreur dans le sas la tête la première et s'est retrouvé coincé sur le côté. Il n'a pas pu rentrer sans réduire la pression dans sa combinaison, risquant ainsi de se faire mal . Cela a ajouté 12 minutes supplémentaires à son temps dans le vide, et il a eu 1,8 °C de surchauffe à cause de l'effort. Il a fallu attendre près de quatre ans avant que les Soviétiques ne tentent une autre sortie extravéhiculaire. Ils ont déformé la presse à quel point Leonov avait du mal à travailler en apesanteur et ont caché les problèmes rencontrés jusqu'à la fin de la guerre froide .

La première sortie extravéhiculaire américaine a été réalisée le 3 juin 1965 par Ed White à bord du deuxième vol Gemini IV , pendant 21 minutes. White était attaché au vaisseau spatial et son oxygène était fourni par un cordon ombilical de 7,6 m (25 pieds) , qui transportait également des instruments de communication et biomédicaux. Il a été le premier à contrôler ses mouvements dans l'espace avec une unité de manœuvre portative , qui fonctionnait bien mais ne transportait que suffisamment de propulseur pour 20 secondes. White a trouvé son cordon utile pour limiter sa distance par rapport au vaisseau spatial, mais difficile à utiliser pour se déplacer, contrairement à ce qu'affirmait Leonov. Cependant, un défaut dans le mécanisme de verrouillage de la trappe de la capsule a causé des difficultés à ouvrir et à fermer la trappe, ce qui a retardé le début de l'EVA et a mis White et son coéquipier en danger de ne pas revenir sur Terre en vie.

Aucune sortie extravéhiculaire n'était prévue lors des trois vols Gemini suivants. La prochaine sortie extravéhiculaire devait être effectuée par David Scott à bord de Gemini VIII , mais cette mission a dû être annulée en raison d'un dysfonctionnement critique du vaisseau spatial avant que l'EVA ne puisse être effectuée. Les astronautes des trois vols Gemini suivants ( Eugene Cernan , Michael Collins et Richard Gordon ) ont effectué plusieurs sorties extravéhiculaires, mais aucun n'a pu travailler avec succès pendant de longues périodes à l'extérieur du vaisseau spatial sans se fatiguer et sans surchauffer. Cernan a tenté, mais a échoué, de tester une unité de manœuvre d'astronaute de l'Air Force qui comprenait un système d'oxygène autonome.

Le 13 novembre 1966, Edwin « Buzz » Aldrin est devenu le premier astronaute à travailler dans l'espace sans se fatiguer pendant Gemini XII , la dernière mission Gemini. Aldrin a travaillé à l'extérieur du vaisseau spatial pendant 2 heures et 6 minutes, en plus de deux sorties extravéhiculaires debout dans l'écoutille du vaisseau spatial pendant 3 heures et 24 minutes supplémentaires. L'intérêt d'Aldrin pour la plongée sous-marine a inspiré l'utilisation de l'entraînement aux sorties extravéhiculaires sous-marines pour simuler l'apesanteur, qui est utilisé depuis lors pour permettre aux astronautes de pratiquer des techniques permettant d'éviter le gaspillage d'énergie musculaire.

Le 16 janvier 1969, les cosmonautes soviétiques Alexeï Eliseïev et Evgueni Khrounov ont été transférés de Soyouz 5 à Soyouz 4 , qui étaient amarrés ensemble. Il s'agissait de la deuxième sortie extravéhiculaire soviétique, et il faudrait attendre près de neuf ans avant que les Soviétiques n'en effectuent une troisième.

Les astronautes américains Neil Armstrong et Buzz Aldrin ont effectué la première sortie extravéhiculaire sur la surface lunaire le 21 juillet 1969 ( UTC ), après l'atterrissage de leur module lunaire Apollo 11. Cette première sortie sur la Lune, utilisant des systèmes de survie portables autonomes , a duré 2 heures et 36 minutes. Au total, quinze sorties sur la Lune ont été réalisées par six équipages Apollo, dont Charles « Pete » Conrad , Alan Bean , Alan Shepard , Edgar Mitchell , David Scott , James Irwin , John Young , Charles Duke , Eugene Cernan et Harrison « Jack » Schmitt . Cernan a été le dernier astronaute Apollo à quitter la surface de la Lune.

Le pilote du module de commande d' Apollo 15, Al Worden, a effectué une sortie extravéhiculaire le 5 août 1971, lors du voyage de retour depuis la Lune, pour récupérer un film et une boîte d'enregistrement de données du module de service. Il était assisté par le pilote du module lunaire James Irwin, debout dans la trappe du module de commande. Cette procédure a été répétée par Ken Mattingly et Charles Duke sur Apollo 16 , et par Ronald Evans et Harrison Schmitt sur Apollo 17. [

Les premières réparations EVA d'un vaisseau spatial ont été effectuées par Charles « Pete » Conrad , Joseph Kerwin et Paul J. Weitz les 26 mai, 7 juin et 19 juin 1973, lors de la mission Skylab 2. Ils ont sauvé la fonctionnalité de la station spatiale Skylab endommagée par le lancement en libérant un panneau solaire coincé , en déployant un bouclier de chauffage solaire et en libérant un relais de disjoncteur coincé. L'équipage de Skylab 2 a effectué trois EVA, et un total de dix EVA ont été effectuées par les trois équipages de Skylab. Ils ont constaté que les activités en apesanteur nécessitaient environ 2 1/2 fois plus de temps que sur Terre car de nombreux astronautes souffraient du mal de l'espace au début de leurs vols.

Après Skylab, les États-Unis n'ont plus effectué d'EVA jusqu'à l'avènement du programme de navette spatiale au début des années 1980. Au cours de cette période, les Soviétiques ont repris les EVA, en réalisant quatre depuis les stations spatiales Salyut 6 et Salyut 7 entre le 20 décembre 1977 et le 30 juillet 1982.

Lorsque les États-Unis ont repris les EVA le 7 avril 1983, les astronautes ont commencé à utiliser une unité de mobilité extravéhiculaire (EMU) pour un maintien autonome de la vie, indépendamment du vaisseau spatial. STS-6 a été la première mission de la navette spatiale au cours de laquelle une sortie dans l'espace a été effectuée. De plus, pour la première fois, les astronautes américains ont utilisé un sas pour entrer et sortir du vaisseau spatial comme les Soviétiques. En conséquence, la définition américaine du moment de début de l'EVA a été redéfinie au moment où l'astronaute passe l'EMU à l'alimentation par batterie.

De nombreuses EVA ont été réalisées lors de l'assemblage de l' ISS , souvent en utilisant le sas commun Quest , conçu pour prendre en charge à la fois les EMU américaines et les combinaisons spatiales russes Orlan.

La Chine est devenue le troisième pays à effectuer une sortie extravéhiculaire de manière indépendante le 27 septembre 2008, lors de la mission Shenzhou 7. Le taïkonaute chinois Zhai Zhigang a effectué une sortie dans l'espace de 22 minutes vêtu de la combinaison spatiale Feitian développée par la Chine , avec l'aide du taïkonaute Liu Boming, vêtu de la combinaison spatiale Orlan dérivée de la Russie . Zhai est sorti complètement du vaisseau, tandis que Liu se tenait près du sas, à cheval sur le portail.

Depuis 2021, la Chine a réalisé plusieurs autres activités extravéhiculaires d'une durée de plusieurs heures pour la construction de la station spatiale Tiangong .

La société américaine SpaceX a réalisé la première EVA financée par le secteur privé le 12 septembre 2024. L'entrepreneur Jared Isaacman et l'ingénieure de SpaceX Sarah Gillis se sont brièvement aventurés à l'extérieur d'une capsule Dragon , pour une EVA debout (SEVA) pendant la mission Polaris Dawn pour effectuer des tests de mobilité de combinaison spatiale . Les deux autres membres de l'équipage ont été exposés au vide spatial dans la capsule, mais ne l'ont pas quittée. SpaceX prévoit de lancer au moins deux autres missions impliquant une EVA, dont une impliquant le lanceur Starship de SpaceX encore en développement .

• La première sortie dans l'espace sans attache a été réalisée par l'Américain Bruce McCandless II le 7 février 1984, lors de la mission STS-41-B de la navette spatiale Challenger , à l'aide du Manned Maneuvering Unit . Il a ensuite été rejoint par Robert L. Stewart pendant la sortie dans l'espace de 5 heures et 55 minutes. Une sortie dans l'espace autonome a été tentée pour la première fois par Eugene Cernan en 1966 à bord de Gemini 9A , mais Cernan n'a pas pu atteindre le Manned Maneuvering Unit sans se fatiguer.
• Le premier travail du métal dans l'espace, consistant en soudure, brasure et pulvérisation de métal, a été réalisé par les cosmonautes soviétiques Svetlana Savitskaya et Vladimir Dzhanibekov le 25 juillet 1984. Un outil polyvalent spécialement conçu a été utilisé pour effectuer ces activités au cours d'une sortie extravéhiculaire de 3 heures et 30 minutes à l'extérieur de la station spatiale Salyut 7.
• La première EVA à trois personnes a été réalisée le 13 mai 1992, en tant que troisième EVA de STS-49 , le vol inaugural d' Endeavour . Pierre Thuot , Richard Hieb et Thomas Akers ont dirigé l'EVA pour capturer à la main et réparer un satellite Intelsat VI-F3 non fonctionnel . En 2021, c'était la seule EVA à trois personnes.
• La première sortie extravéhiculaire à effectuer une réparation en vol de la navette spatiale a été réalisée par l'Américain Steve Robinson le 3 août 2005, lors de la mission de retour en vol STS-114 . Robinson a été envoyé pour retirer deux éléments de remplissage saillants du bouclier thermique de Discovery , après que les ingénieurs ont déterminé qu'il y avait une petite chance qu'ils puissent affecter la navette lors de sa rentrée dans l'atmosphère. Robinson a réussi à retirer les matériaux détachés pendant que Discovery était amarré à la Station spatiale internationale .
• La sortie extravéhiculaire la plus longue réalisée en janvier 2022 a duré 8 heures et 56 minutes et a été réalisée par Susan Helms et James S. Voss le 11 mars 2001.

• Le Russe Anatoli Soloviev détient à la fois le record du plus grand nombre d'EVA et de la plus grande durée cumulée passée en EVA (16 EVA ; 82 h et 22 min sur 4 missions Mir entre juillet 1990 et janvier 1998).
• Michael Lopez-Alegria détient le record américain (10 EVA ; 67 h et 40 min sur 2 missions Shuttle et 1 ISS entre octobre 2000 et février 2007).
• Thomas Pesquet détient le record européen (et non américain/russe) (6 EVA ; 39 h et 54 min sur 2 missions ISS entre janvier 2017 et août 2021).
• Peggy Whitson détient le record du plus grand nombre d'EVA et de la plus grande durée cumulée passée pour une femme (10 EVA, 60 h et 21 min sur 3 missions ISS entre août 2002 et mai 2017).

• La première femme à réaliser une sortie extravéhiculaire fut la Soviétique Svetlana Savitskaya, le 25 juillet 1984, à bord de la station spatiale Saliout 7. Son sortie extravéhiculaire dura 3 heures et 35 minutes.
  • La première femme américaine à réaliser une sortie extravéhiculaire fut Kathryn D. Sullivan le 11 octobre 1984 lors de la mission STS-41-G .
  • Les deux premières femmes à effectuer une EVA ensemble et la première équipe EVA entièrement féminine étaient Christina Koch et Jessica Meir le 18 octobre 2019, lors de l'expédition 61 à bord de la Station spatiale internationale .
  • La première femme asiatique et chinoise à réaliser une EVA était Wang Yaping , le 8 novembre 2021, à l'extérieur de la station spatiale chinoise Tiangong .
  • La première femme amérindienne à effectuer une sortie dans l'espace était Nicole Aunapu Mann le 20 janvier 2023, lors de l'expédition 68 à bord de la Station spatiale internationale .
• La première EVA réalisée par un individu non soviétique et non américain a été réalisée le 9 décembre 1988 par le Français Jean-Loup Chrétien lors d'un séjour de trois semaines à bord de la station spatiale Mir .
• La première EVA réalisée par un Afro-Américain noir a eu lieu le 9 février 1995, par Bernard A. Harris Jr lors de la mission STS-63 .
• La première EVA réalisée par un astronaute japonais a été réalisée le 25 novembre 1997 par Takao Doi lors de la mission STS-87 .
• La première sortie extravéhiculaire d'un astronaute suisse a été réalisée le 23 décembre 1999 par Claude Nicollier lors de la mission STS-103 .
• La première sortie extravéhiculaire réalisée par une personne née en Australie a eu lieu le 13 mars 2001, par Andy Thomas (bien qu'il soit un citoyen américain naturalisé).
• La première sortie extravéhiculaire (EVA) d'un astronaute canadien a été réalisée le 22 avril 2001 par Chris Hadfield et l'astronaute de la NASA Scott Parazynski lors de la mission STS-100 visant à installer le Canadarm2 sur la Station spatiale internationale .
• La première sortie extravéhiculaire d'un astronaute suédois a été réalisée le 12 décembre 2006 par Christer Fuglesang .
• La première sortie extravéhiculaire d'un astronaute chinois a été réalisée le 27 septembre 2008 par Zhai Zhigang lors de la mission Shenzhou 7. Cette sortie dans l'espace, réalisée à l'aide d'une combinaison spatiale Feitian , a fait de la Chine le troisième pays à réaliser une sortie extravéhiculaire de manière indépendante.
• La première EVA d'un astronaute italien a été réalisée le 9 juillet 2013 par Luca Parmitano avec l'astronaute de la NASA Chris Cassidy lors de l'expédition 36 à bord de la Station spatiale internationale .
• La première EVA réalisée par un astronaute britannique a eu lieu le 15 janvier 2016 par Tim Peake .
  • Bien que le britanno-américain Michael Foale ait effectué une EVA le 9 février 1995, il a volé en tant qu'astronaute américain dans le cadre du programme de la NASA.
• La première EVA d'un astronaute arabe a été réalisée le 28 avril 2023 par l'astronaute émirati Sultan Al Neyadi .

La première sortie dans l'espace, réalisée par le cosmonaute soviétique Alexeï Leonov, a été commémorée en 1965 par plusieurs timbres du bloc de l'Est (voir Alexeï Leonov#Timbres ). L'Union soviétique n'ayant pas publié de détails sur le vaisseau spatial Voskhod à l'époque, la représentation du vaisseau spatial sur les timbres était purement fictive.

En 1967, la poste américaine a émis un timbre-poste commémorant la première sortie dans l'espace d' Ed White . L'image gravée présente une représentation précise du vaisseau spatial Gemini IV et de la combinaison spatiale de White .

Les « astronautes » de la NASA pendant le programme de la navette spatiale étaient désignés comme EV-1, EV-2, EV-3 et EV-4 (affectés aux spécialistes de mission pour chaque mission, le cas échéant).

Pour les sorties extravéhiculaires depuis la Station spatiale internationale , la NASA a utilisé une procédure de campement pour réduire le risque de maladie de décompression. Cette procédure a été testée pour la première fois par l'équipage de l'Expedition 12. Au cours d'un campement, les astronautes dorment toute la nuit dans le sas avant une sortie extravéhiculaire, abaissant la pression d'air à 10,2 psi (70 kPa), par rapport à la pression normale de la station de 14,7 psi (101 kPa). Passer une nuit à une pression d'air plus basse aide à éliminer l'azote du corps, évitant ainsi les « courbatures ». Plus récemment, les astronautes ont utilisé le protocole d'exercice léger en combinaison plutôt que le campement pour prévenir la maladie de décompression.