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NewSpace : mieux comprendre le vivant grâce à la micropesanteur

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Hyperpesanteur rotationnelle
NewSpace : fonctionnement des laboratoires en micropesanteur

Auteur(s) : Pascale LEFEBURE

Date de publication : 10 sept. 2021

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Ingénierie métabolique et biologie de synthèse pour la chimie verte

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3. Hyperpesanteur rotationnelle

En complément des études en micropesanteur, tester le vivant en condition d’hyperpesanteur peut nous aider à comprendre les effets de la gravité sur celui-ci. Une gravité supérieure à 1 g est considérée comme hypergravité. Pour augmenter la gravité, il faudrait se rendre sur un astre plus massif tel Jupiter ou Saturne. Cette hypergravité peut aussi être simulée sur Terre par des centrifugeuses qui créent d’autres accélérations linéaires. Ainsi, lorsque plusieurs accélérations linaires (dont celle de la pesanteur) agissent sur un corps, ce dernier est soumis en réalité à leur résultante. Cette résultante joue le rôle de pesanteur dont la direction est considérée comme la verticale physiologique (figure 24). Lors d’une rotation, la force d’inertie est centrifuge et elle est proportionnelle au rayon et au carré de la vitesse de rotation. La longueur de l’objet à l’étude peut créer un différentiel gravitationnel si son haut est significativement plus proche du centre de rotation que son bas. Une centrifugeuse se compose de trois parties : une nacelle, un bras et un moteur. La nacelle est fixée au bras, qui est lui-même attaché au moteur. Lorsque le bras tourne, la nacelle bascule sous l’effet de la force centrifuge. La nacelle est exposée à deux forces, force centrifuge horizontale en direction opposée au bras et force de gravité verticale vers le sol.

Les champs d’études de l’hypergravité simulée sont larges, ils peuvent porter sur la physiologie humaine, les matériaux et les équipements mais aussi sur des micro-organismes extrêmophiles qui tirent parti de leur petite taille pour maintenir une croissance en hypergravité.

Une ultracentrifugeuse est une centrifugeuse de laboratoire avec des rotors qui tournent à des vitesses très élevées, allant généralement de 60 000 tr/min pour simuler 200 000 g jusqu’à 150 000 tr/min pour simuler 1 000 000 g.

C’est avec cet équipement que l’équipe de Shigeru DEGUCHI, biologiste à l’Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology) a pu démontrer que certains microorganismes (E. coli et Paracoccus denitrificans) peuvent survivre à une gravité de plus de 400 000 fois celle ressentie sur Terre. Ce niveau de gravité n’existe...

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - LEFEBURE (P.) - Le laboratoire des légendes. - Legends-lab.space (2021).
(2) - MCKNIGHT (C.B.), DARREN (S.) - IAA Situation Report on Space Debris. - International Academy of Astronautics (IAA) (2016).
(3) - YAN HUANG (M.), HUNT (B.), MOSHER (D.) - What Elon Musk’s 42,000 Starlink satellites could do for – and to – planet Earth. - Business insider (2020).
(4) - Committee - Inter-agency space debris coordination. IADC Space Debris Mitigation Guidelines. - IADC Action Item number 22.4 (2007).
(5) - POULET (L.), GILDERSLEEVE (M.K.), KOSS (L.L.), MASSA (G.D.), WHEELER (R.M.) - Development of a photosynthesis measurement chamber under different airspeeds for applications in future space crop-production facilities. - International Conference on Environmental Systems ICES (2020).
(6)...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

NewSpace : mieux comprendre le vivant grâce à la micropesanteur.
NewSpace : enjeux et perspectives scientifiques et technologiques.
Trajectoires spatiales – Risques de collisions en orbite.
Trajectoires spatiales – Rentrée atmosphérique.
Analyse spatiale pour l’épidémiologie et la géographie de la santé.
Biomécanique du système ostéoarticulaire : de l’organe au tissu et à la cellule.
...

NORMES

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ANNEXES

1 Réglementation
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1 Réglementation

Règlement communautaire (CE) n° 428/2009 du Conseil du 5 mai 2009 – régime communautaire de contrôle des exportations, des transferts, du courtage et du transit des biens et technologies à double usage.

Régime de Contrôle de la Technologie du Missile – Missile Technology Export Control Regime MTCR – régime multilatéral de contrôle des exportations créé en 1987 dans le but d’empêcher la prolifération des vecteurs d'armes de destruction massive.

Réglementation américaine sur le trafic d'armes au niveau international – International Trade Arms Regulation ITAR – ensemble de règlements du gouvernement fédéral américain pour contrôler les importations et exportations des objets et services liés à la défense nationale.

Loi n° 2008-518 du 3 juin 2008 sur les Opérations Spatiales entrée en vigueur en 2010 en France.

Convention sur l'immatriculation des objets lancés dans l’espace (communément appelée Convention sur l’immatriculation) adoptée par l’Assemblée générale des Nations Unies en 1974 entrée en vigueur en 1976 et ratifiée par 69 États en décembre 2018.

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - LABORATOIRES EN MICROPESANTEUR

1.1 - ISS, emblème de l’expérimentation en micropesanteur
1.2 - Challenge de l’automatisation des capsules
1.3 - CubeSats et prévention des débris spatiaux
1.4 - Vols paraboliques en gravité réduite
1.5 - Ballons stratosphériques : un environnement quasi spatial
- Quiz d'entraînement
1.6 - Tours de chute libre, un haut niveau de microgravité

2 - OUTILS DE MICROGRAVITÉ SIMULÉE SUR TERRE

2.1 - Machines de positionnement aléatoire et assimilées
2.2 - Microgravité posturale
- Quiz d'entraînement

3 - HYPERPESANTEUR ROTATIONNELLE

4 - MISSIONS ANALOGUES : CENTRES DE RECHERCHE EN ENVIRONNEMENT EXTRÊME

5 - CYCLE DE VIE D’UNE EXPÉRIENCE EN MICROPESANTEUR DANS L’ISS

5.1 - Simplicité du fonctionnement des bioréacteurs
5.2 - Conditions de voyage en micropesanteur
5.3 - Réseau au sol pour suivre l’expérience en vol
5.4 - Récupération de l’expérience
5.5 - Rigoureuses contraintes de spatialisation
5.6 - NewSpace dans un contexte de contrôle aux exportations
- Quiz d'entraînement