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La Chine s’apprête à lancer le premier module d’une station spatiale massive

Depuis que l’Union soviétique a lancé la première station spatiale, Salyout 1, il y a 50 ans, les humains ont vécu sur un total de 11 installations de ce type en orbite terrestre. La Chine en ajoutera bientôt un autre à cette liste. Le module central de la Station spatiale chinoise (CSS) devant décoller fin avril, le point culminant d’un projet initialement envisagé par le gouvernement national en 1992 entre enfin dans la phase de construction.

Une fois que le module principal aura atteint l’espace, la Chine prévoit au moins 10 lancements supplémentaires d’autres modules majeurs, ainsi que des missions avec équipage et cargo, pour achever l’assemblage de la station d’ici la fin de 2022. À ce moment-là, le CSS rejoindra la Station spatiale internationale ( ISS) en tant que seules stations spatiales pleinement opérationnelles en orbite.

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Mettre ensemble

Le CSS en forme de T de 100 tonnes comprendra trois modules principaux: le module central de 18 mètres de long, appelé Tianhe («Harmony of the Heavens»), et deux modules d’expérimentation de 14,4 mètres de long, appelés Wentian ( «Quest for the Heavens») et Mengtian («Dreaming of the Heavens»), qui seront en permanence attachés de chaque côté du noyau. En tant que centre de gestion et de contrôle de la station, Tianhe peut accueillir trois astronautes pour des séjours allant jusqu’à six mois. Les astronautes en visite et les vaisseaux spatiaux cargo se connecteront au module central par des extrémités opposées. Tant lui que Wentian sont équipés de bras robotiques à l’extérieur, et Mengtian a un sas pour l’entretien et la réparation des expériences montés à l’extérieur de la station. Tianhe a un total de cinq ports d’accueil, ce qui signifie qu’un module supplémentaire peut être ajouté pour une extension future. La station est conçue pour fonctionner pendant plus de 10 ans.

Le CSS a moins d’un quart de la masse de l’ISS – la structure artificielle la plus grande et la plus chère de l’espace, qui a été construite en coopération par 15 pays. «Nous n’avions pas l’intention de concurrencer l’ISS en termes d’échelle», déclare Gu Yidong, scientifique en chef du programme China Manned Space. Au lieu de cela, la configuration à trois modules est «basée sur les besoins de la Chine en matière d’expériences scientifiques» et «ce que nous considérons comme une taille raisonnable pour des raisons de rentabilité».

Pour développer le CSS, la Chine a suivi une stratégie en trois étapes en construisant d’abord un vaisseau spatial avec équipage (les missions de Shenzhou), suivi par des mini stations spatiales (Tiangong-1 et 2) et ensuite la station multimodule qui sera bientôt lancée. La construction du CSS a été officiellement approuvée en 2010. Bien que la fusée lourde chinoise ait connu un échec de lancement en 2017, retardant le décollage de Tianhe de plus d’un an, les dirigeants spatiaux du pays espèrent s’en tenir à l’objectif d’achever la construction de la station spatiale en 2022 grâce à des lancements intensifs dans les deux prochaines années.

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Représentation d’artiste de la station spatiale chinoise prévue en orbite terrestre basse. (Crédit d’image: Getty Images / Xia Yuan)

Expériences nationales et internationales

Le CSS abritera 14 racks d’expérimentation scientifique de la taille d’un réfrigérateur et quelques racks à usage général qui fournissent de l’énergie, des données, du refroidissement et d’autres services à divers projets de recherche. Il y aura également plus de 50 points d’amarrage pour des expériences qui seront montés à l’extérieur de la station pour étudier comment les matériaux réagissent à l’exposition spatiale. La science à l’intérieur et à l’extérieur comprendra la physiologie spatiale, les sciences de la vie, la physique des fluides, la science des matériaux, l’astronomie et l’observation de la Terre. Jusqu’à présent, environ 100 expériences ont été sélectionnées parmi plus de 800 propositions nationales, dit Gu. Certains d’entre eux pourraient commencer à collecter des données dès l’année prochaine.

Par exemple, la station utilisera les horloges les plus précises du monde et les atomes les plus froids pour soutenir la recherche fondamentale en relativité générale et en physique quantique. Les horloges du CSS sont conçues pour atteindre des niveaux d’instabilité incroyablement bas, avec seulement une seconde d’erreur tous les trois milliards d’années. Le support d’expérimentation sur les atomes ultra-froids peut refroidir les atomes à 10–10 kelvins, la température la plus basse possible avec les technologies actuelles. Certains racks seront les premiers du genre sur une station spatiale, dont un dédié à l’étude des changements de phase entre les états liquide et gazeux de la matière car ces processus deviennent beaucoup plus distincts en microgravité. Ces études pourraient, par exemple, aider à développer des dispositifs de refroidissement plus petits et plus efficaces pour les vaisseaux spatiaux et même les ordinateurs portables.

La station réservera également l’espace et les ressources pour un certain nombre d’expériences internationales. Tricia Larose, chercheuse en médecine à l’Université d’Oslo, dirige Tumors in Space, une expérience de 31 jours qui volera sur le CSS et testera si l’apesanteur peut ralentir ou arrêter la croissance du cancer, entre autres objectifs. En tant que l’un des neuf projets internationaux sélectionnés par l’Agence spatiale habité de Chine (CMSA) et le Bureau des affaires spatiales des Nations Unies (UNOOSA), la mission utilisera des organoïdes de cellules souches tridimensionnelles, ou «mini-colons», issus de cancers. et les tissus sains du côlon du même patient pour étudier comment les mutations de l’ADN sont affectées par la microgravité. «Toutes les expériences précédentes sur le cancer dans l’espace ont utilisé des lignées cellulaires bidimensionnelles», explique Larose. «En comparaison, les organoïdes imitent la structure et la fonction de l’organe et sont les échantillons biologiques les plus physiologiquement pertinents à utiliser.»

Appel à collaboration

Le CSS peut s’attendre à une entreprise un an ou deux après son achèvement: la Chine prévoit de lancer un télescope de taille Hubble qui fonctionnera sur la même orbite à quelques centaines de kilomètres. Dans le cadre du CSS, le télescope China Sky Survey (également appelé Xuntian) aura un champ de vision 300 fois supérieur à celui de Hubble et abordera un large éventail de sciences dans les bandes d’ondes quasi ultraviolettes et optiques. L’observatoire étudiera la cosmologie, la structure à grande échelle de la matière dans l’univers, la galaxie et la science stellaire, ainsi que la matière noire et l’énergie noire. Il est conçu pour se connecter à la station spatiale pour un entretien si nécessaire, offrant un moyen simple, économe en carburant et «meilleur pour engager les astronautes pour assurer les performances du télescope», explique Gu.

Xuntian a des conceptions et des objectifs similaires à ceux de la mission Euclid de l’Agence spatiale européenne et du télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA, qui seront tous deux lancés dans les années à venir, mais ils travailleront dans des bandes de vagues complémentaires. Gu pense que la coopération entre les trois télescopes et le partage des données d’observation conduiront à une compréhension plus approfondie de l’univers et de la physique fondamentale.

La Chine se félicite de la collaboration sur le CSS de scientifiques du monde entier, souligne Gu. Bientôt, la collaboration CMSA-UNOOSA lancera un deuxième appel à propositions d’expériences internationales. Les scientifiques peuvent également postuler par le biais de partenariats institutionnels pour accéder aux ressources de la station spatiale. Cependant, le niveau de collaboration internationale que le CSS recevra n’est pas clair en raison d’obstacles géopolitiques. La loi américaine empêche fortement les scientifiques de la NASA de collaborer directement avec la Chine. En Europe, la pression de l’agence rend également difficile l’obtention de financements pour des projets qui impliqueraient le programme spatial chinois. Larose note qu’elle et ses collègues ont rencontré «un niveau d’hésitation inattendu» à l’égard des demandes de subventions liées au CSS. C’est frustrant, dit-elle, car le cancer ne connaît pas de frontières et la recherche d’un meilleur traitement contre le cancer profite à tout le monde dans tous les pays de la planète. «Quand allons-nous arrêter de regarder nos différences et commencer à nous concentrer sur nos similitudes?» Demande Larose.

Ling Xin écrit sur la physique, l’astronomie, les vols spatiaux et les domaines connexes. Plus de son travail peut être trouvé à lingxinwrites.com. Originaire de Pékin, elle est maintenant basée dans l’Ohio. Cette histoire a été fourni par Scientific American.

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