L’homme vers Mars en écosystème clos artificiel

C. Lasseur, Agence Spatiale Européenne (ESA) & Partenaires MELiSSA


Les futures missions spatiales habitées demandent des masses considérables de consommables métaboliques (eau, oxygène, nourriture). Ces masses ne sont pas compatibles avec les performances des lanceurs actuels. De plus la position de la Terre, Mars, la précision de l’atterrissage et le soleil ainsi que les risques encourus ne permettent pas de considérer un ravitaillement régulier. Il ne reste donc que deux alternatives :

  • faire des lanceurs plus grands,
  • recycler tout abord du véhicule.
    Si les molécules d’eau et d’oxygène sont relativement simples et peuvent être produites au départ des eaux grises et du CO2, les vrais difficultés commencent avec la nourriture et les déchets humains, tout complexe, divers et issues de procèdes biologiques.
    Pensé en 1987, par la société MATRA, aujourd’hui AIRBUS, lors d’un vol expérimental a bord d’une fusée chinoise, conceptualisé et publié en 1988, puis enfin initié en 1989, le projet Européen de Système de support Vie régénératif MELISSA (Micro Ecological Life Support System alternative) suis une approche très progressive. Il est parfaitement correct de dire que le challenge principal de MELiSSA est d’obtenir le plus haut degré de fermeture, et le plus haut degré de sécurité pour les meilleurs critères ALISSE (Mass, Energie, Efficacité, Sécurité, fiabilité and temps équipage).
    Principalement due a sa finalité et sa complexité, le projet suit une approche d’ingénierie système.
    Dans la phase 1 : les procèdes et les technologies qui sont d’un niveau de maturité (i.e. TRL) très bas, sont caractérisés au niveau stoichiométrique, énergie, sécurité. Puis des modèles statiques et dynamiques sont élaborés et validés puis intégrés au niveau de la boucle complète.
    Dans la phase 2, appelée : Vols préliminaires. Les sous-systèmes sensibles á l’environnement spatial (microgravité, radiation,..) sont identifiés, soumis à une compétition internationale, puis développés pour une validation dans l’espace, généralement en orbite basse.
    Dans la phase 3 : Les conditions extrêmes de sécurité nécessitent une démonstration au sol sur la base de déchets métaboliques et d’un équipage vivant. Issues des phases précédentes les procédés et technologies sélectionnés (e.g. bioréacteur, serre, filtres,..) sont progressivement intégrés et démontrés sur une longue durée. Le cœur de cette phase se situe au sein de notre site pilote en Espagne.
    En parallèle de ces trois phases, deux autres phases complètent le projet, la phase 4 centrée sur les aspects transfert de technologie ou 4 spin-off ont déjà été créés. La phase 5 pour l’éducation et la communication est sous l’égide de la Fondation MELiSSA pour le financement de Thèses, post-doc et activités STEM.
    Aujourd’hui après plus de 30 ans d’activité, le projet rassemble une large communauté de scientifiques, ingénieurs, d’universités, de sociétés privées du terrestre et du spatiale. Cette communauté repartit sur 15 pays poursuit en fait deux objectifs :
    - les missions spatiales,
    - le développement d’une économie circulaire.

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