Innovations dans l’Architecture Spatiale : Vers des Habitats Autonomes

Avec l’augmentation du nombre de personnes voyageant dans l’espace, la capacité de la Station Spatiale Internationale (SSI) à accueillir des astronautes est limitée à seulement 11 individus à la fois. L’Aurelia Institute, un laboratoire d’architecture spatiale à but non lucratif basé à Cambridge, dans le Massachusetts, propose une solution innovante : un habitat capable d’être lancé sous forme de tuiles plates compactes qui s’assemblent automatiquement en orbite.

Défis de la Construction Spatiale

La construction de grands habitats spatiaux présente de nombreux défis. Les composants structurels, tels que les murs, doivent être adaptés à l’espace limité d’une fusée. Il est souvent impossible de lancer tous les éléments en une seule fois, ce qui nécessite plusieurs lancements pour ériger des structures plus grandes, comme la SSI, augmentant ainsi les coûts. Une fois les composants en orbite, leur assemblage par des humains représente un risque considérable.

« Lorsque l’on fait appel à un humain pour assembler quelque chose, il doit revêtir une combinaison extravéhiculaire, ce qui met sa vie en danger », explique Ariel Ekblaw, PDG de l’Aurelia Institute. « Nous souhaitons que cette tâche soit réalisée de manière plus sécurisée à l’avenir. »

Présentation de TESSERAE

Lors d’une démonstration à un espace de co-working à Roslindale, dans le Massachusetts, l’Aurelia Institute a présenté un prototype d’habitat spatial nommé TESSERAE, acronyme de Tessellated Electromagnetic Space Structures for the Exploration of Reconfigurable, Adaptive Environments. Cette structure, qui ressemble à un ballon de football futuriste d’un étage, a été conçue pour maximiser la compacité lors du lancement.

« Actuellement, tout ce qui est envoyé dans l’espace doit s’insérer dans la structure rigide du carénage de la charge utile, qui se trouve au sommet de la fusée », précise Stephanie Sjoblom, vice-présidente de la stratégie et du développement commercial de l’Aurelia Institute. « Grâce à cette technologie, nous créons des tuiles que nous empilons comme une boîte IKEA à plat. »

Assemblage Automatisé en Orbite

Après un lancement réussi, les tuiles seraient libérées dans l’espace à l’aide d’une structure en forme de ballon ou d’un filet pour éviter qu’elles ne dérivent. Ce filet maintiendrait les tuiles, équipées d’aimants puissants sur leurs bords, suffisamment proches pour s’attirer magnétiquement. L’objectif est que les tuiles s’assemblent d’elles-mêmes dans la configuration correcte dès la première tentative. Un ensemble de capteurs et de magnétomètres permettrait de vérifier si l’assemblage est correct. En cas d’erreur, un courant serait envoyé à travers les aimants pour séparer les tuiles mal configurées et tenter à nouveau l’assemblage. Une fois assemblés, les systèmes électriques et de plomberie seraient installés manuellement.

Progrès et Partenariats

À ce jour, l’équipe a réussi à assembler des tuiles de petite taille en orbite à plusieurs reprises, notamment lors de la mission Ax-1 d’Axiom Space vers la SSI en 2022. Cependant, ils n’ont pas encore construit de modèle à l’échelle de TESSERAE dans l’espace et estiment que cela nécessitera un partenariat. « Il est difficile de donner une estimation précise du temps qu’il faudra pour que cela soit habité par des humains », déclare Ekblaw. « Cela dépend probablement d’un partenariat avec des organisations comme NASA ou Axiom. Mais certainement d’ici les années 2030. »

Aurelia ne divulgue pas le montant des fonds levés ou dépensés pour ce projet, mais indique qu’il a été partiellement financé par des subventions de la NASA, des sponsors d’entreprise et des donateurs philanthropiques.

Autres Initiatives dans l’Espace

De nombreux groupes travaillent sur des stations spatiales. Axiom Space développe sa propre station orbitale, dont le premier module devrait être lancé en 2026 et temporairement attaché à la SSI. Blue Origin et Sierra Space collaborent sur le projet Orbital Reef, qui pourrait accueillir jusqu’à 10 personnes à la fois dans un « parc d’affaires polyvalent ». Ces stations dépendront de la construction humaine, et le lancement des composants nécessitera probablement plusieurs voyages.

Inflation en Orbite : Une Autre Approche

Une autre méthode pour rendre les habitats compacts pour le lancement consiste à les gonfler en orbite. La NASA a déjà expérimenté cette technique avec son habitat BEAM, connecté à la SSI, lancé en 2016 et ayant servi de stockage. Sierra Space envisage de créer des habitats gonflables de la taille d’un bâtiment de trois étages, bien qu’ils n’aient pas encore testé ces conceptions dans l’espace.

Ekblaw considère que les habitats TESSERAE et les structures gonflables sont des technologies complémentaires. La coque rigide de TESSERAE devrait mieux protéger les astronautes des débris spatiaux, tels que les micrométéoroïdes. De plus, le système TESSERAE est plus facilement réparable qu’un habitat gonflable, car les tuiles peuvent être remplacées individuellement. « Je suis très favorable aux habitats gonflables », affirme Ekblaw. « Je pense que la solution devrait inclure les deux, et non l’un ou l’autre. »

Défis de Conception et Perspectives d’Avenir

L’Aurelia Institute envisage que, une fois construit, l’habitat TESSERAE sera très différent de ce que l’on voit habituellement à la SSI : non seulement fonctionnel, mais aussi ludique, accessible et confortable.

Le design intègre des éléments ludiques inspirés par de nombreuses interviews avec des astronautes. L’un d’eux ressemble à une énorme anémone de mer gonflable qui dépasse du mur, mais il s’agit en réalité d’un canapé. S’allonger dans l’espace n’est pas facile, donc les astronautes pourraient théoriquement se glisser entre les branches gonflables pour se détendre.

Cependant, l’extension de cette technologie posera des défis. Oliver Jia-Richards, ingénieur aérospatial à l’Université du Michigan, n’est pas certain que la combinaison d’aimants et de capteurs d’Aurelia suffira à permettre l’auto-assemblage de tuiles plus grandes. Déplacer des objets dans l’espace avec précision nécessite généralement un système de propulsion. « Si cela réussit, ce serait une avancée majeure dans notre façon de procéder », déclare Jia-Richards. Ekblaw ne rejette pas la nécessité d’un système de propulsion.

Actuellement, les structures créées par les tuiles ne sont pas étanches et donc pas prêtes pour l’habitation humaine, note Ekblaw. Son équipe envisage d’ajouter des loquets aux bords des tuiles pour les rapprocher davantage. Une autre idée serait de gonfler un ballon étanche au milieu de l’espace pour que les gens y vivent. Dans ce cas, les tuiles serviraient simplement d’exosquelette à une enveloppe intérieure pressurisée.

Récemment, l’équipe a obtenu l’approbation de la NASA pour envoyer davantage de petites tuiles à la SSI l’année prochaine. Cette fois, environ 32 tuiles seront envoyées (au lieu de seulement sept) pour tenter de construire une structure sphérique à petite échelle.