Photo 5 : Contenant de cachets de mission et d’étiquettes d’expédition.

Notes de Terrain: La science en contexte de microgravité

Quelle est la nature de la science que l’on pratique dans un contexte de microgravité? L’instrumentation est simple, bien conçue et robuste. Un plus profond regard nous montre que cette élégance expérimentale s’appuie sur des années de préparation, de conception, de fabrication des équipements et de mises à l’essai. Comment pouvons-nous trouver la science dans cette prodigieuse entreprise et en constituer une collection?

Photo 1 : L’historien de l’espace Jordan Bimm examine une caisse d’instruments à l’entrepôt de l’Agence spatiale canadienne.

Photo 1 : L’historien de l’espace Jordan Bimm examine une caisse d’instruments à l’entrepôt de l’Agence spatiale canadienne.

Au cours des deux dernières années, Michel Labrecque et moi avons fait plusieurs reprises à l’entrepôt de l’Agence spatiale canadienne (ASC) à Saint-Hubert, au Québec. Nous recueillons des instruments scientifiques de l’ère des navettes qui s’étend de 1981 à 2011, de même que ceux qui ont servi aux expériences du Canada dans la Station spatiale internationale (SSI). Nous avons examiné le contenu de nombreuses caisses d’équipement, de fournitures, de documents et d’instruments issus de cette époque. Ce faisant, j’ai acquis une plus grande appréciation de la pratique de la science dans l’espace et des processus scientifiques en général.

Photo 2 : Des dizaines de contenants pour poissons zèbres et d’aquariums fabriqués pour l’unité aquatique de recherche (ARF), 1996.

Photo 2 : Des dizaines de contenants pour poissons zèbres et d’aquariums fabriqués pour l’unité aquatique de recherche (ARF), 1996.

Photo 3 : Journaux de bord de l’ARF

Photo 3 : Journaux de bord de l’ARF

Les instruments dont nous avons fait l’acquisition relèvent de plusieurs disciplines, de la botanique à la physiologie, en passant par la science des matériaux. Une importante variable commune les relie toutefois : ils ont été conçus pour être utilisés dans des conditions de microgravité. Il faut des années de mises à l’essai et de conception, de fabrication de précision, de reproduction d’équipements, ainsi que nombre de vérifications de la conformité, une bonne source de financement et… un astronef pour pouvoir profiter de cette ressource d’expérimentation unique.

Photo 4 : Essai sur le signe d’Hoffmann

Photo 4 : Essai sur le signe d’Hoffmann

La recherche scientifique fondamentale à son meilleur se retrouve au cœur de toutes ces préparations. Lorsque j’ai interrogé le scientifique Doug Watt de l’Université McGill au sujet de son travail dans l’espace, il a indiqué que sa règle de base consistait à « réaliser l’essai de la manière la plus simple possible et à procéder à un grand nombre de tests dans toutes sortes de circonstances ». Watt, directeur scientifique de nombreux essais canadiens réussis dans l’espace, était conscient qu’il était impossible pour tous d’obtenir une place pour passer du temps dans la navette ou la Station spatiale internationale. Alors que plus d’une équipe scientifique a eu à composer avec des défaillances d’équipement, Watt a réussi à obtenir des données de chacune de ses expériences. « Dans l’espace, dit-il, tout ce que vous obtenez est nouveau. » Cependant, il faut s’assurer que l’équipement fonctionne, et ce n’est pas facile. L’un de ses essais parmi les plus remarquables portait sur le signe de Hoffmann qui étudiait l’excitabilité de la moelle épinière dans le contexte de l’adaptation des humains à la transition de la Terre à l’espace et inversement.

Lorsque j’ai communiqué avec Walter Kucharski, le fabricant d’un bon nombre des instruments du programme de Watt à l’Université McGill, il a immédiatement signalé qu’il appréciait la capacité qu’avait ce chercheur de maintenir une simplicité dans ses essais et de poser des questions accessibles. La conception de ses instruments traduisait ce principe. La planification, les mises à l’essai et la production d’un ensemble d’instruments se sont étendues sur des années. Fait surprenant, un grand nombre de ces instruments destinés à l’espace n’ont pas vraiment un aspect « avant-gardiste ». Kucharski favorisait des technologies des générations antérieures qui n’étaient pas aussi « actuelles », mais qui avaient fait leurs preuves. Pour Kucharski, la réussite de l’équipe de Watt provenait en grande partie de la collaboration étroite avec les astronautes lors de leur formation, et de l’écoute active de leurs commentaires.

Photo 5 : Contenant de cachets de mission et d’étiquettes d’expédition.

Photo 5 : Contenant de cachets de mission et d’étiquettes d’expédition.

Des marques évidentes d’utilisation sur les instruments et les contenants prennent la forme de cachets de mission, d’inscriptions et d’indications liées à la logistique de transport, de consignes de sécurité élaborées, de vérifications et chaînes d’approvisionnement du matériel et des pièces, de numéros de mission, et d’étiquettes d’étalonnage et de contrôle de la qualité. Les matériaux, feuilles métalliques, velcro et plastique, datent de l’ère spatiale qui a débuté vers 1970 et s’est prolongée jusqu’à 2010, et des boîtes et des instruments se dégage une odeur de fournitures suremballées.

Photo 6 : Luc Lefebvre trouve, profondément enseveli dans une caisse de pièces, un sac contenant un élément de petite taille, mais extrêmement important de l’expérience relative au syndrome d’adaptation spatiale réalisée en 1992.

Photo 6 : Luc Lefebvre trouve, profondément enseveli dans une caisse de pièces, un sac contenant un élément de petite taille, mais extrêmement important de l’expérience relative au syndrome d’adaptation spatiale réalisée en 1992.

Un de mes guides à l’entrepôt de l’ASC était Luc Lefebvre, un ancien ingénieur de projet de l’Agence spatiale canadienne qui avait participé aux expériences de l’équipe de Watt avant son entrée en poste à Saint-Hubert. Nous avons discuté de la manière dont la conception de l’équipement devait tenir compte des conditions particulières de la science dans l’espace. « Il faut prévoir que la science s’effectue hors de votre présence et de celle de votre étudiant diplômé, de déclarer Luc Lefebvre. Il s’agit de science en « mode expéditionnaire ». Les instruments et leur cycle complet de fonctionnement doivent être extrêmement résistants. Vous n’aurez probablement pas une deuxième chance de reprendre le tout. »

Les concepteurs des expériences et des instruments ne font pas que façonner l’équipement; ils sont les maîtres de la gestion du temps, de la sécurité et de l’espace. Pour Lefebvre, le temps de travail avec l’équipe d’astronautes constituait une ressource précieuse. Les équipements devaient être conçus pour réduire au minimum les complications, tout en tenant compte des calendriers de lancement et autres contraintes de temps. Ceci était particulièrement important pour les expériences dans le domaine des sciences de la vie, comme celles de l’unité aquatique de recherche (ARF) qui reposaient sur des dizaines de microaquariums contenant des organismes en croissance.

 

Photo 7 : Plateau d’instruments pour l’expérience sur le signe de Hoffmann (2001), conçu pour une interaction efficace entre les astronautes et une exécution impeccable de leur part.

Photo 7 : Plateau d’instruments pour l’expérience sur le signe de Hoffmann (2001), conçu pour une interaction efficace entre les astronautes et une exécution impeccable de leur part.

Certains plateaux d’instruments offraient un aspect que l’on obtiendrait de la fusion d’IKEA avec Apple : une conception simple donnait lieu à une exécution impeccable. Lefebvre a formulé le commentaire suivant : « Vous devez vous servir de votre imagination pour visualiser comment les astronautes vont interagir avec les instruments ». Même des interventions comme d’ouvrir ou de faire glisser une fermeture peuvent devenir compliquées en microgravité. Par exemple, les loquets devraient probablement être conçus pour s’ouvrir d’une seule main par pincement. L’ouverture typique qui consiste à pousser ou tirer en appliquant une certaine force exigerait que l’astronaute se serve de son autre main pour s’agripper à la structure de soutien.

Remerciements :

Nous aimerions transmettre nos plus sincères remerciements à toutes les personnes qui nous ont accueillis, Michel Labrecque et moi-même, durant nos visites de recherche et de préparation à l’entrepôt de l’ASC. Merci également à Luc Lefebvre pour son rôle de guide principal dans notre exploration de cette collection, sans oublier Patrice Alary, Jean-Denis Bisson et Réjean Lemieux qui nous ont consacré de leur temps à nous aider dans l’entrepôt de l’ASC. Je suis également reconnaissant à Jordan Bimm du programme d’études en sciences et technologie de l’Université York qui m’accompagné à l’occasion d’une de mes visites de l’entrepôt et qui m’a communiqué de précieux renseignements historiques. Enfin, je ne saurais manquer d’exprimer ma gratitude à Doug Watt et à Walter Kucharski pour avoir partagé leurs souvenirs et fourni des explications sur les instruments et l’équipement qui ont servi aux expériences qu’ils ont menées.

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