Technologie

Eco Pack : une nouvelle génération d'emballages

Le recyclage et la gestion des ressources figurent parmi les 93 axes technologiques identifiés comme nécessaires à l’établissement d’une future base lunaire ou martienne. S’inscrivant dans cette réflexion à grande échelle, le CADMOS a préparé trois expériences autour de la gestion des emballages spatiaux. Elles sont rassemblées sous le label « Eco Pack ».

Renewable Foam et Edible Foam : donner une 2nde vie aux trousses de transport

Toute expérience qui s’envole pour l’ISS est empaquetée dans une trousse en tissu ignifugé dont les parois sont constituées de mousses protectrices, préservant notamment le matériel des vibrations subies lors du lancement. Toutefois, avec un espace utile total de 900 m3, dont 388 m3 habitables, l’ISS n’a pas d’espace à perdre avec du matériel encombrant. 

Pour répondre à cette problématique, Renewable Foam et Edible Foam proposent l’utilisation expérimentale de matériaux de protection réutilisables, biodégradables ou comestibles, pour remplacer les traditionnelles mousses pétro-sourcées inutiles une fois à bord de la Station.

Afin de démontrer l’efficacité de ces nouveaux matériaux, l’instrument de l’expérience Dreams a été acheminé vers l’ISS dans une trousse dont les parois sont composées de plaques recyclables réalisées en impression 3D à partir de polyesters produits par fermentation bactérienne.

Grâce à leur matière biodégradable et leur système alvéolaire, ces plaques pourront ensuite servir de supports de culture pour des semis végétaux, ou encore être broyées pour être refondues et utilisées à nouveau en impression 3D.

Avec Edible Foam, les ingénieurs du CADMOS se sont lancé le défi de transformer les trousses de transport en charge utile comestible. C’est donc grâce à du pain d’épice, de la madeleine et du pain de Gênes, entourés d’un film protecteur, que les consommables de Food Processor* seront protégés lors de leur voyage vers l’ISS.

*En cours de développement au CADMOS, Food Processor est un démonstrateur de robot culinaire autonome qui rejoindra l’ISS en fin d’année 2021.

Freshness Packaging : l’emballage longue durée de produits frais

Avec une durée de conservation d’environ une semaine seulement, les produits frais actuellement apportés par les véhicules de ravitaillement dans la Station spatiale internationale sont une denrée particulièrement sensible, d’autant que ces ravitaillements sont espacés tous les 3 ou 4 mois.

L’expérience Freshness Packaging, proposée par le CNES et ses partenaires au Food Lab de la NASA, doit démontrer l’efficacité de nouveaux emballages perméables dont la particularité est de permettre des échanges gazeux favorisant la conservation des fruits et légumes pendant 15 jours à 1 mois.

La démonstration de Freshness Packaging est faite sur 4 produits alimentaires frais : des pommes, des tomates cerises, un kiwi jaune et du raisin, qui seront stockés sur étagère dans l’ISS, enveloppés dans ces nouveaux emballages.

Les applications de ces emballages sont également terrestres. Si leur efficacité est démontrée, ils pourront servir aux expéditions extrêmes pour lesquelles le ravitaillement en nourriture est difficile ou impossible (courses transocéaniques, missions scientifiques aux pôles ou dans les zones désertiques…).

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© CNES/GRARD Emmanuel, 2021

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Lumina : mesurer les radiations à bord de l'ISS

Lumina est un dosimètre à fibre optique visant à démontrer la fiabilité de la fibre optique comme outil de mesure des radiations ionisantes à l’intérieur de l’ISS.

Les fibres optiques radiosensibles s’obscurcissent lorsqu’elles sont exposées à une source de radiation. Cette opacification permet de quantifier précisément l’atténuation du signal injecté dans la fibre et ainsi de mesurer la dose totale ionisante reçue.

L’atout du dosimètre Lumina est sa grande résistance aux conditions extrêmes dans l’espace, et notamment sa robustesse face aux variations de température.

Avec ses 2 bobines de fibres, longues de plusieurs kilomètres et fonctionnant respectivement dans le visible et dans l’infrarouge, Lumina est un démonstrateur technologique qui permettra d’augmenter les connaissances scientifiques sur le comportement des fibres optiques exposées à de faibles doses ionisantes sur une longue durée dans l’espace. 

La mesure et l’anticipation des radiations est un enjeu stratégique majeur pour l’exploration et les vols habités. À bord de l’ISS, les astronautes reçoivent en moyenne une dose de radiation une centaine de fois supérieure à celle relevée sur Terre, au niveau de la mer, pour un laps de temps identique. Cette dose augmente de manière significative à l’extérieur de la Station et ne cesse de croître à mesure que l’on s’éloigne de la Terre et de la protection offerte par sa magnétosphère. La dosimétrie par fibre optique vise donc à devenir une technologie indispensable à la protection du matériel et des astronautes lors des voyages spatiaux vers la Lune ou Mars.

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Crédits : © CNES/GRARD Emmanuel, 2021

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  • Laboratoire Hubert Curien (Université Jean Monnet St Etienne / CNRS)

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Télémaque : manipulation d'objets sans contact

Déplacer, manipuler, étudier des objets ou des liquides sans jamais entrer en contact avec eux : tel est l’objectif de la « pince acoustique » Télémaque. 

A intensité égale, la force exercée par les ondes acoustiques est environ 1 million de fois plus grande que celle des ondes optiques.

La pince acoustique émet des ondes ultrasonores qui exercent une force sur les objets qu’elles rencontrent lors de leur propagation. Le champ acoustique est façonné de sorte à créer un piège sur ces objets. En déplaçant le faisceau, il est possible de déplacer l’objet avec une très bonne précision sur sa position.

Avec Télémaque, l’objectif est d’évaluer en micropesanteur, d’une part, la capacité de capture puis de relâchement sans contact de petites sphères de plastique ou de verre et, d’autre part, le déplacement à distance de ces petits objets le long d’un parcours contenant des obstacles. 

Télémaque est un démonstrateur technologique dont la vocation est de rester à bord de l’ISS, au service des astronautes et de la recherche scientifique. Il pourra notamment servir à immobiliser et étudier sans contact d’autres matériaux, gels, ou liquides, tels qu’un produit dangereux, un échantillon biologique afin d’éviter sa contamination, ou encore une goutte d’eau en cours d’évaporation, afin de mieux comprendre les phénomènes physiques en jeu.

D’autres applications de Télémaque existent dans le domaine de la santé. La pince acoustique pourrait notamment servir à l’expulsion de calculs rénaux, ou à la délivrance ciblée de médicaments dans l’organisme.

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Écusson de l’expérience Télémaque. Crédits : CNES/GRARD Emmanuel, 2021.

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  • Institut Jean Le Rond ∂'Alembert (Sorbonne Université / CNRS)

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