Plus de fiction scientifique : des scientifiques développent un "Stillsuit" dans la vie réelle inspiré de Dune

Vue latérale de l'ensemble du système, porté comme un sac à dos. Crédit : Karen Morales

Le nouveau système de filtration de l'urine pour combinaison spatiale mis au point par des chercheurs de Cornell recycle l'urine des astronautes en eau potable, dans le but d'améliorer le confort et l'efficacité lors des futures missions sur la Lune et sur Mars.

Actuellement, les astronautes doivent se soulager à l'intérieur de leurs combinaisons spatiales lors des sorties extravéhiculaires. Cela est non seulement inconfortable et peu hygiénique, mais aussi gaspilleur. Contrairement au système de gestion des eaux usées de la Station spatiale internationale (ISS), l'eau provenant de l'urine lors des sorties extravéhiculaires n'est pas recyclée.

Les chercheurs de Cornell s'attaquent à ce problème avec un nouveau système de collecte et de filtration de l'urine inspiré des 'stillsuits' de la franchise de science-fiction Dune. Comme ces 'stillsuits', leur prototype absorbe et purifie l'urine, et la recycle en eau potable.

Sofia Etlin, membre du personnel de recherche au Weill Cornell Medicine et à l'Université Cornell et première auteure de l'étude, a expliqué : "Le design inclut un cathéter externe à base de vide qui mène à une unité d'osmose inverse-avant combinée, fournissant un approvisionnement continu en eau potable avec plusieurs mécanismes de sécurité pour garantir le bien-être des astronautes."

Ce nouveau design a récemment été publié dans Frontiers in Space Technologies.

Coupes de collecte d'urine pour le vêtement à absorption maximale pour hommes. Crédit : Luca Bielski

En 2025 et 2026, la NASA prévoit les missions Artemis II et III, où un équipage orbiterra la Lune et atterrira sur son pôle sud, respectivement. Ces missions devraient être suivies de missions habitées sur Mars d'ici le début des années 2030. Cependant, les astronautes se plaignent depuis longtemps du manque de confort et d'hygiène du vêtement à absorption maximale (MAG) - le système de gestion des déchets des combinaisons spatiales traditionnelles de la NASA - en service depuis la fin des années 1970 - qui fonctionne comme une couche-culotte pour adultes multicouche fabriquée en polymère superabsorbant.

Vue arrière de l'ensemble du système, porté comme un sac à dos. Crédit : Karen Morales

"Il est rapporté que le MAG a fui et causé des problèmes de santé tels que des infections des voies urinaires et des troubles gastro-intestinaux. De plus, les astronautes disposent actuellement d'un seul litre d'eau dans leurs sacs à boisson intégrés dans leur combinaison. Cela est insuffisant pour les sorties extravéhiculaires lunaires prévues, qui peuvent durer dix heures, voire jusqu'à 24 heures en cas d'urgence", a déclaré Etlin.

Les astronautes ont également demandé à ce que le temps nécessaire pour remplir et dégazer les sacs à boisson intégrés dans les combinaisons soit réduit dans les futures combinaisons spatiales et qu'une réserve séparée de boissons énergétiques non caféinées soit ajoutée.

Prototype de vêtement de collecte d'urine. Crédit : Claire Walter

Avec tous ces objectifs en tête, Etlin et ses collègues ont désormais conçu un dispositif de collecte d'urine, comprenant un sous-vêtement en tissu flexible à plusieurs couches. Celui-ci se connecte à une coupe de collecte (de forme et de taille différentes pour les femmes et les hommes) en silicone moulé, pour s'adapter autour des organes génitaux.

La face interne de la coupe de collecte est doublée de microfibre de polyester ou d'un mélange nylon-spandex, pour éloigner l'urine du corps et la diriger vers la face intérieure de la coupe, d'où elle est aspirée par une pompe à vide. Une étiquette RFID, liée à un hydrogel absorbant, réagit à l'humidité en activant la pompe.

Une fois collectée, l'urine est dirigée vers le système de filtration de l'urine, où elle est recyclée avec une efficacité de 87% grâce à un système de filtration par osmose inverse-avant et inverse intégré en deux étapes. Cela utilise un gradient de concentration pour éliminer l'eau de l'urine, plus une pompe pour séparer l'eau du sel. L'eau purifiée est ensuite enrichie en électrolytes et pompée dans le sac à boisson intégré dans la combinaison, à nouveau disponible pour la consommation. Collecter et purifier 500 ml d'urine ne prend que cinq minutes.

Le système, qui intègre des pompes de contrôle, des capteurs et un écran LCD, est alimenté par une batterie de 20,5V avec une capacité de 40 ampères-heures. Sa taille totale est de 38 par 23 par 23 cm, avec un poids d'environ huit kilogrammes : suffisamment compact et léger pour être transporté sur le dos d'une combinaison spatiale.

Maintenant que le prototype est disponible, le nouveau design pourra être testé dans des conditions simulées, puis lors de véritables sorties extravéhiculaires.

"Notre système peut être testé dans des conditions de microgravité simulées, la microgravité étant le facteur spatial principal que nous devons prendre en compte. Ces tests garantiront la fonctionnalité et la sécurité du système avant son déploiement lors de missions spatiales réelles", a conclu le Dr Christopher E Mason, professeur au même institut que Etlin et premier auteur de l'étude.