(17a) Mesures de masse à bord
de la Station spatiale Skylab

(Photo by Richard V. Wielgosz)

La plus grande fusée de la NASA fut le géant Saturne V, développé par la NASA pour les missions lunaires du projet Apollo. Après plusieurs alunissages réussis, la NASA a décidé d'utiliser le dernier Saturne V non plus vers la lune mais pour placer sur une orbite terrestre basse une grande station spatiale, nommée Skylab. (pour une image et quelques liens relatifs, cliquez Ici ou Ici)

La station pesait près de 100 tonnes et fut mise sur orbite le 14 mai 1973. L'année suivante, trois vols, utilisant de plus un petit Saturne "IB", acheminaient chacun 3 astronautes à bord du Skylab pour un séjour prolongé. Ces missions, dénommées missions Skylab "2", "3" et "4", ont respectivement duré 28, 59 et 84 jours. Aujourd'hui un modèle récupéré de Skylab est exposé au musée national de l'air et de l'espace, de l'institut Smithson à Washington (image à gauche)..

L'orbite de Skylab n'était pas assez élevée pour se soustraire au frottement atmosphérique, et au fil des années la station perdait graduellement de l'altitude. On avait projeté de la remonter sur une orbite plus élevée en la poussant avec la navette spatiale, mais la première navette ne fut pas prête à temps. En plus, le cycle de 11 ans des taches solaires atteignit son maximum, apportant un supplément significatif d'émissions solaire : rayons X mous et ultraviolet extrême (EUV). De tels rayonnements sont très vite absorbés dans les couches élevées de l'atmosphère, ce qui les réchauffe nettement. Ce réchauffement dilate vers le haut l'atmosphère supérieure, augmentant la résistance de l'air pour un vaisseau spatial en basse orbite, et en conséquence Skylab est rentré dans l'atmosphère le 11 juillet 1980. Sa majeure partie a été brûlée en attitude par le frottement atmosphérique, mais quelques morceaux ont été récupérés dans le désert australien.

Les mesures de masse à bord de Skylab faisaient partie des expériences médicales. Avant la mission Skylab, on avait constaté que les astronautes américains ou russes revenant de mission avaient perdu du poids dans l'espace, et la NASA se demandait si cela n'impliquait pas une détérioration physique pouvant s'aggraver lors de vols plus longs.

Plusieurs causes ont été invoquées pour cette perte. Du fait de la pesanteur, la tension artérielle est plus élevée dans les membres inférieurs ( comme la pression de l'eau est plus importante au pied d'un château d'eau ) qu'à sa partie moyenne), et les vaisseaux sanguins exercent à ce niveau une contre pression. Pour certains, la charge supplémentaire opposée par cette contre pression n'existe pas dans un environnement de " zéro pesanteur ", et davantage de sang est poussé dans la partie haute du corps, et est éliminé, ce qui entraîne une perte de liquides. On a aussi invoqué le côté artificiel des repas et l'inappétence due aux nausées (que quelques astronautes ont ressenti, mais pas tous ). D'autres encore ont estimé que le travail dans l'espace tend à être particulièrement stressant.

Pour analyser plus correctement ce processus, il a été prévu trois programmes de mesures à bord de Skylab, deux restreints, (ceux de l'expérience M074) qui se limitaient à mesurer les apports et les sorties de chaque astronaute, et un important (expérience M172) pour la surveillance quotidienne du poids des astronautes à l'aide d'une chaise oscillante.

Le mouvement des masses oscillantes a été analysé par électronique, en général sur trois oscillations, aller et retour, et la période T a été calculée à partir de ces données par l'instrument. Dans la théorie des oscillations, T est proportionnel à la racine carrée de la masse oscillante; ce qui a été confirmé par des essais dans l'espace, en utilisant des objets déjà pesés. Si ces mesures sont soigneusement effectuées, elles sont précises à 0.1% près.

La mesure de la masse du corps avec la chaise M172 (voir l'illustration) n'était pas chose facile. Le corps humain n'est pas rigide, et n'importe quel mouvement interne, même la respiration, peut affecter l'oscillation de la chaise. Après avoir vidé leurs poches, les astronautes s'installaient dans cette chaise, le poids de leur vêtement toujours déjà pesé avant le vol. Ils s'arrimaient rigidement, les pieds attachés à une barre à l'avant de la chaise, en saisissant une autre identique avec les mains, et retenant leur souffle au moment de libérer le siège par une commande sur la barre des mains.

Les astronautes de Skylab-2 avaient perdu 3 à 6 livres pendant leur séjour d'un mois, et les mesures des apports montraient qu'ils n'avaient pas assez mangé. Pour Skylab-3 les rations ont donc été augmentées, et des exercices supplémentaires ont été aussi pratiqués, pour éviter "la dégénérescence graisseuse du muscle" La perte de poids fut comparable, mais le séjour dans l'espace avait été deux fois plus long, ( la majeure partie de la perte s'est produite dans les cinq premiers jours.) L'équipage de Skylab-4 a encore été encore plus alimenté et s'est exercé plus. Chacun des trois astronautes de ce groupe a perdu de la masse pendant les 10 premiers jours, mais pendant les 74 jours restants, ils sont restés stables ou même ont regagné de la masse.

Quant aux causes réelles de la perte de masse, chacune des trois facteurs y a apparemment contribué.

(Crédit: La majeure partie de cet exposé est basée sur la transcription d'un entretien "mesure de la masse physiologique à bord de Skylab," présenté par l'astronaute - scientifique William E. Thornton, MD, et par le colonel J. Ord, l'U.S. Air Force, au colloque des sciences de la vie du Skylab, centre de l'espace de Johnson, 27-9 août 1974. Je remercie Joan Ferry ,des archives historiques du centre spatial de Johnson pour cet ouvrage et d'autres documents disponibles)