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Se donner les moyens de l'excellence : la recherche polaire française à la veille de l'année polaire internationale

 

C. TESTER LE MATÉRIEL D'EXPLORATION

Dans la même logique, les agences spatiales ont compris l'intérêt d'utiliser soit l'environnement, soit les bases de recherche en Antarctique pour tester du matériel qu'elles utiliseront ensuite dans l'espace dans le cadre des missions d'exploration.

1. Exemples et projets américains

La NASA et la NSF ont, de longue date, identifié l'intérêt de l'Antarctique pour les matériels spatiaux susceptibles d'être utilisés dans l'exploration du système solaire.

En effet, la station de McMurdo est située à proximité des quelques vallées sèches de l'Antarctique. Ces vallées sont des sites absolument exceptionnels sur un continent recouvert en moyenne de 2 000 m de glaces. Ce sont des caractéristiques morphologiques et climatiques qui expliquent cette situation. Elles sont totalement protégées, même leur survol est interdit sauf autorisation expresse. On trouve également dans certaines d'entres elles, notamment dans la haute vallée de Beacon, des glaciers recouverts de blocs rocheux, produisant des formations très originales sur terre et offrant certaines analogies avec des sites martiens (Mars Crater Wall).

Ces sites ont été utilisés par le passé pour le test des « rovers » lunaires. Plus récemment, ils ont pu l'être pour ceux des rovers martiens.

Parmi les projets futuristes envisagés par la NASA, on note l'utilisation des lacs sous-glaciaires de l'Antarctique pour essayer, dans des conditions proches de la réalité, un « cryobot/hydrobot » qui serait capable de pénétrer sous la glace d'Europa, l'un des satellites de Jupiter, ou sous d'autres calottes glaciaires des corps célestes du système solaire.

Les conditions ne sont pour l'instant évidemment pas réunies puisque l'on ne dispose pas de technologies permettant d'éviter tout risque de contamination de ces lacs.

2. Perspectives européennes

Pour l'Europe également, l'Antarctique peut offrir des possibilités nouvelles de test des matériels avant leur envoi dans l'espace, tout spécialement vers Mars.

L'expérience aujourd'hui la plus importante est le système de traitement des eaux de Concordia. En effet, les similitudes de la station avec une station spatiale, ou les conditions d'isolement d'un vol spatial de longue durée ont suscité l'intérêt de l'ESA. Elle correspond aussi aux obligations en matière de traitement des déchets des opérateurs polaires qui doivent les évacuer de l'Antarctique. Ils souhaitent aussi trouver les solutions in situ les plus performantes pour économiser la logistique.

Il fallait aussi trouver une solution performante pour la production de l'eau potable. Contrairement aux idées reçues, l'eau est en Antarctique une question difficile car le plus souvent les bases ne disposent d'aucune source d'eau douce liquide facilement accessible. La technique habituelle est la production à partir de la neige soit par fondoir, soit par puits. La technique du puits consiste à creuser jusqu'au niveau où la neige devient glace et injecter de l'eau chauffée pour faire fondre de la glace. Mais elle nécessite de changer souvent de site de pompage. La technique du fondoir implique la collecte journalière de neige en fonction de la consommation, ce qui peut devenir une vraie corvée car pour produire 2m3 d'eau, il faut collecter 4 à 5 m3 de neige. Un système de recyclage des eaux offre donc une très intéressante alternative.

Le principe du système de recyclage des eaux de Concordia est le traitement séparé des eaux grises et des eaux noires. Les eaux grises comprennent les eaux de lavage (corporel, sol, vaisselle, linge) et les eaux de cuisson. Les eaux noires rassemblent les déchets organiques (excréments humains, restes de repas, nourriture déclassée) et les boues issues des eaux grises. Pour assurer leur séparation, deux réseaux de collecte sous vide ont été installés.

Les tests ont aussi conduit à identifier les savons et produits de lavage susceptibles d'être admis par le système de recyclage et les doses utilisables. On ne choisit donc pas son gel douche à Concordia !

L'ensemble des rejets, par type, ont été modélisés par rapport à la population susceptible d'être présente sur la station : de 15 à 70 personnes. Ce sont donc 2,4 m3 d'eaux grises qui doivent pouvoir être traités.

Le traitement des eaux grises est assuré par une cuve pouvant recevoir toute la production journalière. Elle est brassée en permanence. Les eaux font l'objet de quatre filtrations, grossière d'abord, puis ultrafine (ultrafiltration - nano filtration), puis deux étages d'osmose inverse permettant d'éliminer les sels des produits de traitement. A l'issue de l'ultrafiltration, 90 % de l'eau sont récupérés. Les 10 % restants sont traités en eaux noires.

Cette unité a été mise en service en mars 2005. Elle avait, au préalable, été testée dans un lycée disposant d'un pensionnat au printemps 2004. Sa conception avait été achevée en juillet 2002 et sa construction fin 2003.

L'unité de traitement des eaux noires a aussi pour base une cuve susceptible de recevoir la production journalière (1,5 m3). Elle est brassée en permanence et fait elle aussi l'objet d'une filtration pour éliminer les particules abrasives susceptibles d'endommager les membranes. Le traitement des eaux noires fait ensuite appel à un réacteur anaérobie afin d'éviter tout échange avec l'extérieur, les injections d'air et les rejets de vapeur dans l'atmosphère et donc les odeurs. Le réacteur est composé de trois étages : liquéfaction (3 jours), méthanogénéïsation, nitrification (1,5 jour). L'eau issue du système est renvoyée vers le module de traitement des eaux grises tandis que le reliquat est congelé et rapatrié vers la côte puis dispersé en mer.

Par ces différents exemples, votre rapporteur souhaite souligner :

- la complémentarité croissante entre la recherche spatiale dans ses composantes scientifiques et technologiques et la recherche en milieu polaire ;

- le développement d'un nouveau corpus de recherche et d'activités ;

- leur caractère précurseur par rapport au calendrier des programmes d'exploration de notre système solaire.

Ainsi, à la fois complémentaires, novateurs et précurseurs, ces programmes méritent un réel soutien car ils sont également indispensables au succès des missions spatiales.