Début août, après un séjour de plusieurs mois à bord de la Station spatiale internationale (ISS), l'équipage de la mission NASA SpaceX Crew-10 retourne sur Terre. Les astronautes de la NASA, Anne McClain et Nichole Ayers, ainsi que leur collègue de l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA), Takuya Onishi, et le cosmonaute de Roscosmos, Kirill Peskov, achèvent leur expédition scientifique de longue durée. Pendant leur séjour en orbite, McClain, Ayers et Onishi ont mené des dizaines d'expériences clés et de démonstrations technologiques, repoussant les limites de la connaissance scientifique dans l'environnement unique du laboratoire orbital. Leur travail a couvert un large éventail de disciplines, de la botanique et la médecine à la physique et l'astronomie, et les résultats de leurs recherches auront un impact à long terme sur les futures missions spatiales et la vie sur Terre.

Améliorations des infrastructures pour l'avenir de la science

L'une des tâches clés de l'équipage était de moderniser le système d'alimentation de la station. L'astronaute Anne McClain a participé à une sortie dans l'espace au cours de laquelle elle a installé du matériel pour supporter de nouveaux panneaux solaires connus sous le nom d'IROSA (International Space Station Roll-Out Solar Array). Ces panneaux solaires modernes et flexibles sont nettement plus compacts et plus efficaces pour produire de l'électricité que les anciens panneaux d'origine. Leur installation est cruciale pour assurer une puissance suffisante pour le nombre croissant d'expériences scientifiques et les besoins opérationnels de la station. La première démonstration de la technologie IROSA sur l'ISS a eu lieu en juin 2017, et à ce jour, huit de ces systèmes ont été installés, augmentant considérablement la capacité de recherche. En plus de l'énergie, l'équipage a également travaillé à l'amélioration du système de support de vie. Nichole Ayers et Anne McClain ont installé ensemble le matériel pour le Exploration Potable Water Dispenser, un dispositif de distribution d'eau potable. Les scientifiques évaluent actuellement la technologie de cet appareil pour la désinfection de l'eau et la réduction de la croissance microbiologique, ce qui est d'une importance vitale pour les missions de longue durée. Le distributeur fournit de l'eau à température ambiante ainsi que de l'eau chaude pour la préparation des aliments et des boissons, et cette technologie pourrait devenir la norme sur les futures missions vers la Lune et Mars.

Recherche biologique en microgravité

Une partie importante de la mission a été consacrée à l'étude des effets de l'environnement spatial sur les organismes vivants. Dans le cadre de l'expérience Rhodium Plant LIFE, l'équipage a étudié la croissance des plantes en apesanteur. Dans des bidons spéciaux à l'intérieur de la coupole de la station, des plantes d'arabette des dames (Arabidopsis thaliana) sauvages et génétiquement modifiées ont été cultivées. L'objectif de la recherche est de comprendre comment les radiations et la microgravité à différentes altitudes orbitales affectent la croissance des plantes. Les données collectées lors de la mission Crew-10 seront comparées aux données de la mission Polaris Dawn, qui a volé plus profondément dans l'espace et a été exposée à des radiations plus fortes. Une meilleure compréhension de ces mécanismes pourrait améliorer les techniques de culture des plantes dans l'espace, ce qui est crucial pour les futures missions à long terme, ainsi que pour l'amélioration de l'agriculture sur Terre.

La recherche ne s'est pas arrêtée aux plantes supérieures. L'astronaute Nichole Ayers a travaillé sur le projet SOPHONSTER, qui étudie l'effet de la microgravité sur le rendement en protéines des microalgues. Ces organismes unicellulaires sont extrêmement nutritifs ; ils sont riches en acides aminés, en acides gras, en vitamines B, en fer et en fibres. Les microalgues pourraient devenir une alternative durable à la viande et aux produits laitiers lors de longs voyages spatiaux. En plus d'être une source de nourriture, elles pourraient également être utilisées pour produire des biocarburants et des composés bioactifs pour des médicaments, tant dans l'espace que sur Terre.

La santé humaine sous la loupe

Comprendre l'adaptation du corps humain aux conditions spatiales reste une priorité. L'équipage a participé à une série d'études médicales. Anne McClain a aidé Takuya Onishi à prélever des échantillons de sang. L'analyse de sang est un outil standard utilisé par la NASA pour surveiller en permanence la santé des astronautes, y compris les fonctions des systèmes cardiovasculaire et immunitaire, les changements de la masse musculaire et osseuse, l'état nutritionnel et métabolique, et l'état mental. L'agence spatiale JAXA a également mené la recherche Cell Gravisensing. Bien que nous sachions que les cellules individuelles de notre corps réagissent à la gravité, le mécanisme de cette sensibilité est encore largement inconnu. Cette recherche, sur laquelle Takuya Onishi a travaillé dans le module de laboratoire Kibo, vise à observer et à découvrir ce mécanisme. Les découvertes pourraient conduire à de nouvelles thérapies pour traiter des affections telles que l'atrophie musculaire lors des vols spatiaux et l'ostéoporose sur Terre.

Une attention particulière a également été accordée à la santé oculaire. Il est connu que le séjour dans l'espace peut provoquer des changements dans la structure de l'œil et la vision, c'est pourquoi les astronautes surveillent régulièrement l'état de leurs yeux. Takuya Onishi, avec l'aide de Nichole Ayers, a effectué un examen ophtalmologique en utilisant la tomographie par cohérence optique (OCT). Cette technologie utilise la lumière réfléchie pour créer des images 3D détaillées de la rétine, des fibres nerveuses et d'autres structures de l'œil, permettant une détection précoce des problèmes potentiels.

Génétique et vieillissement au niveau cellulaire

L'une des expériences les plus intrigantes était APEX-12, dans laquelle Takuya Onishi et Nichole Ayers ont recueilli des échantillons d'arabette des dames pour examiner l'effet des radiations spatiales sur l'activité des télomères. Les télomères sont des capuchons protecteurs aux extrémités des chromosomes qui se raccourcissent à chaque division cellulaire, ce qui est l'un des indicateurs du vieillissement cellulaire. La recherche APEX-12 pourrait clarifier le rôle des télomères dans le processus de vieillissement et le développement de maladies et aider les scientifiques à préparer les plantes et autres organismes au stress des vols spatiaux de longue durée.

Recherche avancée sur les matériaux et les produits pharmaceutiques

La microgravité offre des conditions uniques pour la recherche sur la cristallisation. Anne McClain a travaillé sur le dispositif Advanced Space Experiment Processor-4, qui permet des recherches dans le domaine des sciences physiques et de la cristallisation. L'une des études actuelles démontre une technologie qui pourrait permettre la production de médicaments lors de missions dans l'espace lointain et améliorer la fabrication pharmaceutique sur Terre. À cela s'ajoute l'expérience ADSEP-Industrial Crystallization Cassette, sur laquelle Takuya Onishi a travaillé. Ce projet teste un nouveau matériel qui permet une production plus massive et ouvre la voie à la production commerciale de médicaments et d'autres matériaux dans l'espace.

Nichole Ayers a installé le dispositif Ring Sheared Drop, qui utilise la tension de surface pour "piéger" une goutte de liquide entre deux anneaux. Cela permet d'étudier les protéines liquides sans contact avec les parois du conteneur, éliminant ainsi les interactions qui pourraient affecter les résultats. L'expérience Ring Sheared Drop-IBP-2 étudie le comportement des liquides protéiques en microgravité et teste des modèles informatiques. De meilleurs modèles pourraient améliorer les processus de production d'une nouvelle génération de médicaments pour le traitement du cancer et d'autres maladies graves, comme la maladie d'Alzheimer, dont le développement est lié à l'accumulation de plaques protéiques.

Nouvelles technologies et observation de l'espace

L'équipage a également testé de nouvelles technologies qui faciliteront le travail des futurs astronautes. Takuya Onishi a supervisé la JEM Internal Ball Camera 2, une caméra flottante et rechargeable qui offre des vues hors de portée des caméras fixes de la station. La JAXA teste la capacité de ce petit robot à enregistrer des vidéos et des photos d'expériences scientifiques, ce qui libérerait le temps précieux de l'équipage pour d'autres tâches. Une nouvelle technologie pour l'observation du monde microscopique a également fait ses débuts dans l'espace. Un microscope à fluorescence, connu sous le nom d'ELVIS, a permis pour la première fois d'enregistrer le mouvement d'algues et de bactéries microscopiques en 3D. Cette capacité pourrait être utile dans diverses applications, telles que la surveillance de la qualité de l'eau et la détection d'organismes potentiellement infectieux en temps réel.

En plus de regarder à travers un microscope, les astronautes avaient une vue unique sur la Terre et le Soleil. D'une altitude de plus de 400 kilomètres, Nichole Ayers a pris une photo spectaculaire d'éclairs simultanés au sommet de deux nuages d'orage. Les scientifiques utilisent des instruments sur l'ISS pour étudier la foudre et d'autres phénomènes météorologiques dans la haute atmosphère, ce qui aide à protéger les systèmes de communication et les aéronefs. L'équipage a également recueilli des données à l'aide de l'instrument CODEX, qui observe la couronne solaire. En bloquant la lumière directe du soleil, ce coronographe révèle des détails dans l'atmosphère extérieure du Soleil. Les données aident les scientifiques à comprendre la source du vent solaire – un flux constant de particules chargées du Soleil qui bombardent la Terre et peuvent affecter les satellites et les réseaux électriques.

Éducation et inspiration

Il y avait aussi de la place sur la station pour des projets étudiants. Dans le cadre de l'expérience Nanoracks Module-9 Swiss Chard, conçue par des étudiants, Nichole Ayers a préparé des tubes à essai avec des échantillons de blettes. L'objectif est d'examiner si la taille, la forme, la couleur et le contenu nutritionnel des graines de blettes germées dans l'espace diffèrent de ceux cultivés sur Terre. De tels projets non seulement fournissent des données scientifiques précieuses, mais inspirent également une nouvelle génération de scientifiques et de chercheurs, montrant que l'espace est accessible à toute personne ayant une bonne idée.