Après près de six mois passés en orbite à bord de la Station spatiale internationale (ISS), les quatre astronautes de la mission Crew-10 de la NASA et de SpaceX sont revenus sur Terre en toute sécurité. Leur amerrissage dans l'océan Pacifique, au large des côtes de la Californie, à la mi-août 2025, a marqué la conclusion réussie d'une expédition scientifique de longue durée qui a englobé des dizaines d'enquêtes parrainées par le Laboratoire national de l'ISS. Cette mission, qui a duré près d'un an et demi, a permis des avancées significatives dans diverses disciplines scientifiques, promettant des applications révolutionnaires sur Terre et ouvrant de nouveaux horizons pour les futures entreprises spatiales.

Les astronautes de la NASA Anne McClain et Nichole Ayers, l'astronaute de l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise (JAXA) Takuya Onishi et le cosmonaute de Roscosmos Kirill Peskov ont joué un rôle clé dans l'avancement de la science dans l'espace. Leur travail dévoué a couvert un large éventail de domaines, notamment la recherche biomédicale, la physique et la science des matériaux, les démonstrations de nouvelles technologies et les expériences conçues par des étudiants. Grâce à leurs activités, ils ont contribué à repousser les limites de la découverte en orbite terrestre basse (LEO), dans le but d'améliorer la vie sur Terre et de soutenir une économie spatiale durable et robuste. La collaboration internationale sur l'ISS, qui rassemble des experts de différents pays, s'est avérée être un modèle inestimable pour relever les défis mondiaux et encourager l'innovation.

Nanomatériaux innovants pour la médecine : les bases de Janus en microgravité

L'un des projets les plus prometteurs sur lequel l'équipage a travaillé provient de l'Université du Connecticut et de la société Eascra Biotech, en partenariat avec Axiom Space. L'objectif de cette recherche est de tirer parti des conditions de microgravité pour améliorer la production de nanomatériaux à base de Janus. Ces matériaux uniques, nommés d'après le dieu romain Janus à deux visages, possèdent une structure asymétrique avec deux surfaces différentes, ce qui leur permet de remplir simultanément différentes fonctions. Sur Terre, leur production est souvent entravée par les forces gravitationnelles qui affectent l'auto-assemblage et créent des défauts. En microgravité, où les influences gravitationnelles sont minimes, on s'attend à une synthèse plus précise et contrôlée de ces nanomatériaux, ce qui pourrait conduire à la création de matériaux aux propriétés améliorées et d'une plus grande pureté.

L'application potentielle des nanomatériaux à base de Janus est extrêmement large, avec un accent particulier sur le traitement de maladies comme l'arthrose et le cancer. Dans le contexte de l'arthrose, ces nanomatériaux pourraient être utilisés pour l'administration ciblée de médicaments directement dans les articulations endommagées, favorisant la régénération du cartilage et réduisant l'inflammation. Dans le traitement du cancer, les particules de Janus pourraient être conçues pour reconnaître et détruire précisément les cellules tumorales, tout en minimisant les dommages aux tissus sains. Leur capacité à transporter simultanément différentes molécules – l'une pour la reconnaissance de la cible, l'autre pour l'effet thérapeutique – en fait des candidats idéaux pour les thérapies avancées. Ce projet s'appuie sur des recherches antérieures menées sur l'ISS et est financé par le programme In-Space Production Applications (InSPA) de la NASA, qui vise à démontrer et à développer des activités de fabrication dans l'espace pouvant avoir un impact économique significatif sur Terre.

Résoudre les défis de la fabrication pharmaceutique : l'agrégation des protéines

Plusieurs projets ont été financés par la Fondation nationale des sciences (NSF) des États-Unis, qui entretient un partenariat de longue date avec le Laboratoire national de l'ISS pour faire progresser la recherche fondamentale sur le laboratoire orbital. L'un de ces projets, mené par le Rensselaer Polytechnic Institute en collaboration avec Tec-Masters, s'appuie sur des recherches antérieures pour mieux comprendre pourquoi l'agrégation des protéines se produit lors de la fabrication pharmaceutique. L'agrégation des protéines représente un défi important dans l'industrie, car elle peut réduire l'efficacité des médicaments, provoquer des réactions immunitaires indésirables chez les patients et compliquer le stockage et le transport des produits pharmaceutiques.

Sur Terre, la gravité et les courants de convection rendent difficile l'observation précise des étapes initiales de l'agrégation des protéines. Dans l'environnement de microgravité de l'ISS, les scientifiques peuvent éliminer ces interférences et étudier plus en détail les processus de repliement et d'agrégation des protéines au niveau moléculaire. La compréhension de ces mécanismes est cruciale pour développer des médicaments plus stables et plus efficaces, en particulier les médicaments biologiques qui sont de plus en plus importants dans le traitement de diverses maladies, des troubles auto-immuns aux cancers. Les données recueillies sur l'ISS permettront aux sociétés pharmaceutiques d'optimiser les formulations de médicaments, de prolonger leur durée de conservation et d'assurer une plus grande sécurité pour les patients.

Matériaux pour la robotique du futur : le phénomène de la séparation des liquides

Des chercheurs de l'Université de Californie à Santa Barbara, en collaboration avec Redwire Space Technologies, étudient le phénomène de séparation des liquides qui pourrait être exploité pour créer des matériaux pour une robotique plus réaliste. En microgravité, le comportement des liquides change radicalement ; la tension superficielle devient la force dominante, et des effets comme l'effet Marangoni (où les liquides se déplacent en raison des différences de tension superficielle) deviennent prépondérants. En contrôlant ces phénomènes, les scientifiques peuvent manipuler les liquides de manière impossible sur Terre.

Cette recherche ouvre la voie au développement de nouveaux matériaux composites dotés de propriétés uniques, telles que la capacité d'autoréparation, une rigidité variable ou une texture adaptable. De tels matériaux sont essentiels pour la prochaine génération de « robotique douce » (soft robotics), qui vise à créer des robots flexibles, adaptables et sûrs pour l'interaction avec les humains. Imaginez des robots avec une peau qui peut changer de texture ou des membres qui peuvent s'adapter à la forme des objets qu'ils saisissent. Ces innovations pourraient trouver des applications en médecine (par exemple, des prothèses avancées), en exploration (robots flexibles pour explorer des terrains inaccessibles) et dans l'industrie (robots pour des manipulations délicates). La compréhension et le contrôle de la séparation des liquides dans l'espace offrent un aperçu inestimable des principes fondamentaux de la physique des fluides, avec des implications considérables pour l'ingénierie des matériaux.

ELVIS : un microscope holographique à la recherche de la vie au-delà de la Terre

Dans la recherche de la vie au-delà de la Terre, la technologie joue un rôle crucial. Le système ELVIS (Extant Life Volumetric Imaging System) pourrait considérablement améliorer cette recherche. Des scientifiques de l'Université d'État de Portland, en collaboration avec le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en Californie du Sud et la société Teledyne Brown Engineering, Inc., ont testé un nouveau microscope holographique – ELVIS – qui permettrait aux scientifiques d'étudier l'adaptabilité de la vie dans des conditions extrêmes. La microscopie holographique permet l'imagerie tridimensionnelle de micro-organismes sans avoir besoin de couper physiquement les échantillons, ce qui est crucial pour préserver l'intégrité des spécimens biologiques délicats.

ELVIS est conçu pour détecter et caractériser les micro-organismes dans des échantillons liquides, même à de très faibles concentrations. Sa capacité à créer des images 3D détaillées permet aux chercheurs d'étudier la morphologie, le mouvement et les interactions des microbes en temps réel. Cette technologie est particulièrement pertinente pour les futures missions vers des lunes dotées d'océans souterrains, comme Europe (une lune de Jupiter) ou Encelade (une lune de Saturne), où la vie pourrait exister dans des environnements aquatiques. Le test d'ELVIS sur l'ISS, où les conditions extrêmes de rayonnement et de microgravité sont présentes, fournit des données précieuses sur ses performances et sa fiabilité dans un environnement spatial. L'étude des extrêmophiles (organismes qui vivent dans des conditions extrêmes) sur l'ISS sert également d'analogue pour comprendre la vie potentielle au-delà de la Terre, nous préparant à des découvertes qui pourraient changer notre compréhension de l'univers.

Le système REACCH : la lutte contre les débris spatiaux

Le problème des débris spatiaux, ou « ferraille spatiale », devient de plus en plus grave. Des milliers de satellites inactifs, d'étages de fusées usés et de fragments de collisions gravitent autour de la Terre, constituant une menace pour les satellites actifs et les futures missions spatiales. Dans ce contexte, la société Kall Morris Inc, en partenariat avec Voyager Technologies, a utilisé les robots volants Astrobee de la station spatiale pour valider son système REACCH. REACCH utilise des « bras » semblables à des tentacules avec des coussinets adhésifs similaires à ceux des geckos pour capturer les débris spatiaux flottants. Ces coussinets fonctionnent sur le principe des forces de van der Waals, permettant une adhésion sûre et non invasive sur diverses surfaces sans laisser de résidus ni causer de dommages.

Les robots Astrobee, des systèmes autonomes qui se déplacent librement à l'intérieur de l'ISS, ont fourni une plate-forme idéale pour tester le système REACCH dans un environnement de microgravité contrôlé. La capacité de REACCH à saisir doucement mais fermement des objets sans utiliser de pinces mécaniques qui pourraient endommager les débris ou créer de nouveaux fragments, représente une avancée significative. Une démonstration réussie de REACCH sur l'ISS ouvre la voie au développement de systèmes opérationnels pour l'élimination active des débris spatiaux. La protection des infrastructures critiques en orbite – y compris les satellites pour les communications Internet, les prévisions météorologiques, la navigation GPS et la défense – est d'une importance vitale pour la vie moderne et la sécurité mondiale. Sans solutions efficaces pour la gestion des débris spatiaux, le risque de collisions en cascade (syndrome de Kessler) augmente, ce qui pourrait rendre certaines orbites inutilisables pour les générations futures.

L'avenir de la recherche en orbite basse

Le Laboratoire national de l'ISS est fier du partenariat avec la NASA et les collaborateurs internationaux qui a permis cette importante recherche spatiale pour le bien de l'humanité. Le retour de la mission Crew-10 de la NASA et de SpaceX marque la conclusion réussie d'une autre expédition scientifique dans l'effort continu d'utiliser l'espace comme plate-forme d'innovation. Les recherches menées sur l'ISS apportent non seulement des avantages immédiats à la vie sur Terre, mais jettent également les bases d'une présence humaine à long terme dans l'espace, y compris les futures missions sur la Lune et sur Mars. Grâce à des missions comme celles-ci, l'ISS continue de servir de ressource inestimable pour la découverte scientifique, le développement technologique et la coopération internationale, façonnant l'avenir de la recherche et de l'innovation.

Pour plus d'informations sur la science que les astronautes ont soutenue au cours de cette mission, visitez la page de lancement du Laboratoire national de l'ISS.