Depuis ses débuts en 1998, la Station spatiale internationale a accueilli plus de 240 astronautes. Alors que l’Esa vient d’annoncer que l’astronaute français Thomas Pesquet serait de nouveau à son bord en 2021, focus sur le plus grand objet artificiel en orbite terrestre.

Vue globale de l'ISS avec la Terre en arrière plan et en orbite la station, notamment ses 24 panneaux solaires bien en évidence.
Vue globale de l’ISS. Crédit : Nasa

Création de l’ISS

Le président des États-Unis Ronald Reagan est à l’origine en 1983 de l’ambitieux projet de construction d’une station spatiale en orbite terrestre basse. L’objectif est d’y installer un équipage chargé d’effectuer de la recherche scientifique en environnement spatial. Piloté par la Nasa, le programme est développé conjointement avec l’agence spatiale russe (Roscosmos) depuis 1993, également avec la participation des agences spatiales européenne (Esa), japonaise (Jaxa) et canadienne (CSA).

L’assemblage en orbite de la Station spatiale internationale (International space station ou ISS en anglais) démarre en 1998. Elle n’est finalisée que treize années plus tard, après une quarantaine de vols destinés à transporter les éléments nécessaires à sa construction. Des coupes budgétaires et l’accident de la navette américaine Columbia - qui a tué sept astronautes en 2003 - sont les principales raisons de ce délai.

La Terre en arrière-plan et une partie de l'ISS au premier plan : le cargo américain Cygnus.
Le cargo américain Cygnus arrimé à l’ISS en novembre 2019. Crédit : Nasa.

Caractéristiques de la station

L’ISS est le plus grand de objet artificiel en orbite autour de la Terre. À une altitude variant entre 350 et 400 km, elle mesure pas moins de 110 m de longueur, 74 m de largeur et 30 m de hauteur. En 2019, sa masse est d’environ 420 tonnes.

Avec plus de 2 500 m² de panneaux solaires qui lui fournissent son énergie, la Station spatiale est le second objet le plus brillant du ciel nocturne après la Lune. L’ISS est d’ailleurs facilement visible à l’œil nu à condition de savoir à quel moment elle passe au dessus de l’observateur, information disponible sur plusieurs sites de prévisions.

L’édifice est habité sans interruption depuis novembre 2000. Six astronautes l’occupent en permanence pour des séjours de 3 à 6 mois. Fin 2019, 239 personnes de 19 nationalités différentes au total y ont séjourné. Parmi eux, 151 Américains, 47 Russes, neuf Japonais, huit Canadiens, cinq Italiens et quatre Français. Ces derniers sont Léopold Eyharts, Claudie Haigneré - la première européenne dans l’espace -, Philippe Perrin et l’astronaute qu’on ne présente plus, Thomas Pesquet.

Photo sur la base de Baïkonour au soleil de l'équipage de l'expédition 50-51 vers l'ISS. Trois astronautes principaux à gauche et trois remplaçants à droite, tous en combinaisons bleues.
Membres de l’expédition 50-51 : Peggy Whitson, Oleg Novitskiy, Thomas Pesquet et leurs remplaçants (à droite). Crédit : Nasa/Alexander Vysotsky

Thomas Pesquet a séjourné de novembre 2016 à juin 2017 dans l’ISS. L’Esa a d’ailleurs annoncé fin novembre 2019 que l’astronaute français était autorisé à repartir pour une deuxième mission, après le vote d’un budget record pour financer les nouveaux programmes. Cette seconde aventure est prévue pour fin 2021. Plus fou encore, Thomas Pesquet pourrait devenir le premier européen à poser un pied sur la Lune… En tout cas, il ne cache pas sa motivation.

“[…] j’ai toujours rêvé d’aller plus loin et plus profondément dans l’espace. J’espère vraiment prendre ma part dans cette prochaine étape de l’exploration spatiale“, a-t-il déclaré dans un message vidéo enregistré pour le 70e congrès mondial d’astronautique à Washington en octobre dernier. Sachant qu’après 2024 les Américains devraient accepter des astronautes d’autres nations, le Français souhaite en effet que l’Europe participe à la mission suivante prévue pour 2027-2028.

La science à bord de l’ISS

Mais revenons à l’ISS. Chaque astronaute a pour mission d’effectuer des opérations d’assemblage et de maintenance pour la station, ainsi que des expériences scientifiques. Ces travaux sont principalement consacrés à la biologie, la science des matériaux, l’astronomie et la météorologie.

L’étude du comportement du corps humain en impesanteur constitue une expérience précieuse pour les séjours longs en orbite, notamment dans le cadre des futures missions d’exploration humaine vers Mars. En effet, le corps humain a évolué pour fonctionner sous l’influence de la gravité. Ainsi, en situation de micropesanteur, certains changements s’opèrent. Les fluides (sang, liquide céphalorachidien…) remontent vers le haut du corps, les gènes s’expriment différemment dans l’ADN, la masse des muscles et des os diminue, la colonne vertébrale s’allonge…

Photo des cinq membres d'équipage de l'expédition 51, dont Thomas Pesquet, en impesanteur dans l'ISS. Ils ont la tête légèrement glonflée à cause de la remontée des fluides corporels due à la microgravité.
Dans l’espace, les fluides corporels remontent vers le haut du corps. Crédit : Nasa TV

La plupart de ces changements disparaissent après le retour sur Terre, mais les astronautes ne restent que trois à six mois dans l’ISS. Qu’adviendra-t-il au retour d’hommes après un aller-retour vers Mars d’une durée de trois ans ? L’analyse des dérèglements et la manière de les limiter dans l’espace est ainsi un enjeu fondamental pour les futures missions d’exploration humaine.

La Station spatiale est aussi utilisée pour élaborer des méthodes de diagnostic et de soins en milieu isolé, ou étudier la croissance des plantes en micropesanteur. Dans une optique de colonisation de l’espace, faire son potager en impesanteur pourrait en effet devenir un enjeu crucial.

Peggy Whitson récolte son chou chinois à bord de l'ISS. Elle est à droite de l'image, un sac à la main, devant son mini bac potager.
Peggy Whitson récolte du chou chinois qui a poussé à 400 km d’altitude. Crédit : Nasa TV

Bientôt la fin de la Station spatiale ?

Le coût exorbitant de maintien en fonctionnement de l’ISS (2,7 milliards d’euros par an soit environ 15 % du budget de la Nasa) fait que son abandon est régulièrement envisagé. D’autant plus que les différents modules de la Station ont été conçus pour une durée opérationnelle de 15 ans, ce qui ramène à 2013 la date limite d’utilisation théorique pour les éléments les plus anciens. Pour l’instant, d’après le dernier plan de financement en vigueur, l’ISS devrait fonctionner jusqu’en 2024 au moins.

À ce moment-là, la Nasa sera en charge du démantèlement de l’ISS. L’objectif sera de contrôler la rentrée atmosphérique de ses éléments afin que les débris atteignent le sol avec une taille limitée et dans des zones désertiques. Roscosmos et quelques entreprises privées envisageraient une réutilisation de certains modules. Pour l’heure, il n’est pas prévu de remplacer la Station spatiale internationale.

Maquette taille réelle de la future station orbitale chinoise : on la voit lors de sa présentation officielle, entourée d'une foule de Chinois, à l'intérieur d'un bâtiment.
Maquette à taille réelle de la future station orbitale chinoise. Crédit : AFP

Toutefois, l’agence spatiale chinoise (CNSA) travaille de son côté sur sa propre station orbitale, un engin dont l’assemblage doit être effectué au début de la décennie 2020. Composée de trois modules, elle aurait les mêmes objectifs d’expériences scientifiques en microgravité et de préparation aux vols de longue durée que l’ISS.

La Nasa, quant à elle, préfère se concentrer sur son projet de station orbitale lunaire, en partenariat avec Roscosmos, l’Esa, la Jaxa et le CSA. Le futur Lunar Orbital Gateway devrait servir au retour de l’Homme sur la Lune, ainsi que de palier dans le cadre de voyages plus lointains, vers Mars par exemple.

Vue d'artiste du futur Lunar Orbital Gateway : on y voit la Terre en arrière-plan, un bout de la Lune plus proche, et sur toute la longueur de l'image les différents modules assemblé de l'engin spatial.
Vue d’artiste du futur Lunar Orbital Gateway initié par la Nasa. Crédit : Nasa