La sensation d’apesanteur, ou d’apesanteur, se produit lorsque les effets de la gravité ne sont pas ressentis. Techniquement parlant, la gravité existe bien partout dans l’univers car elle est définie comme la force qui attire deux corps l’un vers l’autre. Mais les astronautes dans l’espace ne ressentent généralement pas ses effets.

La station spatiale internationale, par exemple, est en chute libre perpétuelle au-dessus de la Terre. Son mouvement vers l’avant, cependant, est à peu près égal à la vitesse de sa “chute” vers la planète. Cela signifie que les astronautes à l’intérieur ne sont pas tirés dans une direction particulière. Ils flottent donc.

Ne pas avoir à supporter le poids de ses pieds semble relaxant, mais à long terme, de nombreux problèmes de santé y sont associés. Les os et les muscles s’affaiblissent, et d’autres changements se produisent également dans le corps. L’une des fonctions de l’ISS est d’étudier comment la santé des astronautes est affectée par de longues périodes en apesanteur.

Expérimenter l’apesanteur

Il n’est pas nécessaire de quitter la Terre pour échapper (brièvement) aux liens de la gravité. Quiconque a atteint le sommet d’une montagne russe rapide, ou s’est assis dans un petit avion poussé vers le bas soudainement par le vent, a brièvement fait l’expérience de l’apesanteur.

Des périodes plus soutenues sont possibles dans des avions qui volent en parabole. Le programme de vol en gravité réduite de la NASA, par exemple, fait voler des avions dans une série d’environ 30 à 40 paraboles pour que les chercheurs puissent mener des expériences à bord. Chaque montée produit une force d’environ deux fois la force de gravité pendant 30 secondes. Puis, lorsque l’avion, également appelé “Comète à vomir” parce qu’il donne la nausée à certains passagers, atteint le sommet de la parabole et descend, les passagers ressentent la microgravité pendant environ 25 secondes. (Si vous voulez en faire l’expérience vous-même, des entreprises comme Zero G Corp. proposent des virées en apesanteur dans des avions, moyennant un prix bien sûr.)

L’équipe de tournage et les acteurs du film “Apollo 13” ont passé des heures à bord d’un avion qui effectuait des vols paraboliques à plusieurs reprises. Cela a permis aux acteurs de vraiment “flotter” pendant leur séjour dans le vaisseau spatial du film plutôt que de compter sur des fils encombrants.

Les astronautes, cependant, expérimentent l’apesanteur pendant des périodes beaucoup plus longues. La plus longue durée soutenue dans l’espace a eu lieu en 1994-1995, lorsque Valeri Polyakov a passé près de 438 jours dans l’espace.

Même quelques jours dans l’espace peuvent présenter des problèmes de santé temporaires, comme l’a découvert Heidemarie Stefanyshyn-Piper après avoir passé deux semaines dans l’espace lors de la mission STS-115 en 2006. Lors d’une conférence de presse après l’atterrissage, Piper s’est effondrée, car elle n’était pas tout à fait réadaptée à la gravité.

Effets temporaires sur la santé

L’apesanteur entraîne la relaxation de plusieurs systèmes clés du corps, qui ne lutte plus contre l’attraction de la gravité. Selon la NASA, la perception du haut et du bas par les astronautes devient confuse, car le système vestibulaire ne peut plus déterminer où se trouvent le sol et le plafond. Les concepteurs de vaisseaux spatiaux en tiennent compte ; l’ISS, par exemple, a toutes ses écritures sur les murs qui pointent dans la même direction.

Les membres d’équipage connaissent également une perturbation de leur système proprioceptif, qui indique où les bras, les jambes et les autres parties du corps sont orientés les uns par rapport aux autres. “La première nuit dans l’espace, alors que je m’endormais, raconte un astronaute d’Apollo dans une interview à la NASA, j’ai soudainement réalisé que j’avais perdu la trace de mes bras et de mes jambes. Pour tout ce que mon esprit pouvait dire, mes membres n’étaient pas là.”

Cette désorientation peut provoquer des nausées chez les astronautes pendant quelques jours. Un exemple célèbre a eu lieu lors de la mission Apollo 9 en 1969. Rusty Schweickart a dû modifier une sortie dans l’espace prévue parce qu’il se sentait mal. L’inquiétude était que s’il vomissait alors qu’il était dans sa combinaison spatiale, le liquide pourrait se répandre dans son casque (rendant la vue difficile) ou interférer avec l’appareil respiratoire et le faire potentiellement s’étouffer jusqu’à la mort.

Les vaisseaux spatiaux doivent également être conçus pour tenir compte de la microgravité. Pendant les sorties dans l’espace, par exemple, les astronautes ont besoin de poignées et de prises de pied supplémentaires à l’extérieur de leur vaisseau spatial pour pouvoir s’ancrer et ne pas flotter. (Les astronautes s’y attachent également à l’aide d’attaches au cas où ils perdraient leur prise.)

Effets à long terme sur la santé

Les astronautes qui passent des semaines à des mois dans l’espace peuvent avoir des problèmes. Le calcium contenu dans les os est sécrété par l’urine. Lorsque les os s’affaiblissent, les astronautes sont plus susceptibles de les briser s’ils glissent et tombent, tout comme les personnes atteintes d’ostéoporose. Les muscles perdent également de la masse.

Mais le temps passé dans la station spatiale internationale a permis à la NASA de mener des études sur la façon dont la santé des astronautes est affectée par le temps passé en apesanteur. L’agence a déjà effectué des changements. Par exemple, elle a remplacé en 2008 le dispositif d’exercice résistif provisoire (iRED) par le dispositif d’exercice résistif avancé, qui permet aux astronautes de faire de l’haltérophilie sans avoir à dépasser leur poids maximal. L’ARED est lié à de meilleurs résultats en matière de densité osseuse et de force musculaire, bien que toutes les conclusions dans l’espace soient difficiles à tirer (en général) puisque la population d’astronautes est déjà en forme et extrêmement petite.

Les astronautes disposent généralement d’une période d’exercice allouée de deux heures par jour dans l’espace pour contrer ces effets ; ce temps comprend non seulement les exercices cardiovasculaires et l’haltérophilie, mais aussi le temps de changer de vêtements et de monter ou démonter les équipements. Malgré les exercices, il faut encore des mois de rééducation pour s’adapter sur Terre après une mission spatiale typique de six mois. Plus récemment, les médecins ont découvert des changements de pression oculaire en orbite. La NASA a observé des changements de la vision chez les astronautes qui se trouvaient dans la station spatiale, mais rien d’assez grave pour susciter l’inquiétude. La cause de ces changements est encore à l’étude, mais l’un des coupables possibles est le liquide céphalo-rachidien qui reste constant en microgravité, alors qu’il se déplace normalement sur Terre lorsque vous vous allongez ou vous levez. Outre le liquide céphalo-rachidien, une étude de 2017 a suivi les changements survenus chez les astronautes en vol court et en vol long. Certaines études soulignent également que les astronautes subissent un niveau légèrement élevé de dioxyde de carbone dans la station en raison du système de filtration ; ce gaz peut également contribuer à des problèmes oculaires.

L’ancien astronaute de la NASA Scott Kelly a participé à une rare mission d’un an dans la station spatiale internationale en 2015-16. Son frère jumeau et ancien astronaute de la NASA Mark (qui a pris sa retraite avant Scott) a accepté de participer, avec Scott, à plusieurs “expériences de jumeaux” pour comparer la santé de Scott dans l’espace à celle de Mark au sol.

Les résultats préliminaires d’une étude publiée en octobre 2017 ont montré que différents gènes s’activent ou s’éteignent dans l’espace. D’autres études évoquées plus tôt cette année-là ont également révélé des changements subtils. Par exemple, les télomères (qui ralentissent la détérioration des chromosomes) de Scott se sont temporairement allongés dans l’espace. Scott a également connu une légère détérioration de ses capacités cognitives (vitesse et précision de la pensée) et de la formation osseuse, mais pas suffisamment pour être inquiétante.

Les scientifiques qui travaillent sur les expériences de santé en microgravité notent que souvent les changements observés en orbite imitent ce qui se passe lorsque les gens vieillissent naturellement, bien que souvent les processus soient différents. Un groupe de chercheurs canadiens – dont certains ont une expertise en médecine spatiale – a accès à une installation de santé à long terme pour les personnes âgées à l’Université de Waterloo. Là, les chercheurs peuvent mesurer les personnes âgées dans leur résidence plutôt que de les amener dans un laboratoire, où les conditions sont artificielles et peuvent masquer ou exagérer certains problèmes de santé.