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La recherche en action

Les écosystèmes clos artificiels étudiés au sein du programme Oïkosmos

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Le groupe d’écologie industrielle du Prof. Suren Erkman à l’Institut des dynamiques de la surface terrestre a élaboré autour du projet MELiSSA de l’Agence spatiale européenne (ESA) un programme baptisé Oïkosmos qui vise à créer des synergies entre les recherches terrestres et spatiales sur les écosystèmes clos artificiels (ECA). De telles activités de recherches intégrées pourront être réalisées au sein du futur simulateur d’ECA que l’ESA prévoit de construire à terme.

Les missions habitées interplanétaires diffèrent profondément de celles effectuées jusqu’à aujourd’hui. Compte tenu de l’allongement des distances et des durées, des limites techniques des lanceurs et des coûts de lancement associés, il devient impossible d’emporter à bord d’un vaisseau spatial tous les éléments nécessaires à la survie, dont la masse est considérable si aucun recyclage de la biomasse embarquée n’est prévu.

En conséquence, l’ensemble des déchets organiques de l’équipage, issus de la consommation des ressources (oxygène, eau et aliments) devra être recyclé, afin de produire la nourriture durant la mission et de manière à tendre vers un bouclage complet des flux de matières (régénération de l'air et de l'eau). De fait, la seule solution consiste à s’inspirer du fonctionnement quasiment cyclique des écosystèmes de la biosphère. C’est pourquoi les agences spatiales développent des projets de systèmes régénératifs de support de vie bioinspirés.

L’enjeu consiste à concevoir puis réaliser un habitat autonome (énergie mise à part) hébergeant un groupe restreint d’humains, vivant en symbiose avec des organismes (bactéries, micro-algues et plantes) au sein d’un « écosystème clos artificiel » (ECA), comme celui développé par l’Agence spatiale européenne dans le cadre du projet MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative). Un tel ECA doit être capable du recyclage le plus complet possible (quasi intégral) de l’air, de l’eau, de la nourriture, ainsi que des divers déchets organiques et inorganiques produits en son sein.

Afin de préparer les missions habitées d’exploration planétaire dans les conditions les plus réalistes possible, il est indispensable de bâtir sur Terre un démonstrateur technologique capable de reproduire les contraintes spécifiques des habitats spatiaux en système clos. En complément de son objectif spatial clairement affiché, la construction d’un tel habitat clos aura également pour objectif de réaliser des activités de R&D purement « terrestres » concernant des problématiques cruciales qui touchent à des domaines aussi variés que le recyclage des matières, l’utilisation optimale des ressources, l’écotoxicologie, la biosécurité, la vie en milieu confiné, etc.

L’étude Oïkosmos, réalisée par Théodore Besson et le Prof. Suren Erkman du groupe écologie industrielle de la FGSE, s’est penchée sur l’intérêt d’un agenda de recherche axé sur la convergence entre les recherches spatiale et terrestre sur les ECA au sein d’un habitat sous fortes contraintes. Oïkosmos a permis de mettre en avant le potentiel intrinsèque d’un simulateur d’ECA pour favoriser l’établissement de synergies de recherche entre les acteurs (chercheurs, industriels, etc.) du spatial et du non spatial. Le vaste programme scientifique et technologique associé pourrait permettre à terme de répondre :

  1. aux besoins scientifiques spécifiques à une mission spatiale habitée de longue durée et aux enjeux de recherche fondamentale pour un système de support de vie en cycle quasi fermé
  2. à des problématiques terrestres, en conduisant des études traitant des aspects de support-vie (fonctionnement des cycles, vie en milieu isolé et confiné), des aspects médicaux (physiologie, télémédecine), du facteur humain (psychologie, habitabilité) ou des structures de support (communication, sécurité et gestion opérationnelle).

Cette approche "synergétique" dans l’élaboration du programme de recherche Oïkosmos a permis au groupe d’écologie industrielle de rejoindre formellement le consortium MELiSSA pour la période 2015-2019.

En outre, il ressort de l’étude que la recherche sur de tels systèmes clos pourrait servir de catalyseur de l’innovation et de moteur du développement technologique de systèmes de recyclage hautement efficients, dans la perspective de l’écologie industrielle. Ce banc d’essai d’un nouveau genre pourrait ainsi aider à résoudre plusieurs défis terrestres, notamment la raréfaction des ressources matérielles et la dissipation croissante de polluants dans les écosystèmes naturels.

Théodore Besson

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