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07/06/2016
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Réunion du 7 Juin 2016
PLONGEE ET ESPACE
Problèmes communsSolutions diverses
Jean-Claude Le Péchon et Isabelle Duvaux-Béchon
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Réunion du 7 Juin 2016
PLONGEE ET ESPACEProblèmes communs
Solutions diverses
On ne va pas encore très souvent dans l’espace pour se promener
On s’aventure sous la mer pour les loisirs mais pas pour longtemps
Notre propos ne concerne donc que des professionnels
Dans ces deux situations on ne peut se protéger ni :
Des effets de la pression (décompression; gaz respirés)
Des effets de l’immersion ou de la microgravité
Des effets des changements de rythme nycthéméral
Il faut donc s’en accommoder !
Cela constitue une partie des Problèmes communs
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Réunion du 7 Juin 2016
Il y a 2 « professions » concernées
Les scaphandriers pour les interventions profondes
Les astronautes
PLONGEE ET ESPACE
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Réunion du 7 Juin 2016
Tous les professionnels ont une obligation d’évaluation des risques
Plongée et espace (suite…)
Cela implique :
• Une identification des dangers• Une quantification du risque
• La définition des procédures pour minimiser ces risques• La mise en place des pratiques de sécurité• L’analyse des résultats et l’utilisation du retour d’expérience
Les problèmes communs : dangers et risques
Les solution partagées : la sécurité et retour d’expérience
Cet ensemble constitue aussi la « gestion des risques »
Réunion du 7 Juin 2016
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L’Agence spatiale européenne (ESA)
“…assurer et (de) développer, à des fins exclusivement
pacifiques, la coopération entre Etats européens
dans les domaines de la recherche et de la
technologie spatiales et de leurs applications
spatiales...”
Article 2 de la Convention de l’ESA
• 22 Etats-membres + Canada + Etats
coopérants + partenaires
• Près de 2200 agents
• 5,2 milliards d’Euros (2016)
• Plus de 70 satellites conçus, testés et lancés
• Plus de 200 lancements d’Ariane
Tous les domaines:
• Science spatiale
• Vols habités
• Exploration
• Observation Terre
• Lanceurs
• Navigation
• Télécoms
• Technologie
• Opérations
Réunion du 7 Juin 2016
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PLONGEE – ESPACE
PROBLEMES COMMUNS – SOLUTIONS PARTAGEES
1 – Isolement, confinement, secours
3 – Immersion et Microgravité
2 – Décompressions
4 – Entraînement et simulations
5 – Rythme nycthéméral
6 – Recherches initiales et actuelles
Réunion du 7 Juin 2016
/1017Problèmes communs (suite…)
1 – Isolement, confinement, secours
Réunion du 7 Juin 2016
/1018Problèmes communs (suite…)
1.1 – Isolement
1 – Isolement, confinement, secours
Pour les deux il est dûà un environnement immédiat non vivable !
• Vide sidéral, températures, radiations
• Milieu pressurisé ou subaquatique
Réunion du 7 Juin 2016
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Un environnement hostile
-150°C
+120°C
10-17 atm
16/jour
10-4g
cosmiquessolaires
7000 >10cm
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Réunion du 7 Juin 2016
/101101.1 – Isolement (suite…)
Pour l’espace il est dû à la distance • Orbite basse: quelques heures de voyage• La Lune : 4 jours de voyage• Mars : 6 mois de voyage, missions de presque 2
années
Et plusieurs jours ou mois pour lancer une mission de secours
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Réunion du 7 Juin 2016
1.1 – Isolement (suite…)
L’immersion et la profondeur
Pour la plongée l’isolement c’est :
La différence de pression
La durée des décompressions
Profondeur 300 m : décompression 10 j.
Réunion du 7 Juin 2016
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Les deux situations sont pourtant différentes :
Pour l’espace :
• Surveillance à distance• Approvisionnements par transport spatial ou
fabrication / production sur place (Mars)
1.1 – Isolement (suite…)
• Contrôle de l’environnement depuis l’intérieur
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Réunion du 7 Juin 2016
Pour la plongée au contraire :
• Surveillance de proximité (hublot, tourelle).• Nourriture par sassage direct• Contrôle des caissons depuis l’extérieur
1.1 – Isolement (suite…)
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/101141 – Isolement, confinement, secours (suite…)
1.2 – Confinement
Missions spatiales
Pression atmosphérique normale : 1 bar
Atmosphère : Air (21 % oxygène et 79 % azote)
Norme ESA : Qualité de l’Atmosphère des engins spatiaux habitésRéf : PSS 03-401 - Rédaction : Jean-Claude Le Péchon
Durée : • 6 mois nominalement dans l’ISS• au moins 2 ans (Mars) !
Confort thermique, (t°C, H2O %, ventilation)
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La Station spatiale internationale (ISS)
110m x 75m – 420 tonnes
916 m3 pressurisés388 m3 habitables
84 kW solaires2,3 millions de lignes de code
Radiateurs
7m x 4,5m
21
5 n
m d
e l
a s
urf
ace
Moyens de communication
Missions spatiales (suite…)
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La Station spatiale internationale (ISS)Pétrolier ravitailleurIncinérateur – 7 t
La relève de l’équipage
Équipage permanent de 6 personnesMission typique de 6 moisForce multinationale
15 500 nœuds 1 tour en 90 min
3 places
Missions spatiales (suite…)
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ISS et partenariats internationaux
Missions spatiales (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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L’orbite de la Station
Centres de contrôle:Houston, Moscou, Tsukuba, St Hubert, Oberpfaffenhoffen, Toulouse…
+ centres de contrôle pour les expériences
Missions spatiales (suite…)
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La vie à bord – l’équipage
Dernier recrutement européen en 2009
Missions spatiales (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Condition d’hygiène : Très impactées par la microgravité
Couchette !
Pas de douche sur l’ISS, mais des lingettes
WC très spéciaux !
Traitement des effluentsNASA
Missions spatiales (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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La vie à bord – loisirs et repos
ban
ne
ttes c
on
fort
able
s
le mess des officiers
Échanges bord et terre
Le coiffeur
En direct de la cambuse pour Thanksgiving:
dinde fumée, ignames confites, tourte myrtilles
Une fenêtre sur l’extérieur
Frank de Winne (B) - Commandant
Missions spatiales (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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La vie à bord - travail
Des multi-spécialistes, Multi-tâches
Missions spatiales (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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La vie à bord – forme physique
Vélo, course et musculationAu moins 90 min/jour+2h ménage/personne/semMin 3 ans d’entraînement
Missions spatiales (suite…) /10124
Réunion du 7 Juin 2016
1.2 – Confinement (suite…)
Plongée et travaux hyperbares
Maison sous la mer
Navire support de plongée
Chantier de tunnel Hong Kong (5,4 b – 2016)
Durée : Jusqu’à 1 mois Précontinent III - 1965
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Réunion du 7 Juin 2016
Plongée et travaux hyperbares (suite…)
Pression de confinement : selon profondeur de travail… de 4 à 25 bars soit de 40 m à plus de 250 m
Atmosphère : PO2 0,4 bar, PN2 de 0,8 à 3,5 bars le reste Hélium
Confort thermique, • température de 25 à 32 °C,• humidité 50 à 70 %, ventilation
Changements de pression pour • accès au site de travail, plus profond en général, • la décompression finale longue
Pollutions : • poussières,• chimique : CO2, max PCO2 < 10 hPa• VOC : dégazage humain, matériel, provenant du site…)• micro-organismes (Pseudomonas…. – oreilles externes)
Communications : Voix déformée - décodeur
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Réunion du 7 Juin 2016
Plongée et travaux hyperbares (suite…)
Conditions d’hygiène
Désinfection soigneuse des locaux
Précautions spécifiques pour les oreilles externes
Douche et WC « normaux » - Risque d’aspiration
Traitement des effluents à bord du navire
Couchettes - normales
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Réunion du 7 Juin 2016
1.2 – Confinement (suite…)
Autonomie (Station spatiale – Maison sous la mer)
Les besoins en consommables :
Énergie, (solaire pour l’espace, mais sous la mer ?)Oxygène, gaz inerte, absorption du CO2
Nourriture, eau, Moyens de recyclage…Médicaments !
Constituent des limites à une totale autonomie
Vie en circuit fermé : cas des maisons sous la mer
Jusqu’à 15 m ventilation à l’air possible (PO2 < 0,5 bar)
Au-delà, il faut une atmosphère synthétique (PO2 régulé)
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Schéma du système de support-vie ISS
NASA
1.2 – Confinement (suite…)
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Paramètres standard de l’atmosphère
• L’équipe de contrôle en vol se réfère aux standards internationaux pour la qualité de l’atmosphère
• Les règles de vol contiennent aussi les actions correctives en cas de sortie des limites fixées.
1 bar23 °C
39 % - Pas directement contrôlée. le point de rosée est suivi et contrôlé.
CO2 : 0.42 % soit 4,2 hPa
O2 : 22.3 % soit 0,22 Bar
1.2 – Confinement (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Maintien de la pression totale
• S’ils sont disponibles, des consommables sont utilisés pour maintenir une pression totale supérieure à 0,95 bar. Par ordre de priorité on utilisera:a. Les consommables des Progress/ATV (véhicules visiteurs)b. Les consommables de l’US Operating Segment (USOS) c. Les unités de pressurisation d’air russes (à usage unique)
• Pression absolue minimale : 0,64 bar(a)• Pression maximale absolue : 1,02 bar(a)• L’évacuation de la Station commence au minimum 10 minutes
avant que la pression totale n’atteigne 0,64 bar(a)
Nominal: 0,95 à 1,01 bar(a)
1.2 – Confinement (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Pression partielle d’Oxygène
Sauf dans le sas pour EVA où l’astronaute respire de l’oxygène pur dans sa combinaison
• 0,19 bar < PO2 < 0,23 bar• Concentration < 24.1 % (risque incendie)
• Par ordre de priorité, les éléments suivants sont utilisés pour maintenir le niveau de pression partielle : a. Elektron et/ou OGA réglée pour une production augmentée d’O2
• Elektron est le système russe • OGA est le système américain (Oxygen Generation Assembly) • Les deux génèrent O2 par décomposition électrolytique d’eau.
b. Oxygène des Progress/ATV s’il est disponible (véhicules de visite)c. Cartouches ТГК
Système russe de chauffage de briquettes d’oxygène solide. Chaque cartouche produit 420 à 450 L d’oxygène gazeux en 5 à 30 minutes.
d. Réservoirs externes d’O2 utilisés pour les EVAs (Joint Airlock)
1.2 – Confinement (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Pression partielle d’Oxygène
24.1% d’O2 est la limite haute pour la prévention de l’incendie
• Si la concentration d’O2 dépasse 24.1 %, l’une ou plusieurs de ces décisions doivent être prises (sans notion de priorité):a. Arrêt de l’introduction de O2 jusqu’à ce que la concentration
tombe sous les 24.1 % grâce à la consommation métabolique.
b. Mesures d’augmentation de la consommation métabolique (p.e. exercice physique pour l’équipage). - Cette mesure n’est plus considérée comme viable ou recommandée
par le médecin de vol.
c. Si du N2 est disponible, dépressurisation partielle et compensation à l’N2.
1.2 – Confinement (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Sauf pendant les EVA, pour lesquelles il y a d’autres limites
Les règles de vol ont été modifiées pour ce qui concerne les valeurs nominales en raison des preuves apportées qu’une exposition prolongée à des niveaux élevés de CO2 a des effets à long terme sur la santé.
• Contrôle de PCO2 ≤ 5,3 hPa. Des dépassements sont acceptés s’ils doivent durer moins de 24 heures.
• Limite absolue nominale (Flight Rule): Si ≥ 0,01 bar (10 hPa), des actions doivent être prises.
• Pour les limites suivantes:a. à 0,013 bar (13 hPa) porter un masque à oxygène si des
symptômes d’exposition au CO2 apparaissent.b. à 0,026 bar (26 hPa) évacuer la zone concernée et utiliser des
masques à oxygène pendant les réparations.
Pression partielle de gaz carbonique
1.2 – Confinement (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Pression partielle de gaz carbonique
• Par ordre de priorité la pression partielle de dioxyde de carbone sera maintenue de la façon suivante:a. Diagnostiquer un problème éventuel dans le système intermodulaire
de ventilation et supprimer les blocages éventuels de circulation de l’air.
b. Activer la deuxième unité de suppression du CO2 (Carbon DioxideRemoval Assembly (CDRA)).─ Système US basé sur l’utilisation d’adsorbeurs régénérés de CO2.
c. Activation du Vozdukh dans un mode supérieur d’élimination de CO2.─ Système russe basé sur l’utilisation d’adsorbeurs de CO2 régénérables, le CO2
fixé est ensuite évacué à l’extérieur.
d. Activer le USOS CDRA dans un mode supérieur.e. Utilisation de boitiers LiOH (Hydroxide de Lithium).
─ Des versions US et Russes sont disponibles. Ils ne sont pas régénérables et peuvent absorber chacun jusqu’à 1600 L de CO2.
1.2 – Confinement (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Gestion de la Température
Contrôlée principalement par un système de conditionnement d’air (Common Cabin Air Assemblies) intégré dans le système de refroidissement (Thermal Cooling System).
Nominale (pour le confort de l’équipage): 18°C à 28°C
1.2 – Confinement (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Système nominal de purification
• Le “US Operating Segment” comprend le système de contrôle des contaminants (the Trace Contaminant Control System (TCCS))– Il utilise à la fois l’adsorption chimique et l’oxydation
catalytique. – Pour l’adsorption chimique, les contaminants chimiques
gazeux adhèrent au matériau desséchant à travers lequel passe le flux d’air.
– Pour l’oxydation catalytique, les contaminants organiques gazeux sont supprimés par chauffage et réaction chimique avec de l’Alumine et du Palladium (Production de CO2)
• Le “RS Operating Segment” has БМП, qui fonctionne de la même façon que le TCCS, mais avec des couches régénérables et un débit d’air supérieur.
1.2 – Confinement (suite…)
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Réunion du 7 Juin 2016
1.2 – Confinement (suite…)
Chantiers tunnels profonds
Pour la réparation des outils de coupe dans tunneliersil est parfois nécessaire de pressuriser à l’air comprimépour tenir le terrain et chasser l’eau.
Lorsque la pression dépasse environ 3,5 à 4 bars, l’air comprimé ne convient plus et les décompression sont si longues que l’on a recours à la méthode de saturation.
P
Hauteur d’eau
Nappe Phréatique
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Réunion du 7 Juin 2016
HABITAT DE SATURATION
NAVETTE DE TRANSFERT
TRAIN
Bentonite
TRAINTBM
Chantiers tunnels profonds (suite…)
Exemple pratique en Hollande 2002 et Hong Kong 2016
Pression de travail : 6,9 barsTrimix (O2, N2, He)
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Réunion du 7 Juin 2016
1.3 – Secours
Accès, évacuation, moyens à déployer….
Dépressurisation, accident de décompression
1 – Isolement, confinement, secours (suite…)
Accident mécanique en vol ou sous la mer !
Incendie, naufrage, MTO pour les maisons sous la mer
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Réunion du 7 Juin 2016
1.3 – Secours (suite…)
Dans l’espace : irradiation – éruptions solaires
Accident au travail… blessure, maladie…
Caisson d’évacuation en titane (30 bars)
Transportable par hélicoptèreMax 2 personnes
Connectable sur caisson de centres hyperbaresà Bergen ou Aberdeenvoire d’un autre navire…
Plongeur infirmier dans l’équipe pressurisée
Réunion du 7 Juin 2016
/101411.3 – Secours (suite…)
Accidents
Évacuation, secours dans l’espace…
Atmosphère contaminée
Dépressurisation accidentelle
Réunion du 7 Juin 2016
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Dépressurisation – Temps de “Réserve”
• La procédure d’évacuation en cas de dépressurisation est gérée avec un temps de “réserve” – Reserve Time.
• “Reserve time” (Tres) est la durée qui va s’écouler entre le moment où le calcul de la pression est effectué et celui où la pression minimum acceptable devrait être atteint : P = 0,64 bar(a)
• Si Tres < 10 minutes, l’évacuation immédiate de la Station est nécessaire. Une évacuation signifie que les astronautes rejoignent les vaisseaux Soyouz (en faisant l’hypothèse qu’un vaisseau Soyouz ne fuit pas) et les isolent de l’ISS.
Accident (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Limites physiologiques de pression
• La pression minimale dans un module habitable est déterminée pour minimiser les risques d’hypoxie et fournir une protection suffisante contre un accident de décompression.
• Pression d’évacuation de l’ISS: – 0,64 bar(a) soit l’équivalent d’une altitude 3500 m
• Pression minimale pour un module habitable : – 0,53 bar avec PO2 > 0,168 bar. – Soit une altitude équivalente à ~2400 m pour 32% d’O2
• Il existe dans la documentation des limites inférieures de pression pour lesquelles l’équipage peut rester dans un espace confiné pendant un temps limité sous masque à oxygène pur.
• Il n’y a pas de maximum physiologique de pression dans la documentation.
Accident (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Planification d’urgence
• Pour éviter l’hypoxie et minimiser les risques d’accident de décompressionles pressions inférieures à 0,53 bar ne doivent pas dépasser les limites suivantes:
a. 0,44 bar pendant un maximum de 60 minutes (avec masque à oxygène)
b. 0,26 bar pendant un maximum de 15 minutes (avec masque à oxygène) – seulement quand il n’y a pas eu d’autre dépression pendant les dernières 48h et pas de symptômes DCS
• Ces deux évènements doivent être traités comme indépendants.
Accident (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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En cas d’urgence
• Par ordre de priorité
– Sécurité de l’équipage
– Sécurité de la Station
– Sécurité pour les objectifs de la Mission
• Les procédures vont
– Isoler l’équipage par rapport à l’incident
– Avant d’analyser
– Et de décider des actions pour mettre la station en sécurité
Accident (suite…)
07/06/2016
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Réunion du 7 Juin 2016
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Équipements utilisés pour les cas d’urgence
Draeger Tubes
Portable Breathing Apparatus (PBA) O2 Mask
Emergency Mask Respirator with Ammonia Cartridges
CMS – Draeger Chip System
Réunion du 7 Juin 2016
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Nettoyage: capacités de Dépressurisation/Repressurisation
– Réserves dans l’ISS: en plus d’une réserve de sécurité de 45 jours, il existe une réserve d’oxygène à haute pression côté américain pour répondre aux exigences de protéger l’équipage contre 3 scénarios :
• Permettre la ventilation d’un astronaute blessé via le “CrewHealth Care System” (CHeCS).
• Fournir une réserve de protection U.S. des activités extravéhiculaires (EVA).
• Permettre la repressurisation du plus grand module, le japonais. JEM 171.75m3
Raisonnement: les réserves doivent pouvoir soutenir les besoins de l’équipage en cas d’échec/délai de réapprovisionnement (si deux véhicules successifs de réapprovisionnement ratent leur vol). Les 45 jours de réserve d’oxygène sont apportés par des réservoirs ou des cartouches ТГК (Solid Fuel Oxygen Generator (SFOG)).
Accident (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Autres contaminants
• Substances liquides ou solides:
– L’équipage nettoie directement.
– Déterminer s’il faut couper la ventilation intermodules.
– Mettre les équipements de protection individuelle selon la catégorie du risque ou des recommandations des procédures.
– Limiter la dispersion et nettoyer la substance.
Accident (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Problèmes de contamination
Life Support (LS): vols habités
Risques pour l’équipage:
Souches multi-résistantes
Défenses immunitaires & microflore intestinale
Confinement, biodiversité réduite, promiscuité, microgravité, radiations
Fungi on the ISS, growing ona panel where exercise clotheswere hung to dry
Fungal growth on a communication module on-board the Russian MIR station
Besoin d’un outil de diagnostic rapide de détection des microbes pour évaluer les
risques, non basé sur une culture
Accident (suite…) /10150
Réunion du 7 Juin 2016
Pause
Questions sur cette partie ?
/10151
Réunion du 7 Juin 2016
2 – Décompressions
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Réunion du 7 Juin 2016
Problèmes communs (suite…)
2 – Décompressions
Dans les deux situations : éviter les accidents de décompression
• Les symptômes diffèrent sensiblement• L’étiologie est la même : les bulles
Les moyens de recherches sont semblables
• Essais et statistiques• Détection de bulles
• Importance de l’immersion ou de la microgravité• Importance de l’exercice
2.1 – Changements de pression & décompression
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Réunion du 7 Juin 2016
2 – Décompressions (suite…)
2.2 - Décompression des scaphandriers
2.3 - Décompression des astronautes - EVA
En FIN de séjour; retour à pression atmosphérique
Elle intervient AVANT les sorties extravéhiculaires
Très lente pour les confinements en saturation
Donc AVANT la phase de travail et se poursuit PENDANT
/10154
Réunion du 7 Juin 2016
2.4 - Décompression de la plongée à « saturation »
PN
PO2
Pression ambianteAzote dissous
2
T1
2
1
2
3
4
5
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80DUREE (heures)
2 – Décompression (suite…)
Durée de décompression indépendantede celle du séjour après 24 h
D’où l’idée de laisser les hyperbaristesvivre sous pression
07/06/2016
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Réunion du 7 Juin 2016
Profil typique d’une plongée à 150 m en saturation
Profil de pression
DUREE (maximum 1 mois)
Pression atmosphérique
15
14 DécompressionFinale (5 jours)
Sorties detravail à 150 m
3 semaines
Niveau vie à140 m
2.4 - Décompression de la plongée à « saturation » (suite…) /10156
Réunion du 7 Juin 2016
DUREE (Unité arbitraire)
Début de décompression
Tension d' Hélium compartiment le plus long
Delta P
PO2
PIHe
10
20
25
2.4 - Décompression de la plongée à « saturation » (suite…)
Principe de la procédure
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Réunion du 7 Juin 2016
2.5 – Navire de plongée et transfert sous pression2 – Décompression (suite…)
/10158
Réunion du 7 Juin 2016
2.5 – Navire de plongée et transfert sous pression (suite…)
Exemple d’aménagement d’un navire de plongée
Caisson vie
Contrôles
Tourelle du PétrelJanus IV – 501 m
Intérieur Tourelle
/10159
Réunion du 7 Juin 2016
Plongée à l’air
Chef de plongéeManutention et tourelle
Treuil ombilical
Caissons vie
Transfert sous pression
Contrôle environnement
Sauvetage hyperbare
Stockage des gaz
/10160
Réunion du 7 Juin 2016
Exemples de gaz respirés (travaux à 140 m)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
OXYGENE
AZOTE
HELIUM
NIVEAU VIE130 m
TRAVAIL140 m
DECOMPRESSION84 m
2.5 – Navire de plongée et transfert sous pression (suite…)
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Réunion du 7 Juin 2016
Le contrôle de l’environnement en saturation
L’atmosphère est régénérée 24/24 par circulation sur des filtres
Élimination du gaz carbonique (< 10 hPa) et des odeurs
Ajustement de la quantité d’oxygène (PO2)
Condensation de l’humidité par le froid (ou du Silicagel..)
Réchauffage (température de confort : 31 ± 1 °C)
Tous ces paramètres sont surveillés, régulés et enregistrés…
2.5 – Navire de plongée et transfert sous pression (suite…) /10162
Réunion du 7 Juin 2016
Réchauffage
Habitat
H2O
Condenseur
Groupe Froid
Ch
au
x so
dé
e
Charbonactif
Circulation
Oxygène
Le contrôle de l’environnement en saturation (suite…)
Circuit de régénération externe
PO2PCO2H2O %T °C
Odeurs
X 2
Réunion du 7 Juin 2016
/101632 – Décompression (suite…)
2.6 – Activité extravéhiculaire (EVA)
L’habit « scaphandre » d’EVA
Pression
Un vêtement souple gonflé à 1 bar est Rigide !!!
L’habit Américain : P = 0,3 bar(a)
L’habit Russe : P = 0,4 bar(a)
Donc pour « sortir » il faut dépressuriser dans un sas
et décomprimer l’astronaute de 1 bar(a) à 0,3 bar(a)
07/06/2016
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Réunion du 7 Juin 2016
/10164L’habit « scaphandre » d’EVA (suite…)
Respiration : atmosphère de l’habit
Air ? : PO2 = 20 % x 0,3 = 0,06 bar Mortel par hypoxie
Nitrox ? : possible mais PO2 complexe à gérer – gaz inerte
O2 pur : PO2 = 100 % x 0,3 = 0,3 bar
OK, simple à contrôler
Température :
Extérieure de – 150 °C à + 120 côté soleil !
Régulée autour de 20 °C
Vêtement Russe
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Réunion du 7 Juin 2016
La décompression / dépressurisation contrôlée
Il s’agit d’une décompression de saturation à partir de 1 bar(a)
On peut chasser l’azote dissous en respirantde l’oxygène pur
Mais cela reste long : 4 heures au masque sans interruption et dans l’habit
2.6 – Activité extravéhiculaire (suite…)
C’est une « dénitrogènation » isobare
/10166
Réunion du 7 Juin 2016
PN2
1
0.8
0.5
Durée (h)
0.3
EVA
Compartiment : 600 min
102 64 12
DénitrogénationOxygène pur
Dépressurisation
Sursaturation
PO2
PN2
N2
Dis
so
us
La dépressurisation (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
/10167
Le sas de sortie et de dépressurisation
2.6 – Activité extravéhiculaire (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
/10168
EVA – Russe,
Américain
Chinois
2.6 – Activité extravéhiculaire (suite…)
Européen
Réunion du 7 Juin 2016
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Perspectives pour missions d’exploration
Il faut pouvoir faire des sorties fréquentes et simples
2.6 – Activité extravéhiculaire (suite…)
On peut baisser la pression des habitats (Lune ou Mars)
Accroître la pression des scaphandres d’EVA
Mieux utiliser l’exercice avant et pendant la dénitrogènation
Utiliser les médicaments réduisant l’incidence de bulles
Accepter un risque un plus fort et prévoir une procédure de secours applicable en gravité réduite..
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Réunion du 7 Juin 2016
Problèmes communs (suite…)
3 – Immersion et Microgravité
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Réunion du 7 Juin 2016
Problèmes communs (suite…)
3 – Immersion et Microgravité
GRAVITE
ARCHIMEDE
IMMERSION
3.1 – Physique du phénomène
Plongée
Scanuba
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Réunion du 7 Juin 2016
3.1 – Physique du phénomène (suite…)
Micro-gravité en orbite
APESANTEUR
GRAVITE
CENTRIFUGE
VITESSE
07/06/2016
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Réunion du 7 Juin 2016
3.1 – Physique du phénomène (suite…)
Vol parabolique
Vol Zéro G
20 Sec.Chute libre
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Réunion du 7 Juin 2016
3 – Microgravité et immersion (suite…)
3.2 – Physiologie du phénomène
Debout au sec Dans l’espace
SANG
700 ml
Effet cardio-vasculaire
Immergé
Réunion du 7 Juin 2016
/101753.2 – Physiologie du phénomène (suite…)
Effet musculo-squelettique
Réunion du 7 Juin 2016
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4 – Entraînement et simulation espace
Problèmes communs (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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4 – Entraînement et simulation espace
Problèmes communs (suite…)
4.1 – En piscine
Profondeur de 20 à 30 m
Plongée au Nitrox
NASA - USA
Cité des Étoiles - Russie
Réunion du 7 Juin 2016
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Entraînement de base au Centre des Astronautes européens(ESA – EAC) à Cologne
4.1 – En piscine (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Thomas Pesquet
Timothy Peake
Luca Parmitano
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Réunion du 7 Juin 2016
4 – Entraînement et simulations (suite…)
4.2 – En confinement
Utilisation de centres hyperbares
Hydremsi (ESA) c/o Comex 1989
Isemsi au NUTEC (Norvève) 1990
Exemsi au DLR (Allemagne) 1993
Expérience Sirène-2004 – Saturation à 7 bars(g) - Russie
Réunion du 7 Juin 2016
/101814.2 – En confinement (suite…)
Stations expérimentales aux USA et en Russie
Test de confinement Russe 1994
Confinement à Moscou – Mars 500• 105 jours en 2009• 520 jours en 2010
Test Russe LUNA 2015 – Équipage 100 % féminin
07/06/2016
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Réunion du 7 Juin 2016
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Analogues-sol• Simulations• Vie en équipage• Entraînement• Physiologie
CNES
4.2 – En confinement (suite…) /10183
Réunion du 7 Juin 2016
4.2 – En confinement (suite…)
Maisons sous la mer
Tecktite 1 - 1969 : financement partiel : NASA
Mission NEEMO – Habitat AQUARIUS (NASA - Extreme Environment Mission Operations)
2015 - 20eme mission NASA dans cet habitat (18 m – 6 personnes)
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Réunion du 7 Juin 2016
Activités subaquatiques NEEMO
4.2 – En confinement (suite…)
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Réunion du 7 Juin 2016
4 – Entraînement et simulations (suite…)
4.3 – En avion Zéro G
Paraboles de 20 secondes (31 par vol)
Essais de combustion
Écoulements multiphasiques
Expériences technologiques
Croissance des végétaux
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Réunion du 7 Juin 2016
Expériences technologiques (suite…)
Essais de procédures
Essais de matériels
RCH LAMA – Essai NASA
Essai de l’insufflateur manuel LAMAsur mannequin intubé..
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Réunion du 7 Juin 2016
4.3 – En avion Zéro G (suite…)
Cardio-vasculaire et respiratoirePléthysmographieÉchocardiographie trans-œsophagienne
Équilibre et Orientation spatiale (étude de l’oreille interne…)
Expériences de physiologie
Dépression du bas du corps (Lower Body Negative Pressure)
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Réunion du 7 Juin 2016
Apprentissage de la mobilité
Gestes de stabilisation
4.3 – En avion Zéro G (suite…)
Réunion du 7 Juin 2016
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Essai de skin suit (compression verticale du corps)
Dextérité en µg
4.3 – En avion Zéro G (suite…) /10190
Réunion du 7 Juin 2016
5 – Rythme nycthéméral
Problèmes communs (suite…)
07/06/2016
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Réunion du 7 Juin 2016
5 – Rythme nycthéméral
Problèmes communs (suite…)
En confinement on peut choisir le rythme Veille/Sommeil
Le rythme spontané « hors du temps » est voisin de :26 h le premier mois
mais se décale ensuite vers :35 h éveil / 13 h de sommeil ! (M. Siffre -1997)
Pour les séjours confinés de longue durée il convient de choisir un rythme physiologique.
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Réunion du 7 Juin 2016
5 – Rythme nycthéméral (suite…)
5.1 - Plongée profonde - Tunnelier
5.2 - Maison sous la mer
Recalage facile pendant la longue décompression finale
Sorties tourelle ou tunnelier : 3 x 8 ou 2 x 8 selon nb d’équipes
Rythme jour / nuit normal
Réunion du 7 Juin 2016
/101935 – Rythme nycthéméral (suite…)
5.3 - Espace
Choix volontaire : Calage global sur un horaire terrestre fixe
Cela facilite les relations avec les centres de contrôle et permet de s’affranchir des rythmes différents de chaque membre d’équipage
Mais personnel de veilleau sol 24/24 nécessaire
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Réunion du 7 Juin 2016
6 – Recherches initiales et actuelles
Problèmes communs (suite…) /10195
Réunion du 7 Juin 2016
6 – Recherches initiales et actuelles
6.1 - Plongée profonde (années 70-90)
Problèmes communs (suite…)
Respiration
Narcose; SNHP
Décompressions
Héliox ….. ! SNHP
Hydrogène – Hydréliox – 70 bars
Introduction d’azote…. 50 bars ! SNHP
Masse volumique
Exponentielle, Linéaire, Mixte, PO2
Vitesse de compression
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Réunion du 7 Juin 2016
6.1 - Plongée profonde (suite…)
Habits à eau chaude
Le froid en immersion
Réchauffage des gaz inspirés
Secours respiratoire en circuit semi-fermé
Autonomie 20 minutes au-delà de 200 m
DUI 1978
SAGA – 300 m
Réunion du 7 Juin 2016
/101976 – Recherches initiales et actuelles (suite…)
6.2 - Espace
Micro gravité, longue durée (problèmes musculo-squelettiques) « the one-year mission » - 2015-2016
Décompression EVA et missions d’exploration
Confinement très long
Moyens de secours et procédures d’application
Recyclage complet, production d’aliments, d’oxygène et d’eau,
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Réunion du 7 Juin 2016
Conclusions
Problèmes communs (suite…) /10199
Réunion du 7 Juin 2016
ConclusionsProblèmes communs (suite…)
Pour le confinement et l’isolement
• Les problèmes sont assez proches sauf les durées• Des moyens sont mis en communs
Pour les décompressions
• Elles sont à des phases différentes (avant / après)• Les durées impliquées sont très différentes• Le danger est similaire, le risque différent• La prévention utilise toujours l’oxygène• Les principes de traitement sont identiques (P et O2)
07/06/2016
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Réunion du 7 Juin 2016
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Pour la micro gravité et l’immersion
• Les problèmes sont assez proches• Les durées d’exposition sont différentes• Des moyens sont mis en commun
Pour l’entraînement et la simulation
• Le partage avec les maisons sous la mer est acquis• Les centres hyperbares servent à simuler les confinements• Les piscines « spatiales » ou d’entreprises aussi
Conclusions (suite…)
www.hyperbar.perso.sfr.frwww.esa.int
?hyperbar@club-internet.fr
Merci de votre attention
isabelle.duvaux-bechon@esa.int