Qu'est-ce que le Cadmos et qu’est-ce qu’on y fait ?
Le Cadmos est l’acronyme de Centre d’aide au développement des activités en micropesanteur et des opérations spatiales. C’est une structure du CNES basée à Toulouse. Il a été créé en 1993 pour structurer l’activité des vols habités qui avait commencé avec le vol de Jean-Loup Chrétien en 1982, à l’époque où le CNES avait ses propres astronautes. C’est de là qu’ont été suivies toutes les missions d’astronautes français, à bord de MIR, puis de la Navette spatiale et de la Station spatiale internationale (ISS).
Le Cadmos est composé de deux entités : celle qui développe les expériences, en lien avec les laboratoires de recherche et en cohérence avec la feuille de route "exploration" du CNES, et celle qui assure le suivi opérationnel des expériences européennes, en lien direct avec les astronautes de la Station spatiale internationale.
- Chef de projets vols habités au Cadmos (CNES)
En Europe, il existe plusieurs centres d’opérations de l’ISS pour le compte de l’ESA, l'Agence spatiale européenne, mais le Cadmos est le seul centre à combiner développement et opérations, permettant ainsi de couvrir toute la chaîne, de l’expression du besoin jusqu’à la collecte de données. D’autre part, le fonctionnement de l’ISS et de la contribution européenne au programme permet d’assurer une continuité du rôle du Cadmos, à la fois dans le développement d’expériences et le suivi opérationnel, qu’il y ait un astronaute français (ou européen) ou pas, à bord.
Comment les expériences emportées dans la Station spatiale internationale sont-elles choisies ?
Il y a deux grands enjeux. Le premier est de soutenir et accompagner la communauté scientifique française, avec qui nous sommes en lien étroit, qui a des besoins d’accès à la micropesanteur pour ses recherches. Nous répondons donc à ces besoins en concevant et préparant des expériences à destination de la Station spatiale internationale, en nous appuyant aussi sur le tissu industriel français et européen.
Le deuxième enjeu est d’anticiper le futur des vols habités et les technologies qui doivent être développées dans ce but. Pour cela, une feuille de route est élaborée au sein du CNES pour définir nos priorités, et nous sollicitons laboratoires et industriels pour préparer ces technologies avec nous.
Le CNES est donc souverain dans le choix de ses expériences. Celles-ci peuvent être nationales, ou, le plus souvent, s’inscrire dans le cadre d’une coopération bilatérale, avec une autre agence comme l’ESA ou la NASA.
Quels types d’expériences ont besoin d’être soumis à la micropesanteur ?
Beaucoup de phénomènes, qu’ils soient physiques, biologiques ou physiologiques, sont masqués au sol à cause des effets de la gravité. En se mettant en situation d’impesanteur, on ne s’affranchit pas de la gravité (à bord de l’ISS, son niveau est de 90% de la gravité terrestre), mais de ses effets : le poids, la convection thermique, la poussée d’Archimède, la sédimentation ou la pression hydrostatique. Cela permet ainsi d’observer des phénomènes inobservables sur Terre. On distingue deux grandes familles :
- Les sciences de la matière : étude des fluides, des plasma, les phénomènes de solidification ou d’évaporation…
- Les sciences de la vie : la biologie (végétale ou animale), l’exobiologie, la physiologie humaine (système cardiovasculaire, neurosciences, organoïdes…). La médecine spatiale est d’autant plus intéressante qu’elle met en lumière un phénomène de vieillissement accéléré, mais heureusement réversible.
Même si elle est plus marginale, il y a également les sciences fondamentales (atomes froids…).
Comment le Cadmos suit-il une expérience dans l’espace, de sa préparation à son retour sur Terre ?
Nous travaillons en étroite collaboration avec les équipes scientifiques pour bien comprendre leur besoin, pour ensuite concevoir avec des industriels les expériences (matériel et protocole) qui vont y répondre. Nous connaissons bien l’environnement de micropesanteur, ses contraintes, tout le processus de qualification et de certification du matériel à destination de l’ISS, et c’est là notre plus-value essentielle. En parallèle, les procédures opérationnelles sont préparées. Le matériel livré est ensuite acheminé par cargo à destination de la Station spatiale internationale. La recette en vol puis les opérations sont suivies depuis notre centre de contrôle au Cadmos, et les données scientifiques sont ensuite transmises aux scientifiques, qui les analysent.
L’astronaute peut être soit sujet (dans le cas des expériences de physiologie), soit opérateur. Certaines expériences ne nécessitent pas l’astronaute, et sont commandées depuis le sol comme l’est un satellite. Certaines expériences sont même installées à l’extérieur de l’ISS, comme ACES ou Euro Material Ageing.
Plus spécifiquement, comment le Cadmos accompagne-t-il Sophie Adenot ?
Une précision importante tout d’abord : le CNES ne prépare pas d’expériences uniquement pour les astronautes français. La Station spatiale internationale est un laboratoire international de recherche scientifique, auquel l’Europe, et donc la France, contribue pour bénéficier d’une utilisation continue. En temps normal, les expériences françaises sont donc opérées par les astronautes qui se trouvent dans la Station spatiale internationale, quelle que soit leur nationalité. Notre véritable client in fine, c’est la science ! Mais quand un astronaute de l’Agence spatiale européenne, l’ESA, est de nationalité française, le CNES en profite pour préparer un ensemble d’expériences qui met en valeur son expertise tout en avançant nos objectifs, en profitant de cette vitrine.
Comme nous l’avions précédemment fait pour Thomas Pesquet avec les missions Proxima et Alpha, nous sommes en train de préparer un programme d’expériences scientifiques, technologiques, et éducative pour la mission de Sophie Adenot , et travaillons en coordination avec elle afin qu’elle s’approprie cette contribution nationale et en soit l’ambassadrice.
Zoom sur la mission Epsilon
Les expériences menées par le Cadmos sont-elles influencées par les orientations que prend la géopolitique spatiale mondiale ?
Sur le volet des expériences scientifiques, la géopolitique n’a pas vraiment d’impact au niveau du contenu, mais elle a un fort impact sur les coopérations possibles avec les autres agences.
Concernant la préparation de l’exploration spatiale habitée, nous nous adaptons au contexte international. Par exemple, avec la dynamique ces dernières années de retour sur la Lune impulsée par les Américains, nous avons creusé dans ce qui fait notre expertise des thématiques qui peuvent être appliquées à l’exploration lunaire, pour affirmer notre place dans ces domaines et être complémentaires de nos partenaires. C’est le cas avec ce qu’on appelle le « support vie », avec des axes santé, nutrition, radiations, bio-contamination, traitement des déchets, recyclage de l’eau…
Le Cadmos prépare également les expériences qui sont menées à bord de l’avion Zéro-G : quelle différence avec celles qui partent dans l’espace ?
Le CNES organise chaque année deux campagnes scientifiques de vols paraboliques. Chaque campagne consiste en 3 vols de 30 paraboles, chaque parabole offrant 22 sec d’impesanteur. Tout comme pour l’ISS, les expériences qui sont menées à bord de l’Airbus A-310 de Novespace concernent essentiellement les sciences de la vie et les sciences de la matière. Les laboratoires candidatent et nous en sélectionnons une dizaine pour chaque campagne, sur la base du mérite scientifique et de la faisabilité. Parfois nous faisons aussi voler nos propres expériences.
L’avantage principal pour un chercheur, c’est qu’il peut lui-même opérer son expérience, et en ajuster les réglages ou paramètres entre chaque parabole, plutôt que devoir la déléguer à un astronaute.
De nombreuses expériences se suffisent à l’avion et n’ont pas besoin d’aller dans la Station, car il s’agit d’observer des phénomènes très courts : par exemple la propagation d’un front de flamme dans un nuage d’aérosols (ce qui d’ailleurs, serait compliqué à mettre en œuvre dans l’ISS pour des questions de sécurité !). De la même manière, l’avion n’est pas forcément un prérequis pour un voyage vers l’espace ! Pour autant, un vol parabolique en zéro g peut servir à « dérisquer » des expériences qui partiront dans la Station, c’est-à-dire à tester du matériel ou des protocoles pour lesquels on veut s’assurer du bon fonctionnement, ou trouver les ajustements nécessaires, avant de l’embarquer pour un séjour plus long.
La France mènera-t-elle toujours des expériences dans l’espace après le retrait de la Station spatiale internationale, annoncé pour 2030 ?
Oui, car pour la communauté scientifique le besoin d’accès à la micropesanteur pour ses recherches existe toujours, et l’orbite basse est la plus accessible. Il y a des projets de capsules ou de stations privées, habitées ou robotisée, et les moyens sont en cours de développement, en Europe et ailleurs. Nous utiliserons donc ces nouveaux moyens, avec toujours pour rôle d’accompagner la science et de préparer les technologies de demain.
Le Cadmos en chiffres
-
8,6 %
La part d’expériences européennes dans l’ISS
-
1 à 2
Nouvelles expériences françaises montées par an en moyenne à bord de l’ISS (hors missions d’astronautes français)
-
200
Expériences menées en moyenne par un astronaute en 6 mois sur l’ISS
Pour aller plus loin
La science en orbite : les expériences françaises de Sophie Adenot dans l'ISS
Epsilon : les expériences françaises de Sophie Adenot
Le CNES, c'est l'agence spatiale française et le CADMOS, c'est le centre du CNES qui est en charge de la préparation du développement d'expériences et de son suivi opérationnel ici dans le centre de contrôle des expériences en impesanteur que l'on envoie soit dans l'ISS soit dans nos vols paraboliques.
L'objectif initial des expériences scientifiques que l'on prépare, c'est pour répondre à un besoin scientifique spatial, mais la plupart ont des applications terrestres.
On en a notamment avec la mission EPSILON, qui tourne autour de la santé, de la médecine, également de l'hygiène publique.
On a aussi la sensibilisation à l'environnement et l'intérêt pour les jeunes envers le spatial, mais surtout les sciences et les carrières scientifiques.
Donc c'est une combinaison d'inspiration et d'innovation.
Le but des expériences MatISS et MultISS, c'est d'étudier la biocontamination qui se trouve dans l'atmosphère de l'ISS, mais aussi sur les parois.
Sur Terre, en fait, ce qu'on va pouvoir étudier, c'est les résultats de ces expérimentations.
On s'intéresse à la biocontamination, pour développer plusieurs choses.
Des matériaux innovants, c'est le but de MatISS.
Et dans cet outil qui peut paraître relativement simple, on a ici quatre fenêtres dans lesquelles il y a des capteurs qui s'appellent les micro-MatISS.
Et ce sont des petits bijoux de technologie qui vont être capables de capter les bactéries qui traversent l'atmosphère de l'ISS.
C'est pour ça qu'on a des petites fenêtres ici qui permettent à l'air de circuler.
Et au passage, dans les micro-MatISS, les bactéries vont être piégées.
Pour MultISS, on a un instrument qui est un instrument d'optique.
C'est donc un imageur.
C'est un super appareil photo qui va illuminer une scène dans le domaine multispectral.
Alors multispectral, ça veut dire qu'on va illuminer dans le domaine visible, dans le domaine infrarouge et dans le domaine ultraviolet.
Et cette association de longueurs d'onde ou de couleurs qui ne sont pas toutes visibles pour l’œil humain, permet d'imager la surface et de comprendre finalement quelle est la contamination qui est à la surface.
Une fois qu'on a la cartographie, on peut aller spécifiquement viser un point en particulier pour faire ce qu'on appelle un spectre et déterminer quelle est la bactérie ou quelle est la contamination précisément.
Application typique, les salles propres.
Voilà ce qu'on appelle les salles propres pour développer des satellites par exemple.
Et ça peut être aussi dans le domaine de la chirurgie ou de la médecine, d'un point de vue général.
Alors EchoFinder, c'est une expérience liée à l'échographie.
Actuellement dans l'ISS, on a un échographes téléopéré qui permet de faire des échographies, mais avec un expert qui contrôle l'écographe depuis le sol et qui guide l'astronaute pour positionner la sonde.
Nous, on a développé un système qui s'appelle EchoFinder qui va un peu plus loin dans l'autonomie pour les astronautes, notamment pour l'exploration lointaine de l'espace.
Typiquement vers la Lune ou vers Mars où les délais de communication empêchent de faire de la téléopération.
Donc, on a développé un système de réalité augmentée et d'intelligence artificielle.
La réalité augmentée à base de QR cube comme ça qui permettent à une caméra sur une tablette de reconnaître une référence sur le corps humain.
Et ensuite, on a un autre QR cube sur la sonde échographique qui va permettre de sauvegarder la position de la sonde quand on prend une échographie.
Donc on va faire cette opération au sol et une fois dans l'espace, les astronautes devront retrouver la position de l'organe.
Et avec l'intelligence artificielle, on va pouvoir détecter automatiquement s'il y a des organes en dessous de la sonde.
L'expérience EchoBones va consister à imager les os de l'astronaute en utilisant des techniques d'échographie.
Donc nous, à l'inverse des autres expériences, on va faire uniquement des mesures pré-vol et des mesures post‑vol.
On n'aura pas de mesure pendant la mission.
Pourquoi on va imager les os ?
En fait, tout être vivant sur Terre a son corps qui s'habitua aux contraintes environnementales.
Le problème, lorsqu'on fait des missions spatiales, on a cette action de la gravité qui est beaucoup présente.
Et donc, l'os est moins sollicité, les muscles sont moins sollicités.
Donc l'os se détruit en permanence et se reconstruit en permanence.
Par exemple, quand les astronautes reviennent au sol ou alors s’ils partent vers des missions martiennes, lorsqu'ils arrivent sur le sol martien, ils ont des os beaucoup moins costauds et ils peuvent se faire des fractures sur le sol martien.
Je travaille actuellement sur une expérience qui s'appelle PhysioTool et son objectif, c'est de comprendre le fonctionnement du corps, le déconditionnement du corps lorsque l'on est arrachés à l'attraction terrestre.
Lorsqu’on est loin de la Terre fonctionne de la même façon et c'est des choses qu'on a du mal à comprendre aujourd'hui.
C’est vraiment un spectre large, on va mesurer beaucoup de choses : l’activité du cœur avec un ECG, même musculaire au niveau de la jambe, du dos, on va avoir la respiration aussi avec des capteurs thoraciques ici et au niveau de l'abdomen.
On va avoir aussi la pression artérielle avec un petit boitier au niveau du doigt, avec un petit capteur de saturation en oxygène.
Donc c'est essentiel aujourd'hui de bien comprendre ce qui se passe pour pouvoir le corriger, pour pouvoir avoir des contre‑mesures efficaces.
Le projet EuroSuit vise à monter dans la station spatiale internationale un premier prototype non fonctionnel de combinaison intravéhiculaire.
Le but à bord de la station pour ces tests ergonomiques, c'est vraiment de démontrer que le design est compatible avec un enfilage seul en deux minutes.
L'idée, c'est d'avoir un objet qui est voué à assurer la sécurité de l'astronaute dans des situations, type incendie, dépressurisation, atmosphères toxiques.
On imagine cette combinaison utilisée bien plus tard dans l'exploration lunaire et martienne.
La combinaison sur laquelle on travaille ne permettra pas de sortir dans l'espace.
C'est vraiment dédié à ces activités intravéiculaires, à l'intérieur d'un habitat.
L’expérience éducative qui sera menée à la fois par Sophie à bord de l'ISS et par des milliers de classes sur Terre, elle consiste en une comparaison de la germination et de la croissance des plantes entre la micropesanteur à bord de l’ISS et la gravité terrestre sur Terre.
Pour ça, on envoie des graines dans l'espace.
On va les faire pousser également sur Terre et comparer en fait, est‑ce qu'elles vont pousser de la même manière ou pas.
À bord de l'ISS, le matériel consiste en une boîte dans laquelle ont été insérées 12 boîtes de Petri contenant chacune des graines.
L'expérience va durer 10 jours, au jour 0, il s'agira pour Sophie Adenot d'irriguer les plantes.
Après ça, pendant 5 jours, les graines pourront germer.
Dans les classes, l'idée sera de commencer par réaliser la boîte.
À l’intérieur de ces boîtes, il faudra venir déposer un papier éponge pour absorber l'eau par‑dessus laquelle du papier de germination ou du papier filtre.
Une fois que les graines seront déposées, qu'est‑ce qu'il faudra faire ?
Prélever le bon volume d'eau et venir imbiber le papier de germination de ce volume d'eau.
Et on déroule exactement le même protocole que dans l'ISS, à savoir, 5 jours avec la lumière d'un côté, 5 jours avec la lumière d'un autre côté et une prise de photo le plus souvent possible pour pouvoir comparer de manière fine les résultats.
