Préparation, déroulé, tâches à réaliser : tout comprendre aux sorties extravéhiculaires

Vous voyez parfois des photos ou des articles sur des sorties en scaphandre des astronautes sur les flancs de l'ISS. On devine sur les images qu'il s'agit d'un exercice extrême. Mais comment ce genre d'aventure se prépare et se déroule ? Que peut-on faire, ou ne pas faire en EVA ?

Même quand tout se passe bien, ce n'est pas si facile…

Six à douze mois plus tôt

À l'exception de quelques rares sorties EVA organisées dans l'urgence, la grande majorité d'entre elles sont préparées longtemps à l'avance. Il faut s'arranger avec le planning des vols arrivants et le nombre d'astronautes : les agences n'aiment pas trop faire sortir leurs astronautes s'il n'y a que trois personnes dans la station, car on sort toujours à deux pour des raisons de sécurité… et qu'une seule personne dans l'ISS, c'est peu pour gérer une sortie EVA. Car c'est un sport d'équipe ! Deux astronautes dans les scaphandres, mais aussi une personne qui doit gérer le sas, parfois aussi le bras robotisé à piloter depuis l'intérieur de la station. Au sol aussi, il faut du personnel : un(e) CAPCOM, une personne qui va être en contact constant avec les astronautes, et une petite équipe technique qui sera capable de réagir rapidement en cas de question ou de souci.

Dans l'organisation viennent s'ajouter les spécialistes du matériel qui fera l'objet de la sortie, le fabriquant, des astronautes et préparateurs qui vont définir les grandes étapes de la sortie, le matériel nécessaire, les procédures…

Il y a donc des réunions préparatoires jusqu'à un an (même parfois plus) en avance. Selon les travaux à réaliser, il faut en effet s'organiser pour apporter les pièces et les outils sur la station. À de rares occasions, il faut même créer des outils spéciaux, puisque les astronautes peuvent être amenés à travailler sur des boitiers et des instruments qui n'auraient pas dû être manipulés en théorie. Ce fut le cas en 2019-2020 avec les 5 sorties dédiées à l'instrument AMS. Il faut aussi être certain que les astronautes pourront disposer des bons scaphandres, à leur taille, et avec certains éléments réalisés sur mesure (combinaison intérieure, gants…).

Avant de partir en mission

Les astronautes sont prévenus longtemps à l'avance, et leur plan d'entrainement est adapté en conséquence… même si parfois ils s'entraînent pour une sortie et doivent s'adapter à un planning qui change en cours de route, ou même à l'annulation pure et simple de leur EVA. La préparation est divisée entre les étapes « obligatoires » qui font partie de toutes les sorties en scaphandre (être dans le sas, gérer la sécurité, progresser sur les flancs de l'ISS, gérer les différentes situations d'urgence), et la préparation spécifique. Cette dernière se joue d'abord dans des réunions pour expliquer ce qu'il faut faire, par étapes : l'astronaute n'est pas là que pour tourner les vis, il faut qu'il ou elle comprenne ce qu'il est en train de faire, qu'il puisse l'expliquer, voir s'il y a un problème, analyser la situation.

L'entrainement le plus connu est certainement la « sortie piscine », à savoir la répétition pour les EVA en scaphandre dans le gigantesque bassin du NBL (Neutral Buyancy Lab) à Houston, dans le bassin européen à Cologne, dans l'hydro-lab de la Cité des Étoiles, ou dans l'une des piscines plus petites au Japon ou en Chine. Répéter les mouvements, la sécurité, les procédures à quelques mètres de la surface permettent aux astronautes de se préparer pour le jour J, y compris en termes de préparation physique : une EVA, c'est environ 6 heures 30 de travail en continu hors de la station en plus de la préparation. Cela n'autorise pas la déconcentration, les faux mouvements ou les crampes.

Une dizaine de jours avant la sortie

La préparation ne se termine pas avec le décollage des astronautes ! Une fois en orbite, il leur faut vérifier et faire l'inventaire du matériel nécessaire, des outils comme des pièces de remplacement (hé oui, parfois l'emplacement a changé…). Il faut aussi s'occuper des scaphandres et vérifier leur bon fonctionnement. On les met à l'épreuve en les faisant fonctionner durant des cycles complets d'une dizaine d'heures pour vérifier qu'ils sont bien étanches, qu'ils n'ont pas de fuite de liquide interne ou de défauts de connexion des équipements.

C'est un travail exigeant et chronophage. Les astronautes ont aussi des sessions de lecture et de vidéo sur la mission qu'ils vont devoir faire dehors. Non pas pour que cela devienne un automatisme, mais parce leur travail dans l'ISS est très varié, des études biologiques à la photographie en passant par de la physique ; il est donc important de se remémorer ce qu'il faudra faire, et au besoin d'actualiser le petit carnet qu'ils embarquent sur le scaphandre sur leur avant-bras.

Le marathon commence par… de la relaxation

Environ 24 heures avant une EVA, il faut dormir. Un maximum. Et manger, mais pas n'importe quoi : même si les astronautes sont « équipés » de ce côté-là, pas question d'avoir un transit trop important pour ce qui peut s'assimiler à une épreuve sportive. Les deux qui sortent sont ensuite d'astreinte durant deux à quatre heures afin de purger leur sang de l'azote. Il leur faut en effet respirer avec un masque à oxygène pur, car c'est le gaz qui sera utilisé dans la combinaison. La raison est assez simple : ils vont respirer 100 % d'oxygène, mais à une pression de seulement 1/3 d'atmosphère (cela leur évite de trop gonfler les scaphandres et de rigidifier les articulations).

Environ deux heures avant le début de la sortie, les astronautes enfilent leur combinaison. C'est un exercice relativement simple pour les russes (on y rentre côté dos, comme par une écoutille), un peu plus complexe pour les versions américaines. S'ensuivent une multitude de tests pour vérifier que toutes les fonctionnalités de ces petits « vaisseaux spatiaux » fonctionnent correctement : articulations, alimentation électrique, batterie, recyclage de l'air, communications, caméras de casque, lumières, tout y passe. Et il est conseillé de bouger régulièrement pour qu'un reste d'azote éventuel ne s'accumule pas dans le corps.

Avant de se diriger vers le sas, les astronautes américains se font installer le système SAFER, qui est une version modernisée et réservée aux situations d'urgence des « jetpacks » des années 80 qui ont permis à certains astronautes de faire des sorties sans aucun point d'attache dans le vide. Dans le cas (relativement improbable, mais on ne sait jamais) où un astronaute serait éjecté de la station, SAFER dispose des réserves de gaz nécessaires pour que l'astronaute se dirige à nouveau vers un point d'accroche ou vers le sas. Une situation qui n'a heureusement jamais eu lieu pour le moment.

Tout le monde est prêt ? Alors en route pour le sas ! Côté américain, il y a en général un astronaute qui aide ses camarades à passer l'écoutille et s'asseoir dans le sas Quest, tandis que côté russe, ce sont les deux modules Pirs ou Poisk qui peuvent être utilisés.

Direction le sas

La dépressurisation du sas n'intervient pas immédiatement. Il faut d'abord refaire l'inventaire et être certains que les scaphandres sont bien étanches. Ensuite, l'air est doucement évacué du sas (et stocké grâce à des compresseurs, pas question de perdre plusieurs mètres cubes d'atmosphère viable) et la pression baisse. En fonction des paliers de pression, les astronautes dans le sas (et surtout l'accompagnant hors du sas) suivent les opérations sur plusieurs checklists en liaison avec le sol. Lorsque la pression atteint zéro, les astronautes reçoivent l'autorisation d'ouvrir l'écoutille vers l'extérieur. Il ne faut surtout pas qu'un sac ou qu'une boite à outil soit encore détachée, alors il faut bien garder la tête froide.

Pour les russes, c'est à ce moment là que commence officiellement la sortie EVA. Pour les américains, c'est au moment où ils débranchent leurs combinaisons des interfaces du sas (par économie d'air et de batterie, ils sont reliés durant les opérations dans le sas). Ça y est, la sortie commence.

Les outils, toujours les outils

Le début d'une sortie EVA peut sembler long pour le public qui observe les opérations depuis le direct NASA ou Roscosmos. Il faut d'abord ouvrir l'écoutille, retirer la protection anti-débris et thermique (côté américain), puis sortir les pieds en avant. La première chose, lorsque les deux astronautes sont à l'extérieur, est de vérifier une fois de plus que tout va bien et qu'ils sont prêts à travailler. Parfois, c'est le moment de se rendre compte que le micro fonctionne moins bien dans le casque que dans le sas, que la caméra de casque a des images qui sautillent à cause de la liaison… mais surtout, il ne faut pas oublier les outils. En effet l'extérieur de la station est très grand, et généralement les astronautes ne reviennent pas à l'écoutille avant plusieurs heures. Se frayer un chemin jusqu'à un site en particulier peut prendre jusqu'à 30 minutes, alors pas question d'oublier une pièce à changer dans le sas, ou bien sa visseuse PGT.

Mais si, vous savez bien, le PGT. Le Pistol Grip Tool est l'outil à tout faire hors de la station ! Une visseuse autonome, avec un couple réglable, une vitesse réglable et même le nombre de tours de l'embout qu'il est possible de prérégler : la Rolls des outils pour une sortie en scaphandre ! Sa configuration est parfois l'objet d'échanges très pointilleux avec les contrôleurs au sol, par exemple « Réglez droite, couple 4, 15 tours ». De façon générale, vous l'aurez remarqué, le plus important entre les deux astronautes eux-mêmes et les opérateurs au sol, c'est la communication.

Un astronaute en EVA explique absolument tout ce qu'il fait. Ses mouvements, l'outil qu'il a en main, là où il est attaché, sa direction, ses appuis, ce qu'il tient… Tout ! Et c'est capital, parce qu'avec ce savoir les contrôleurs peuvent leur dire de ranger tel ou tel outil, de ne pas oublier d'attacher quelque chose, ou bien de régler leur ligne de vie en s'accrochant ailleurs parce que c'est plus pratique. Il n'y a aucun compromis sur la sécurité, et même si on entend les astronautes et le sol échanger pendant des heures, ce sont rarement des conversations détendues… Même s'il y en a parfois ! Lors de leur sortie le 27 janvier dernier, Mike Hopkins et Victor Glover avaient révélé à quel point ils avaient envie de manger, alors qu'il leur restait encore plus de deux heures de travail.

« Glove and HAP Check, please »

Les astronautes n'étant pas des machines, leur concentration baisse, et la fatigue, à l'extérieur, se fait vite sentir. Les scaphandres ne « pèsent » rien, mais l'inertie des mouvements est réelle : au chaud et au froid, les articulations sont parfois plus rugueuses que dans le sas, les astronautes transpirent et doivent en permanence bouger pour bien prendre l'équilibre… En plus de régulièrement travailler à une main, l'autre étant occupée pour se maintenir en position, ou bien pour tenir la pièce, chercher un outil ou autre. À moins d'utiliser un autre incontournable : les cale-pieds, ou APFR (Articulable Portable Foot Restreint). Uniquement reliés à la station par une petite articulation en métal, les astronautes s'attachent sur ces cale-pieds pour pouvoir libérer leurs deux mains et s'éviter de devoir se redresser en permanence. Il est aussi possible d'installer un APFR au bout du bras robotisé de 15 mètres Canadarm2, et de jouer du « Trampolino » : à 400 km d'altitude, l'astronaute est alors trimbalé d'un côté à l'autre de la station au bout du bras…

Dès qu'il y a un petit moment de flottement, les contrôleurs au sol demandent un « Glove and HAP test ». Il faut alors que les astronautes observent attentivement l'état de leurs gants, en particulier l'état des articulations pour être sûrs qu'il n'y a pas d'usure anormale, de trace d'huile (très ennuyeux) ou tout simplement de perforation ou de lacérations. Et le HAP ? Le « Helmet Absorbtion Pad » est basiquement une éponge située dans le casque des astronautes. Dans le cas d'une fuite de liquide (sueur, eau consommable ou refroidissement), le HAP est censé absorber l'eau correctement, mais si tout à coup il est trop humide ou saturé, il faut rentrer d'urgence. Il n'y a eu dans l'histoire qu'un seul cas grave, avec l'incident de Luca Parmitano en 2013 : confronté à une fuite, ce dernier était passé près de se noyer dans son propre casque, et n'avait eu la vie sauve que grâce à son calme et à la rapidité avec laquelle les deux participants étaient retournés au sas.

Quand ça ne veut pas

Il est rare qu'une EVA ne révèle pas quelques surprises de dernière minute. Typiquement, un écrou qui refuse de se desserrer parce qu'il a passé 20 ans à l'extérieur, ou bien au contraire parce qu'il est tout neuf et qu'un technicien au sol était un peu enthousiaste sur son propre outil. Parfois, ce sont les nouveaux câbles à brancher qui refusent de s'enfoncer dans les prises, le nombre de tour prévu pour serrer un écrou sur une pièce à attacher qui n'est pas bon… ou tout simplement l'installation d'un cale-pied APFR qui résiste à l'astronaute. Tout cela est relativement commun et ce n'est pas grave.

Mais parfois il y a des cas plus importants, et c'est pour cela qu'il faut rester concentrés au maximum. À la fin d'une sortie en 2019, Christina Koch n'avait eu qu'à porter la main à son casque pour constater que le « bloc » qui fournit caméra et lampe était soudain détaché et ne tenait plus qu'avec un câble. En 2017, Shane Kimbrough, qui intervenait pour installer une couverture sur un port d'amarrage, avait pris en main quelques secondes un autre élément… et la couverture s'en était allée flotter. Aux débuts de la station, c'est une « caisse à outils » toute entière qui avait échappé à un astronaute. Parfois aussi, l'un des objets de la sortie se révèle impossible à opérer. C'est arrivé en novembre dernier à Sergei Kud-Svertchkov et Sergei Ryzhikov : ils n'ont jamais réussi à ouvrir le caisson qui contenait l'antenne qu'ils devaient changer.

Pour les astronautes, qui doivent à la fois réfléchir, écouter, suivre les directives et parfois prendre de l'initiative, tout cela est épuisant, mentalement et physiquement. Les mains notamment, sont souvent abîmées après une sortie car l'intérieur des gants n'est pas des plus doux : ongles cassés, bleus aux doigts, éraflures et brûlures sont communs.

Lorsqu'ils ont terminé leurs tâches (en réussissant aussi parfois à exécuter des « getaway tasks », de l'avance sur les prochaines sorties), les astronautes doivent penser à laisser le site sur lequel ils ont travaillé en sécurité, avec tous leurs outils. Il faut aussi ranger le potentiel matériel enlevé à un endroit bien précis ou le ramener au sas, avant de rentrer eux-mêmes. Ils peuvent alors entamer la fermeture des protections, puis de l'écoutille, et commencer la longue, très longue checklist pour re-pressuriser. Ce n'est qu'après une quarantaine de minutes qu'ils pourront ouvrir le sas, puis doucement sortir de leurs combinaisons pour un dîner bien mérité et une journée allégée avec une grosse période de sommeil. Pas trop cependant, il faut souvent remettre le couvert quelques jours plus tard : comme il s'agit d'une forte charge de travail et qu'il est difficile de mener d'autres expériences en parallèle, les astronautes sont souvent assignés à des sorties en scaphandre groupées par deux ou par trois lorsque c'est nécessaire.

Le « graal » de l'astronautique n'est pas à la portée de n'importe qui…

Si tout se passe bien, vous devriez avoir l'occasion de voir plusieurs sorties EVA cette année sur l'ISS, que ce soit côté russe une fois que le nouveau grand module scientifique MLM « Nauka » sera en place (peut-être cet été), ou bien côté américain avec la mise en place d'un lot de 6 nouveaux grands panneaux solaires qui viendront en complément des anciens.