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Aquarius

La station Aquarius est située à 4,5 km des côtes de Key Largo, en Floride. Ce laboratoire sous-marin est installé près de grands récifs de corail, à 20 mètres de la surface. Tout comme leurs homologues dans l’espace, les océanautes explorent et étudient un environnement hostile pour l’humain. Aquarius est dotée d’équipements de vie permettant aux scientifiques de vivre et de travailler sous l’eau, dans des installations offrant un confort acceptable et munies d’équipements de recherche sophistiqués.

Le système Aquarius

Ce laboratoire sous-marin très équipé comprend plusieurs composantes. Le module « zone-vie » d’Aquarius est un appareil sous pression mesurant environ 14 mètres de long et 3 mètres de diamètre. Les scientifiques vivent et travaillent à l’intérieur de cette zone-vie lorsqu’ils ne sont pas en excursion de plongée autour des récifs. L’entrée se fait par une plateforme d’entrée et de sortie de 20 m³ qui comprend une trappe d’immersion, de l’espace d’entreposage pour l’équipement de plongée, un radiateur à eau chaude et une douche.

Le module zone-vie d’Aquarius contient deux compartiments principaux. Le module d’entrée de 14m³ contient une surface de travail pour les ordinateurs et les expériences, de l’équipement d’alimentation en énergie, les commandes de l’équipement de vie, de petits hublots et des installations sanitaires. La plus grande zone-vie, qui fait 40m³, est le module principal. Il contient des couchettes pour un équipage de six personnes, des ordinateurs, deux grands hublots, une cuisine équipée d’un four micro-ondes, d’eau chaude, d’un réfrigérateur, d’un évier et d’espace pour manger et travailler. Le module principal est également muni des commandes de l’équipement de vie, ce qui permet au module d’entrée et au module principal d’être pressurisés indépendamment l’un de l’autre.

La base d’ancrage d’Aquarius est une structure de 116 tonnes offrant à la station un support stable et à niveau. Les quatre pieds ajustables contiennent 25 tonnes de lest de plomb. Grâce à des vérins à vis hydrauliques, ils peuvent s’ajuster pour maintenir le niveau de la station en fonction des variations du fonds marin.

La bouée d’équipement de vie (LSB) est une bouée de 10 mètres de diamètre fournie par le National Data Buoy Center de la National Oceanic and Atmospheric Adimistration (NOAA).

La LSB est maintenue au-dessus d’Aquarius par un amarrage en cinq points avec des câbles de nylon à double tressage, qui sont attachés à des bouées à ressorts d’environ 1,5 mètre de diamètre. Les plaques d’amarrage ont été installées avec des boulons d’ancrage fixés dans le béton à 1,2 mètre sous le sol marin. La LSB comprend une tour de transmission et plus de 70 m² d’espace de travail à l’intérieur. On trouve à l’intérieur deux génératrices au diesel de 40 kW, deux compresseurs d’air de 18,7 pi³/min, des radios VHF, un téléphone cellulaire ainsi qu’un système de télécommunications par micro-ondes.

La LSB est reliée à Aquarius par un câble modulaire de 42 mètres de long et de 7,6 cm de diamètre. Ce câble contient des boyaux qui transportent l’air provenant des compresseurs et l’oxygène provenant des bombonnes entreposées, des câbles pour le courant provenant des génératrices, ainsi que deux câbles coaxiaux à paire torsadée pour les données numériques et les communications. Le système de télémétrie par micro-ondes permet une transmission audio, vidéo et numérique fiable entre Aquarius et la côte, grâce au système de Wave Wireless Networking.

Le centre contrôle de mission sur la côte est situé à Key Largo, à environ 12 kilomètres d’Aquarius. Le centre comprend une salle de surveillance munie d’ordinateurs et d’équipements de communication reliés à Aquarius par un système de télémétrie sans fil. On trouve également sur la côte : des quais pour les bateaux du programme, des bureaux, des lieux d’entreposage et de travail pour l’équipement de plongée, un atelier d’électronique, une chambre de décompression pour six personnes en cas d’évacuation d’urgence sur Aquarius, deux laboratoires et de l’hébergement pour le personnel et les visiteurs scientifiques.

Les avantages de la plongée à saturation pour les scientifiques

Les scientifiques d’Aquarius ne sont pas touchés par les limites de la plongée conventionnelle à partir de la surface grâce à une technique spéciale qu’on appelle la plongée à saturation. On l'appelle ainsi car les elle permet aux tissus cellulaires et au sang de se saturer de gaz inertes. Le plus grand danger pour les plongeurs lorsqu’ils travaillent sous l’eau s’appelle le « mal de décompression ». Des bulles se forment dans le sang et les tissus lorsque les plongeurs demeurent trop longtemps à une certaine profondeur et remontent trop rapidement à la surface, ce qui cause le mal de décompression. Les bulles se coincent dans les articulations et les artères, causant plusieurs symptômes tels que la douleur, la paralysie et dans le pire des cas, la mort. 

Au lieu de remonter à la surface après leur plongée, les scientifiques d’Aquarius retournent directement au laboratoire sous-marin. Tant que les océanautes ne remontent pas à la surface, ils peuvent utiliser des tables de plongée spéciales leur permettant d’augmenter de façon significative leur séjour au fond : près de dix fois plus longtemps qu’ils ne pourraient le faire en utilisant des techniques de plongée conventionnelles à partir de la surface. Sans Aquarius, les scientifiques sont obligés de faire plusieurs plongées de courtes durées à partir de la surface, ce qui les expose aux complications qu’occasionnent les déplacements en bateau, la météo imprévisible, les difficultés rencontrées pour effectuer des expériences sur le fond marin qui requièrent du courant et des données informatiques provenant de la surface, sans compter que des plongées fréquentes en profondeur augmentent le risque d’être atteint du mal de décompression.

Les résultats scientifiques d’Aquarius

Aquarius aide les scientifiques dans leurs recherches pour mieux connaître nos océans et nos ressources côtières. Un processus d’évaluation par des pairs est utilisé pour sélectionner les projets qui sont soumis au programme sur une base annuelle. Les projets touchent des sujets scientifiques et de gestion qui sont d’un grand intérêt et relevant de la NOAA, et spécifiquement du Florida Keys National Marine Sanctuary. Au cours de près de 50 missions, plus de 200 scientifiques ont participé directement au programme, représentant plus de 90 organisations incluant des universités de partout aux États-Unis et de plusieurs autres pays.

Le laboratoire sous-marin Aquarius est visité par des astronautes pour un projet de simulation spatiale et d’entraînement

Durant la mission de 7 jours, l’équipage vivra sous l’eau et utilisera Aquarius pour simuler l’espace et ainsi travailler et s’entraîner dans des conditions environnementales qui sont étonnamment semblables à celles de l’espace.

Les spécialistes de la mer qui étudient les récifs de corail et les zones côtières utilisent régulièrement Aquarius. Le concept unique d’Aquarius permet aux océanautes de vivre et de travailler au fond de la mer durant de longues périodes grâce à une technique spéciale appelée la plongée à saturation. Cette technique augmente grandement le temps que les plongeurs peuvent passer au fond de l’océan et facilite l’accès à l’équipement scientifique et aux ordinateurs – le laboratoire est même branché à Internet.

Aquarius offre un environnement remarquablement similaire à celui rencontré à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Les océanautes sont isolés du monde extérieur pour toute la durée de leur mission, car la technique de plongée à saturation exige une longue période de décompression avant de remonter à la surface. L’isolement au milieu d’un environnement hostile est important pour l’étude du comportement et de la physiologie. Entre autres, l’expérience NASA Aquarius sera utilisée pour élaborer des techniques de communication entre l’équipage et le contrôle de mission et permettra à chacun de développer des compétences en leadership et en communications interpersonnelles.

Plusieurs services de la NASA sont impliqués dans cette mission. Ils suivront les activités de l’équipage d’astronautes en temps réel à partir du Centre spatial Johnson. Des caméras et des équipements de communication installés sous l’eau assureront une liaison interactive entre les océanautes et le personnel de la NASA à Houston. Un certain nombre de tâches effectuées à bord d’Aquarius sont conçues pour reproduire des tâches similaires à exécuter dans l’espace. Un des objectifs de la mission est de pouvoir utiliser les résultats de la mission pour aider les planificateurs de la NASA à élaborer les prochains programmes d’entraînement.

Comme c’est le cas pour chaque mission d’Aquarius, l’équipage du mois d’octobre sera composé de deux spécialistes des opérations à bord de bateaux d’habitation, Mark Hulsbeck et Ryan Snow, de la University of North Carolina at Wilmington (UNCW ). Il y aura aussi quatre astronautes spécialistes. Ces quatre spécialistes sont le commandant de la mission, Bill Todd, qui est un superviseur de simulation expérimenté chez United Space Alliance; l’astronaute de la navette et ancien plongeur professionnel Mike Gernhardt; l’astronaute de la navette Mike Lopez-Alegria et l’astronaute canadien Dave Williams.