Voyage dans l'espace

Les besoins vitaux de l'être humain pour la survie dans l'espace

Les besoins vitaux de l'être humain

Pour voyager dans l'espace, les besoins vitaux de l'être humain sont exactement les mêmes que ceux sur Terre.

Un être humain a besoin d'un régime alimentaire équilibré contenant assez d' énergie pour les activités quotidiennes et un environnement favorable.

L'énergie pour les êtres humains

Un régime équilibré contenant suffisamment de kilojoules

Un régime équilibré contient les éléments suivants :

• De l'eau
• Des kilojoules en quantité suffisante, principalement sous forme d'hydrates de carbone
• Des prot éines
• Des hydrates de carbone
• Du gras, élément essentiel pour métaboliser certaines vitamines, de même qu'emmagasiner de l'énergie
• Des vitamines
• Des sels min éraux
• Des fibres

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De combien de kilojoules l'être humain a-t-il besoin chaque jour?

La réponse dépend de trois facteurs :

• Le taux métabolique basal (TMB) de la personne.
• Le niveau d'activité physique pratiquée chaque jour.
• La température ambiante.

Le taux métabolique basal (TMB)

Le taux métabolique basal est la vitesse du métabolisme d'un individu au repos et est déterminé par le taux de consommation d'oxygène. Le TMB dépend de l'espèce, de l'âge et du sexe. En règle générale, le TMB diminue graduellement à mesure que l'animal vieillit. Les femmes ont tendance à avoir un taux moins élevé que les hommes.

Respiration aérobique : Un important produit dérivé de la respiration est la libération d'énergie sous forme de chaleur.

Cliché de transparent

Le TMB d'une personne équivaut à la vitesse à laquelle l'énergie est libérée (kilojoules brûlés) au repos. Une activité intense, comme la course, ou un travail physique, fait augmenter de beaucoup notre taux métabolique. Le besoin d'absorber davantage d'oxygène et d'expulser le dioxyde de carbone en excédent nous fait haleter.

Besoins énergétiques quotidiens dus à l'activité

Le tableau ci-dessous indique les besoins énergétiques quotidiens propres aux êtres humains. Un astronaute a besoin d'environ 8000 kJ par jour (selon l'horaire de travail).

Les questions de température

Les humains, comme tous les mammifères, ont le sang chaud et doivent maintenir une température corporelle constante pour survivre. La température du corps idéale varie légèrement d'un mammifère à un autre; pour l'être humain, elle se situe à 37,5 ° C. Un écart de quelques degrés de cette température dans le corps (au niveau de la poitrine) est dangereux. Nous éprouvons alors des frissons et des tremblements, ou nous avons chaud et sommes fiévreux.

Lorsqu'il fait froid, notre corps réagit en augmentant le métabolisme de base, produisant ainsi plus de chaleur. Les voyageurs en Arctique ou en Antarctique ont besoin de beaucoup plus de kilojoules que les voyageurs faisant les mêmes activités dans des climats tempérés.

Un environnement favorable

Les conditions d'un environnement favorable sont les suivantes :

• De l'air à respirer, contenant de l'oxygène, de la vapeur d'eau et relativement exempte de dioxyde de carbone et d'autres gaz, sauf le nitrogène et des gaz inertes (non réactifs) tels que l'argon et l'hélium.
• Une température appropriée, idéalement entre 20 et 22 °C.
• Une protection contre les risques externes.
• Suffisamment d'espace pour le confort physique et psychologique.
• Un éclairage adéquat.

Le dioxyde de carbone, l'oxygène et la vapeur d'eau

Pour les missions spatiales à court terme, le problème relatif au maintien d'une atmosphère adéquate se résout simplement en extrayant les gaz indésirables (en pompant l'air à travers des filtres de balayage), en ajoutant de l'oxygène au besoin puis en recyclant l'air. Tous les déchets sont éliminés au retour de la mission sur Terre.

Cliché de transparent

Dans le cas des missions à long terme, le problème est beaucoup plus difficile à régler, car il n'est pas simple de voyager avec une quantité illimitée de filtres, d'eau, de nourriture ou d'oxygène. La vapeur d'eau peut également occasionner des difficultés. Si l'air est trop sec, cela devient incommodant pour la respiration à long terme. Si, par contre, l'air est trop humide, il se produit de la condensation dans les endroits frais, ce qui peut entra îner de la corrosion et des problèmes électriques.

Activités pour les élèves

Qu'est-ce qu'on mange?

La liste des aliments suivants a été adaptée du menu de Marc Garneau lors de la mission STS-97 vers la Station spatiale internationale. Une valeur calorifique a été ajoutée en fonction des données tirées de Valeur nutritive de quelques aliments usuels, édition 1999, de Santé Canada.

À l'aide de la feuille de menu, demander aux élèves de préparer trois repas par jour pour une période de trois jours à partir des aliments figurant sur la liste. Chaque menu quotidien doit :

• Contenir seulement les aliments sur la liste.
• Combler les besoins énergétiques quotidiens minimums de 14,5 MJ.
• Répondre aux normes du Guide alimentaire canadien pour manger sainement.

Planifier une expérience

Discuter de l'importance de la vapeur d'eau dans la création d'un environnement confortable et du rôle des plantes vertes dans l'apport de vapeur d'eau par le processus de transpiration. Demander aux élèves de faire un remue-méninges pour constituer une liste de questions qu'ils pourraient avoir au sujet du processus de transpiration, p. ex. : (« Comment pouvons-nous prouver que les plantes transpirent?, Quelles parties de la plante produisent de la vapeur d'eau?, Quelle quantité de vapeur d'eau est libérée? »)

Diviser la classe en petites équipes. Amener chaque équipe à choisir une question à étudier. Discuter avec les élèves de la marche à suivre pour la planification et la poursuite de l'expérience.

Distribuer à chaque équipe une feuille de travail sur la planification d'une expérience. Les équipes devraient faire approuver leur plan avec de commencer leur expérience.