COPYRIGHT : ESA-S. Uznański-Wiśniewski
Le projet a testé avec succès le nouveau matériel commercial de Svantek, confirmant sa fiabilité, sa facilité d’utilisation et l’intégration transparente des données, ouvrant ainsi la voie à son utilisation lors de futures missions dans l’espace lointain, telles que la passerelle lunaire.
La démonstration technologique a abouti à cinq résultats clairs et significatifs qui valident le système de nouvelle génération pour les futures missions spatiales.
Le nouveau matériel Svantek s'est avéré très fiable et robuste, ne montrant aucune dégradation significative des performances suite à l'exposition à l'environnement de l'ISS.
Le dosimètre SV 104A offre une expérience utilisateur supérieure, les astronautes le trouvant nettement plus confortable, moins gênant et plus facile à utiliser que l'ancien système SV 102A+.
Le transfert de données sans fil via Bluetooth a été démontré avec succès, simplifiant le flux de gestion des données et permettant l'intégration avec des plateformes modernes telles que l'application EveryWear.
L'inclusion d'un capteur de vibrations élevées est un avantage clé, permettant d'exclure les données indésirables et d'améliorer la fiabilité des calculs d'exposition au bruit en microgravité.
Le projet valide le matériel commercial en tant qu' alternative viable et supérieure pour les futurs systèmes de surveillance acoustique de l'état de santé et des performances de l'équipage dans le cadre de missions telles que Gateway.
Dans les habitats confinés de l’espace, une surveillance acoustique robuste n’est pas un luxe mais une nécessité stratégique pour la santé de l’équipage et la sécurité de la mission. Les niveaux sonores élevés présentent des risques importants, car ils perturbent les communications essentielles, masquent les alarmes de sécurité et contribuent à des problèmes de santé à long terme tels que la surdité induite par le bruit. Comme les membres d’équipage ne peuvent pas simplement s’éloigner d’une source de bruit, une surveillance continue et précise est essentielle pour atténuer ces dangers.
Les systèmesCHP (Crew Health and Performance) sont conçus pour gérer ces facteurs de stress dans quatre domaines fonctionnels : Capacité médicale, Contre-mesures, Santé comportementale et Santé environnementale. Dans ce cadre, la surveillance acoustique est un élément essentiel de la santé environnementale, car elle permet de s’assurer que les niveaux sonores restent en deçà des limites de sécurité établies afin de préserver à la fois l’efficacité opérationnelle immédiate et le bien-être à long terme des astronautes.
Alors que le dosimètre de bruit à deux canaux SV 102A+ de Svantek a été l’instrument opérationnel éprouvé sur l’ISS, le programme Gateway à venir exige une solution plus avancée. L’ancien système présente deux inconvénients majeurs : d’une part, des solutions plus petites et plus légères offrent désormais une option moins gênante pour la dosimétrie individuelle et, d’autre part, le SV102A+ repose sur un logiciel propriétaire qui complique l’intégration avec des systèmes de données modernes à architecture ouverte tels que le logiciel « EveryWear » du CNES, pierre angulaire du système CHP prévu pour Gateway.
Ce besoin évident d’un système actualisé a conduit directement au développement et à la validation en orbite d’une nouvelle capacité de surveillance acoustique plus intégrée.
La démonstration technologique de l’ISS sur l’acoustique sans fil a été conçue pour présenter un nouveau système de surveillance acoustique CHP intégré, construit à partir d’un matériel moderne. Le projet a permis de présenter deux nouveaux appareils Svantek : le SV 971A, compact, pour la surveillance acoustique en zone fixe, et le SV 104A, petit et discret, dosimètre personnel porté par l’équipage. L’objectif principal de la démonstration était de valider les performances, la facilité d’utilisation et les capacités d’intégration des données de ce nouveau matériel dans l’environnement unique de microgravité de l’ISS, en fournissant une comparaison directe avec l’ancien système.
SV 971A
Sonomètre de classe 1 sur une station spatiale
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SV 104A
Dosimètre de bruit en fonctionnement à bord d’une station spatiale.
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Démonstration de l'acquisition de données: Le premier objectif était de valider la fonctionnalité fondamentale du matériel dans l'espace. Il s'agissait de confirmer que le SV 104A porté sur le corps pouvait mesurer avec précision l'exposition personnelle au bruit d'un astronaute et que le SV971A fixe pouvait surveiller efficacement l'environnement acoustique ambiant dans le module Columbus.
Vérifier le transfert des données: L'un des principaux avantages du nouveau système est sa connectivité sans fil. Cet objectif visait à confirmer la réussite du transfert des données acoustiques via Bluetooth depuis les deux appareils vers le logiciel EveryWear fonctionnant sur un iPad de l'ISS, prouvant ainsi sa compatibilité avec les futures architectures de données.
Évaluer l'expérience de l'utilisateur: Le matériel n'est efficace que si l'équipage peut l'utiliser sans qu'il devienne un fardeau. Cet objectif visait à documenter l'expérience des astronautes avec le nouveau SV 104A porté sur le corps, en comparant son confort, sa discrétion et sa facilité d'utilisation directement avec l'ancien dosimètre SV102A+.
Confirmer la qualité des données: En fin de compte, les données doivent être fiables. L'objectif final était de s'assurer que les mesures acoustiques recueillies par les nouveaux instruments répondaient aux normes de qualité rigoureuses exigées par les experts en médecine spatiale opérationnelle pour le suivi de la santé des équipages.
L’expérience a impliqué deux astronautes participants, chacun effectuant deux parcours distincts de 24 heures afin de recueillir des données complètes et comparatives. Pour garantir la confidentialité de l’équipage et l’intégrité des données, les appareils ont été configurés avec un verrouillage du micrologiciel qui a complètement désactivé leurs capacités d’enregistrement audio, rendant impossible toute capture audio. La réussite de cette expérience soigneusement structurée a permis de recueillir de nombreuses informations sur l’expérience réelle de l’équipage avec le nouveau système.
Au-delà de la performance technique pure, le succès du nouveau matériel de vol spatial dépend fortement des réactions des astronautes. Des facteurs tels que le confort, la facilité d’utilisation et une faible charge de travail opérationnelle sont essentiels pour qu’un dispositif puisse être intégré de manière transparente dans les routines quotidiennes exigeantes d’un membre de l’équipage de l’ISS. Les commentaires qualitatifs et quantitatifs recueillis dans les questionnaires détaillés NASA-TLX remplis par l’équipage ont fourni un verdict clair et décisif.
Les réactions au nouveau dosimètre personnel SV 104A ont été extrêmement positives. Les deux astronautes participants ont fait état d’exigences mentales, physiques et temporelles très faibles lors de l’utilisation de l’appareil, indiquant qu’il n’interférait pas avec leurs activités habituelles. Les niveaux de frustration ont été jugés extrêmement faibles, ce qui suggère une interaction fluide et intuitive avec l’utilisateur. Surtout, les astronautes ont estimé que l’appareil était très confortable, même lorsqu’ils le portaient pendant des périodes prolongées de 24 heures et pendant le sommeil.
Lorsqu’on le compare directement au dosimètre SV 102A+, le nouveau SV 104A est le grand favori dans tous les domaines clés de l’ergonomie et de la facilité d’utilisation. Le moniteur de zone fixe SV971A a également obtenu de bons résultats dans l’évaluation de l’équipe, recevant des notes positives pour sa facilité de montage, la sécurité de son installation et son fonctionnement simple et direct.
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Pour être certifié pour un vol spatial, un équipement scientifique sensible doit prouver que son exactitude métrologique n’est pas dégradée par le lancement, l’exploitation et le voyage de retour. Un processus d’étalonnage rigoureux avant et après le vol a été mené dans un laboratoire accrédité afin de quantifier tout impact potentiel de l’environnement du vol spatial sur les instruments acoustiques.
Les sonomètres SV 971A et les dosimètres personnels de bruit SV 104A ont tous deux fait l’objet de deux sessions d’étalonnage complètes: l’une en janvier 2025 avant la mission et la seconde en septembre 2025 après leur retour de l’ISS. Les tests ont été réalisés dans un laboratoire accrédité PN-EN ISO/IEC 17025 conformément aux normes internationalement reconnues – EN 61672-3 pour les sonomètres et EN 61252 pour les dosimètres personnels. L’analyse complète a confirmé que les instruments ont supporté les rigueurs des vols spatiaux sans perte significative de performance.
La stabilité du matériel ayant été démontrée, la dernière étape consistait à analyser les données acoustiques cruciales recueillies en orbite.
| Exigence | Paramètre | SV 102A+ (Astronaute 2) | SV 102A+ (Astronaute 1) | SV 104A (Astronaute 2) | SV 104A (Astronaute 1) | SV 971A (Astronaute 2) | SV971A (Astronaute 1) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| < 70 dBA | LAeq,24h | 66.66 | 72.20 | 71.78 | 76.41 | 60.00 | 56.79 |
| < 72 dBA (Travail) | LAeq,16h | 68.43 | 74.08 | 73.62 | 77.81 | 61.26 | 57.94 |
| < 62 dBA (sommeil) | LAeq,8h | 55.86 | 52.22 | 60.48 | 71.31 | 55.94 | 53.29 |
| < 85 dBA | MPT | 71.44 | 76.98 | 78.10 | 83.00 | 64.80 | 61.60 |
| < 140 décibel z | LZpeak | 136.00 | 122.12 | 131.53 | 126.61 | 117.27 | 107.98 |
Les données ont confirmé que la limite absolue de bruit de crête de 140 dBZ n’a jamais été atteinte pendant les périodes de mesure. Cependant, la limite de 125 dBZ pour le « Seuil de sursaut », un seuil suggéré pour éviter les bruits soudains et perturbants, a été dépassée à six reprises.
Dans un environnement de microgravité, les chocs accidentels ou les fortes vibrations mécaniques peuvent altérer les données acoustiques et les faire paraître plus bruyantes qu’elles ne le sont en réalité, ce qui constitue un défi de taille. Le nouveau dosimètre personnel SV104A et le nouveau sonomètre SV 971A sont dotés d’un capteur de vibrations intégré qui détecte et signale ces événements. Il s’agit d’une caractéristique cruciale pour le maintien de la qualité des données, car elle permet aux analystes d’exclure les mesures contaminées des calculs finaux, conformément aux recommandations de bonnes pratiques de la norme ISO 9612 pour la détermination de l’exposition professionnelle au bruit.
La connectivité Bluetooth offre une méthode de transfert de données plus ouverte que le logiciel propriétaire de l’ancien système. Cela simplifie le processus pour les astronautes et facilite l’intégration directe des données acoustiques dans des systèmes plus larges de gestion des données de santé, comme le logiciel EveryWear prévu pour le programme Gateway.
Le rapport suggère que le remplacement des microphones à condensateur traditionnels par des solutions de microphones MEMS robustes, stables et durables constituerait un pas dans la bonne direction pour l’avenir de la surveillance du bruit dans l’environnement hostile de l’espace.
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