Challenges of astronaut training / Loredana Bessone, ESA / 22.03.2022
Retour sur la conférence de Loredana Bessone (ESA) du 22 mars 2022
Par Elleke Ketelaars & Germain Poizat, équipe CRAFT, RIFT, Université de Genève
Imaginez que vous devez avoir les compétences de plombier, d’ingénieur, de médecin, et de scientifique et que vous devez être en mesure de travailler dans des conditions inédites, et parfois extrêmes mettant potentiellement votre vie en danger. Ceci demande une préparation aux situations qui exige à la fois une polyvalence et une maitrise de connaissances et d’outils très spécifiques. Ce grand challenge et cette lourde responsabilité se trouvent entre les mains de Loredana Bessone, Cheffe de l'unité de formation par analogues terrestres et des tests terrain pour l’exploration spatiale, et membre de l'équipe de formation spatiale au Centre des astronautes européens.
Après une formation initiale en Sciences de l’information en Italie, un master en ingénierie des systèmes spatiaux aux Pays-Bas et une année en tant qu’étudiante au CERN, Loredana Bessone s’est intéressée à la question de la formation à l’ESA d’abord en tant que spécialiste des technologies de l’information. Elle a progressivement assumé d’autres responsabilités en matière de formation jusqu’à participer à la préparation des futures missions humaines vers Mars ainsi qu’aux missions d’exploration lunaires.
Loredana Bessone est actuellement en charge de la formation i) des astronautes, ii) des instructeurs/trices de l’ESA, et iii) des équipes de contrôle des missions. Pendant la conférence publique RIFT du 22 mars 2021, elle a partagé avec les participant·e·s i) les défis, difficultés et solutions pour préparer les astronautes à des séjours prolongés et à des explorations spatiales et ii) ce que cela demande des formateurs/trices.
Sa présentation s’est déclinée en trois temps (sélection et entrainement de base, entrainement pour des missions spécifiques et aux situations critiques, formation des formateurs/trices). Ces trois temps sont repris pour structurer le présent compte-rendu. Une analyse rudimentaire du dispositif CAVES sera également proposée.
Sélection et entrainement de base
Les aspirants astronautes qui passent la sélection très compétitive bénéficient tout·e·s d’une formation technique (ingénieur·e, pilote) ou scientifique (mathématicien·ne, biologiste, médecin) de haut niveau (master ou doctorat). Il s’agit de personnes très qualifiées dans leur domaine et leur spécialité. L’entrainement de base a comme objectif de leur fournir une base large et polyvalente qui soit la même pour chacun·e. Pendant un an et demi, les aspirants astronautes acquièrent les connaissances nécessaires pour les missions spatiales. Ils/elles suivent des cours préparatoires dans les domaines de génie électrique et informatique, des sciences de la vie, des sciences des matériaux, de la physique des fluides, et des sciences spatiales. Cette partie focalise surtout sur la transmission/appropriation de connaissances.
À la fin de cet entrainement de base, les astronautes doivent maitriser les systèmes spatiaux utilisés dans la station spatiale internationale. Ils/elles doivent être capables d’opérer les bras robotiques, de conduire les systèmes, de faire les gestes médicaux, et ce en plusieurs langues (au moins l’anglais et le russe, et en fonction de leur mission potentiellement aussi le chinois).
Une part importante de l’entrainement de base consiste en la préparation de la gestion de son corps dans un environnement sollicitant : savoir travailler en microgravité demande une maitrise de gestes très différente qu’à Terre, et peut provoquer des réactions fortes (comme les nausées et vomissements) qui compliquent le travail et peuvent mettre en danger l’astronaute et la mission. Afin de s’y préparer, les astronautes s’entrainent avec des simulateurs de vol d’une faible fidélité physique (degré de similitude entre l’environnement physique ou matériel de la simulation et l’environnement physique ou matériel de travail, Paige & Morin, 2013) ou psychologique (degré de similitude entre les expériences vécues par les participant·e·s en situation de simulation et l’expérience en situation de travail ou qu’ils seraient censés faire en situation de travail).
Pour intégrer les connaissances et compétences que les astronautes se sont appropriées de façon isolée, une formation de type « mission d’exploration » est proposée aux aspirants astronautes. Cette formation analogique terrestre doit recréer les situations analogues à celles des vols spatiaux et missions d’exploration en termes de perception du risque, composition de l'équipage, d’isolement. Elles doivent fournir en même temps une véritable opportunité de réaliser des activités propres et typiques (opérations) des vols spatiaux et missions d’exploration futures, comme par exemple la réalisation de recherches scientifiques ou de prélèvements, l’essai d’équipements, la progression et l’exploration. Afin d’atteindre ces objectifs, l’EAS propose une mise en situation dans des grottes (CAVES).
La formation CAVES (détails dans le bloc dédié) emmène les astronautes dans les profondeurs de la Terre afin d'améliorer les performances et les compétences individuelles et collectives des astronautes (e.g., communication, résolution de problèmes, compétences au travail en équipe) en les confrontant aux défis d’une mission réelle dans un environnement inconnu, désorientant, et potentiellement dangereux. Comme dans l’espace, il s’agit d’un endroit étrange, sans disponibilité d’aide immédiate, et marqué par une distorsion du temps. L’expérience est la plus proche que l’on puisse avoir sur Terre en termes des contraintes environnementales, psychologiques et logistiques d’une mission spatiale. Selon Loredana Bessone, cet endroit est particulièrement propice pour comprendre l’influence des compétences non-techniques sur le déroulement des tâches à accomplir.
Entrainement pour une mission spécifique et aux situations critiques
Après avoir terminé leur entrainement de base (d’une année et demie), les participant·e·s sont assigné·e·s à une mission spécifique (avec un calendrier de vol déterminé).
L’entrainement pour une mission spécifique ne se focalise plus sur l’acquisition de compétences génériques ou transversales (comme l’entrainement de base), mais sur les apprentissages spécifiques à la mission à laquelle les astronautes sont assigné·e·s. Ils/elles vont être formé·e·s à un système spécifique (par exemple : Shoyou, ou Dragon). Pour les formateurs, il s’agit d’une planification « complexe » influencée par de multiples facteurs : les systèmes sont susceptibles de changer, les formations sont dispensées partout dans le monde, et il faut former plusieurs équipes en même temps (y compris des équipages de réserve).
Lors de cette phase de formation, un élément important est l’entrainement aux urgences : ceci pose de nouveau un défi logistique. Pour cet entrainement, toute l’équipe assignée à une mission doit être présente au même endroit. Les situations d’urgence sont entrainées dans un simulateur et cherchent à mettre les participant·e·s dans une situation de stress par une sur-sollicitation.
Un autre élément important de la formation (post-assignation à une mission) est l’entrainement aux sorties extra-véhiculaires. Toute la chorégraphie de la sortie spatiale est reproduite exactement comme elle sera en mission. Il s’agit d’une procédure très protocolée, ce qui demande une recherche de fidélité à la situation réelle presque parfaite. Ces simulations ont souvent lieu dans la piscine, pour simuler la microgravité. Dans le cas où l’utilisation de certains systèmes n’est pas possible dans l’eau, certaines sorties extra-véhiculaires en formation sont effectuées en suspendu. La réalité virtuelle peut être mobilisée comme moyen de préparation à la formation.
Les défis pour les formateurs
Les défis pour les instructeurs se trouvent sur plusieurs niveaux. Tout d’abord, ils ont affaire avec un public ultraqualifié, très exigeant, et en attente de formation « sur mesure ». Ceci crée un enjeu en ce qui concerne leur acceptation par les astronautes. De plus, les instructeurs/trices ne sont pas forcément les experts des systèmes auxquels ils/elles doivent former les astronautes puisqu’il est aussi demandé au formateur/trice d’être généraliste et de se déployer sur différents domaines d’une mission spatiale. Ensuite, il y a l’enjeu de la crédibilité : les instructeurs/trices ne sont jamais allés dans l’espace. Le calendrier et les impératifs des développements techniques sont parfois incompatibles et en décalage avec le planning de préparation des astronautes, ce qui oblige les formateurs à inventer. Cette indisponibilité de moyens et d’équipements demande parfois de créer des formations/entrainements aux systèmes qui ne sont pas encore terminés, ou aux procédures pas encore préparées. Tout ceci demande une capacité à filtrer les informations les plus importantes et les transmettre de façon la plus efficace. Le seul moyen de rester à jour avec les systèmes et les opérateurs et d’associer les instructeurs/trices au travail des astronautes : comme contrôleurs/euses de vol ou comme communicateurs/trices des astronautes.
À la fin de sa conférence extrêmement riche, Loredana Bessone s’est arrêtée sur l’avenir de l’exploration spatiale et les enjeux de l’ESA pour les années futures.
La conférence de Loredana Bessone montre comment nos recherches peuvent parfois fournir des bases solides pour la conception de formation (evidence-based practice), mais encore plus comment les recherches devraient également s’inspirer d’exemples de terrain fructueux et efficaces (practice-based evidence). En principe, la practice-based evidence englobe toute preuve potentiellement généralisable provenant de la pratique, de sorte à y dériver des facteurs de réussite et principes de conception.
Résumé de la conférence
The presentation will touch on some of the challenges of creating and managing astronaut and space team training programs. Astronauts work in environments which are either artificial, or alien to us. Differently than for most disciplines, an astronaut instructor has never been an astronaut. Training needs to be developed long before a person for the first time uses a system or travel to a new place, often when some of the systems or instruments to be used are still under development. Operations in space are often required months after they are trained, and the operator is rarely a specialist on what his tasks are. Training needs to be wide rather than deep on each topic, and trainers shall be effective in very short time. Unknowns in space are often caused by lack of imagination on what could happen: the lack of experience needs to be managed by lots of control. Current space systems are developed and managed by many players: space agencies, space companies, research institutes. Creating comprehensive, effective and efficient training plans in a very dynamic world, in which many parameters can and will change during the 2-3 years between the assignment to a space mission and the end of the mission requires a high level of coordination and a large flexibility in the system, the instructors, and the trainees.
La conférencière
Loredana Bessone is the Head Analogue Field Training and Exploration Testing Unit and member of Space Training Team at the European Astronaut Centre (European Space Agency, Cologne, Germany).
She holds a MS in Computer Science from the University of Turin, and a MS in Space System Engineering from the Technical University of Delft. She developed her Master Thesis at CERN, in Geneva, and joined the ESA in 1990. Since 1998 to 2017, Loredana has developed, trained and managed Instructional Technologies and Instructor Training standards and IT infrastructure for ESA Astronaut and Ground Control Personnel (GSP) training for the International Space Station (ISS). She gradually took on more types of training, and have helped to design prospective human missions to Mars as well as missions to explore lunar caves.
Since 2004, Loredana Bessone is responsible of astronaut operational skills (including outdoor and survival training) and Human Cooperative Adventure for Valuing and Exercising human behaviour and performance Skills) Spaceflight Analogue and Human Behaviour and Performance training course for astronauts from all ISS Partner Agencies, an expeditionary training course in earth underground environments. Since 2016, she has also developed in collaboration with prominent field planetary geologists a planetary geology course for ESA astronauts in earth analogue settings called PANGAEA (Planetary ANalogue Geology and Astrobiology Exercise for Astronauts), and Field Test Campaigns on Planetary Analogue environments (PANGAEA-X).
15 juin 2022