Subventions et contributions gouvernementales

Les vols spatiaux sont rudes : les astronautes sont exposés aux radiations et à la microgravité,, isolés et confinés pendant des semaines et des mois. Finalement, leur cognition, leurs sensations, leurs mouvements et leur coordination changent,, affectant leurs performances. Nous étudierons des images cérébrales d'anciens astronautes pour déterminer comment leur santé cérébrale a été affectée par le vol spatial à l'aide de méthodes que l'équipe de recherche a mis au point pour suivre les effets du vieillissement. Une meilleure compréhension de l'impact des voyages spatiaux permettra de mieux évaluer l'effet des contre-mesures, qui pourraient être appliquées ici sur Terre à différentes populations cliniques, y compris les patients atteints de dégénérescence cérébrale telle que la maladie d'Alzheimer.

L'atrophie des muscles squelettiques est un problème de santé pour les humains sur Terre et pour les astronautes impliqués dans les vols spatiaux en raison de la diminution de la taille et de la force musculaire qui augmente la fatigabilité et la fragilité. Le succès des vols spatiaux de longue durée est en partie limité par les problèmes de santé et les risques pour les astronautes impliqués dans ces missions. L'objectif de ce projet est de : i) mieux comprendre comment se produit l'atrophie musculaire ; et ii) éventuellement concevoir de nouvelles interventions thérapeutiques pour contrer l'impact dévastateur de l'atrophie sur Terre et dans l'espace.

Ce projet donne l'occasion à de jeunes Canadiens talentueux de s'engager dans la recherche en utilisant des informations déjà recueillies. L'équipe de recherche répondra à de nouvelles questions sur le lien entre la fonction des vaisseaux sanguins et la santé du cerveau. Le projet est conçu pour déterminer dans quelle mesure les vaisseaux sanguins cérébraux adoucissent les impulsions provenant du cœur. L'équipe testera également si la routine d'exercice d'un astronaute protège son cerveau. Les résultats permettront de mieux comprendre le lien entre la santé des vaisseaux sanguins et la cognition chez les personnes âgées sur Terre, et aideront à protéger les astronautes lors de futures missions, qui s'étendront sur de plus longues durées et plus loin dans l'espace.

Les astronautes perdent rapidement leur masse osseuse lorsqu'ils sont dans l'espace. Certains os peuvent récupérer après leur retour sur Terre, mais la structure osseuse peut être modifiée de façon permanente. Les extrémités des os longs sont constituées d'os poreux reliés par de fines tiges et des plaques appelées trabécules. Lorsque l'os est perdu, les trabécules s'amincissent et se séparent les unes des autres, ce qui réduit la résistance de l'os. Grâce aux progrès de l'imagerie osseuse à haute résolution, nous pouvons désormais mesurer l'os à une échelle plus fine qu'un cheveu humain et évaluer les modifications des trabécules individuelles. Cette étude découvrira comment les trabécules individuelles changent en réponse à la microgravité et si ces structures se rétablissent après leur retour sur Terre.

Les relevés de galaxies constituent une ressource clé pour la cosmologie observationnelle, avec le potentiel de fournir les réponses à de nombreuses questions fondamentales de la physique moderne. La mission Euclid dirigée par l'ESA, dont le lancement est prévu au début de l'année 2023, fournira une étude d'un ordre de grandeur plus important que les études de galaxies actuelles et avec des niveaux de problèmes systématiques beaucoup plus faibles grâce à ses observations spatiales. Cette subvention est conçue pour exploiter les positions clés de leadership occupées par le PI au sein d'Euclid, pour aider à mesurer le taux d'expansion cosmologique entre les décalages vers le rouge 0,9 et 1,9, en testant l'énergie sombre. Des mesures complémentaires de la croissance des structures permettront de tester la théorie de la gravité d'Einstein sur les plus grandes échelles possibles. La dépendance à l'échelle du signal de regroupement sera utilisée pour mesurer les masses des neutrinos par le biais de leurs effets sur l'univers primitif, et pour établir des contraintes sur l'évolution des galaxies et de la structure sur des échelles de temps cosmologiques. Cette subvention permettra à un groupe de chercheurs en début de carrière de travailler au cœur du Consortium Euclid. En outre, elle permettra à ces scientifiques d'acquérir les compétences clés requises pour un certain nombre d'orientations professionnelles futures.

La mission étendue Kuiper (KEM) de la NASA New Horizons (NH) est une extension de la mission à Pluton. Outre le récent survol de l'objet Kuiper (KBO) 2014 MU69, pendant la phase KEM, New Horizons profite de sa position dans la ceinture de Kuiper pour recueillir des observations d'objets distants de la ceinture de Kuiper sur une large gamme d'angles de phase. Cette tâche serait impossible depuis la Terre. Le KEM répond directement à la priorité PGGP-01 du Plan canadien d'exploration spatiale (ACES).

Les vaisseaux spatiaux en apesanteur utilisent des réservoirs de carburant pour contenir les mélanges de fluides nécessaires à leur propulsion. En apesanteur, ce fluide se réoriente pour minimiser son énergie thermodynamique et peut prendre des formes inconnues à l'intérieur du réservoir. De ce fait, guider le carburant de la manière recherchée vers les propulseurs d’un vaisseau spatial reste un défi technique. Pour contourner l’incertitude associée à l’approvisionnement en carburant des propulseurs, les réservoirs sont délibérément plus grands pour pouvoir contenir du carburant supplémentaire, en plus des autres dispositions nécessaires pour forcer le carburant vers les propulseurs. Les réservoirs de carburant plus grands et les composants additionnels permettant de fournir du carburant fluide sur demande entraînent une augmentation de la masse, du volume et du poids des systèmes de propulsion spatiale et des coûts globaux de la mission.

Le développement de la charge utile proposée est axé sur le prototypage, la mise à l’essai et la démonstration d'une technologie spatiale innovante pour atténuer les inconvénients des réservoirs de carburant actuels des engins spatiaux, en concevant de nouveaux réservoirs de carburant qui guident automatiquement le carburant vers les emplacements souhaités dans le réservoir. La technique hypothétique de transport passif de liquide permettra donc aux réservoirs de carburant des engins spatiaux d'être plus petits, plus légers et moins encombrants, ce qui réduira les coûts associés à la conception, au lancement et à l'exploitation.

L’astrobiologie et la recherche de signes de vie dans notre système solaire sont un axe majeur de l’exploration planétaire. Dans les décennies à venir, les recherches en matière d’astrobiologie se concentreront principalement sur Mars, Europe et Encelade, qui se caractérisent par des températures extrêmement froides. Dans ce contexte, le complexe de lacs sous-glaciaires de l’île Devon, qui a été découvert en 2018 et qui est situé à environ 600 m sous la calotte glaciaire de Devon dans l’Arctique canadien, est le premier complexe de lacs sous-glaciaires hypersalins jamais découvert, avec des températures estimées à ~-12 °C et une salinité de ~14 % (4,5 fois supérieure à celle des océans). Ces conditions font en sorte que cette masse d’eau sous-glaciaire est l’un des environnements les plus hostiles sur Terre, mais aussi l’analogue connu le plus proche des habitats extraterrestres présumés exister sur Mars (lacs souterrains, lignes de pente résiduelle), Europe (océan souterrain) et Encelade.

Ce projet sera la première phase d’un programme qui devrait à terme permettre d’accéder aux lacs sous-glaciaires de l’île Devon et d’y prélever des échantillons. Il offrira une formation et un mentorat d’excellente qualité au personnel hautement qualifié canadien grâce à des interactions synergiques au sein d’une équipe multidisciplinaire dans le cadre d’un projet dont les volets ont été intégrés, y compris la caractérisation du site, la mise au point d’instruments et l’avancement de nouvelles technologies, la réalisation d’essais sur un site analogue très fidèle et la découverte éventuelle de nouveaux écosystèmes microbiens. La tarière à glace et les instruments de détection de la vie pourraient être robotisés et intégrés aux futures missions d’exploration planétaire en les fixant aux plateformes de rovers de surface.

En outre, compte tenu de leur robustesse et de leur portabilité, ces systèmes peuvent être utilisés dans le secteur industriel pour la détection sur le terrain et l’identification de microorganismes dans des environnements extrêmes éloignés, ainsi que dans les milieux de soins de santé. Ils peuvent servir à poser rapidement des diagnostics cliniques, à assurer la biosurveillance et la salubrité des aliments ainsi qu’à effectuer des analyses environnementales, notamment la surveillance, la détection et l’identification des agents pathogènes durant les épidémies dans des régions éloignées.

Pour cartographier clairement de petits objets distants dans l’espace, tels que des trous noirs dans des galaxies voisines, les astronomes pointent leurs radiotélescopes partout dans le monde vers le même endroit dans le ciel. Plus tard, ils combinent les formes d’ondes lumineuses enregistrées à l’aide de logiciels sur des ordinateurs puissants, générant un motif d’interférence qui peut être utilisé pour cartographier l’objet distant, comme s’il était observé avec un télescope de la taille de la Terre.

L’expérience d’interférométrie à très longue base par ballon atmosphérique (BVEX) a pour but de démontrer qu’un télescope suspendu à un ballon stratosphérique à haute altitude peut être utilisé comme station d’interférométrie. Les ballons stratosphériques fonctionnent à une altitude supérieure à 99,5 % de l’atmosphère terrestre ; ils devraient donc être idéaux pour observer la lumière à haute fréquence nécessaire pour résoudre les ombres des trous noirs plus éloignés. Pour atteindre cet objectif, l’expérience BVEX utilisera un système GPS et des accéléromètres pour suivre la position tridimensionnelle d’un petit radiotélescope à une résolution sans précédent.

Ce projet permettra de démontrer l’interférométrie par ballon stratosphérique à des longueurs d’onde centimétriques, et donnera l’opportunité à des étudiants de mettre en pratique leurs compétences dans les domaines des missions spatiales et de l’interférométrie, ce qui servira d’entraînement à une nouvelle génération hautement qualifiée de scientifiques, d’ingénieurs et de professionnels dans les secteurs de la haute technologie et de l’aérospatiale. Les résultats obtenus au cours de cette expérience pourront être utilisés dans le futur pour lancer des projets similaires, ou y donnant suite.

Le déclin de la santé musculosquelettique est courant chez les personnes âgées et chez les astronautes revenant de missions spatiales prolongées. Ce projet a principalement pour objet d’évaluer si la technologie sans fil de restriction du débit sanguin (RDS) mise en œuvre par les services de télésanté peut devenir un outil de premier choix pour la pratique et la surveillance des exercices dans des environnements éloignés, comme les zones rurales et l’espace. L’objectif premier de ce projet est de déterminer et d’optimiser l’efficacité de la technologie RDS pour préserver la santé des personnes âgées physiquement inactives et des adultes grabataires hospitalisés à long terme, et de déterminer s’il est possible d’utiliser cette technologie à distance. L’entraînement RDS, qui combine des exercices de faible intensité avec une occlusion du débit sanguin, est une méthode qui s’est montrée sûre et efficace pour améliorer la santé musculosquelettique. La technologie RDS, qui est récemment passée au sans-fil, est devenue abordable. De plus, l’entraînement RDS à distance peut être réalisé dans des espaces restreints, comme des lits d’hôpitaux ou des capsules spatiales, et s’appuie sur de petits équipements et des entraînements de faible intensité. Les individus se trouvant dans des environnements difficiles d’accès, comme les zones rurales éloignées ou l’espace extra-atmosphérique, ne peuvent pas toujours bénéficier d’entraînements en présentiel. Les exercices ainsi que la réhabilitation/rééducation à distance ont prouvé que la télésanté peut être une manière efficiente de fournir des modules d’entraînement.
Ce projet optimisera donc l’utilisation de la technologie RDS sans fil avec la télésanté pour offrir un entraînement RDS à distance afin d’améliorer la santé musculosquelettique des astronautes et des Canadiens en général. Il permettra également à la prochaine génération de chercheurs canadiens d’acquérir une expertise en matière d’entraînement RDS et d’influer sur le développement futur de la conception des missions spatiales et de la rééducation à la suite de lésions musculosquelettiques. Les Canadiens bénéficieront d’une technologie et d’une technique d’entraînement leur permettant de récupérer potentiellement plus rapidement et plus efficacement à la suite de blessures musculosquelettiques.