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Après une sévère campagne de tests sur chaque sous-système indépendamment du projet MELiSSA, y compris des logiciels de contrôle, la phase terrestre de l’expérience Biorat a été réalisée au cours de l’année 2000. Par exemple, le test du photobioréacteur rotatif : dans l’espace, la rotation du système mimera la situation en microgravité ; le système de rotation a pour rôle de créer un champ centrifuge qui « recrée » de la gravité pour permettre la séparation des phases gaz et liquide (voir Sujet 3). Mais, sur Terre, le système de rotation est mal adapté et l’on doit travailler à grande vitesse de rotation, 300 à 400 tours par minute, pour obtenir un biofilm sur la paroi externe du bioréacteur.
On réalise des cultures discontinues de Spirulina platensis à différentes intensités lumineuses incidentes pour comparer les prédictions du modèle mathématique sur les vitesses de production de la biomasse et du dioxygène à des résultats expérimentaux.
Le réacteur est ensuite testé en fonctionnement continu (comme dans la future expérience), c’est-à-dire avec alimentation en milieu et soutirage de la biomasse produite. On réalise alors des « échelons » d’intensité lumineuse (on change brutalement sa valeur) pour regarder expérimentalement comment évolue la production de dioxyde de carbone et pour comparer avec le modèle qui servira de loi de commande pour le photobioréacteur.
La souris « Kristoff » pendant les tests du compartiment consommateur
 © ESA courtesy |
L’objectif était de maintenir sans ennui et sans dérive le système clos sur les gaz contenant deux souris pendant au moins trois semaines, ce qui avait été jugé significativement démonstratif de la réussite du projet, aussi bien au niveau de la conception que de l’approche par modèles de connaissance. L’expérience s’est bien déroulée (voir ci-dessous graphiques des résultats) puisque, pendant 21 jours, la teneur en oxygène est restée stable à la valeur de la consigne, soit 20 % dans le compartiment consommateur. De même, les autres variables régulées sur le compartiment consommateur sont restées parfaitement stables à leurs valeurs de consigne.
Évolution de la teneur en dioxygène et de l’intensité lumineuse au cours de l’expérience
On peut voir en noir l’évolution de la teneur en dioxygène mesurée dans le compartiment consommateur en boucle gaz entièrement close. Cette teneur reste très proche de la valeur consigne de 20 % malgré de fortes variations d’activités métaboliques des souris. On peut avoir une idée de ces variations en regardant la courbe grise qui représente l’évolution de l’intensité lumineuse envoyée sur le réacteur calculée par le logiciel de contrôle (elle varie de 0 à 115 W/m2, le maximum permis par l’installation).
Évolutions de la pression régulée (courbe supérieure) et de la teneur en dioxyde de carbone non régulée (courbe inférieure) dans le compartiment consommateur au cours de l’expérience Biorat
Attention ! On ne peut pas parler de pression atmosphérique car on est en circuit fermé et la pression est régulée justement à la valeur de consigne de 1 013 hPa (que l’on a fixée à une atmosphère).
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