Savez-vous que les astronautes de la Station spatiale internationale (ISS) subissent environ 90% de l’accélération gravitationnelle que nous ressentons à la surface de la Terre ? Cela peut sembler étrange, d’autant plus que lorsque nous les regardons, ils sont toujours en train de flotter. Bien qu’il soit tentant de dire qu’il n’y a pas de gravité dans l’espace, c’est clairement très loin de la vérité, alors pourquoi flottent-elles1?
Sur Terre, nous sommes tirés vers le bas vers la Terre à 9,81 mètres par seconde au carré, ce qui signifie que si nous n’étions pas pressés contre le sol, notre vitesse augmenterait de 9,81 mètres par seconde chaque seconde ! C’est ce qu’on appelle la chute libre. On peut en faire l’expérience pendant la phase initiale d’un saut en parachute, pendant les turbulences dans un avion ou en descendant une partie abrupte d’une montagne russe. En prenant une bouteille d’eau et en y perçant des trous, on peut comprendre pourquoi les astronautes sont en apesanteur. La bouteille et l’eau sont soumises à la gravité de la Terre. Lorsque la bouteille est maintenue immobile, l’eau tombe par les trous car la gravité l’attire vers le bas. Puis, lorsque la bouteille est relâchée, elles sont toutes deux tirées vers le bas à la même vitesse. Sans aucune différence d’accélération entre elles, l’eau flotte joyeusement à l’intérieur de la bouteille et ne sort pas du tout par les trous.
C’est en fait ce qui arrive à ces astronautes. Quand quelque chose est en orbite autour de la Terre, il est tiré vers le bas par la force de gravité. Pour l’ISS, cela représente environ 9 mètres par seconde au carré ! Si l’ISS ne se déplaçait pas au-dessus de la Terre, elle tomberait à la surface en moins d’une heure. Cependant, l’astronaute Scott Kelly, qui n’était à bord que depuis un an, n’a pas connu une chute vertigineuse. C’est parce que l’ISS ne reste pas immobile. Pas même un peu.
L’ISS va à environ 17 000 mph, ce qui représente plus de 10 fois la vitesse d’une balle. C’est tout à fait nécessaire, car lorsque la gravité tire l’ISS vers la surface, la station spatiale s’est déplacée suffisamment loin pour manquer la surface. Cet équilibre est très précaire. Si l’ISS allait plus vite, elle s’éloignerait à chaque fois de la Terre et s’échapperait dans l’espace. Si elle allait plus lentement, elle se rapprocherait constamment de la Terre, ce qui n’est pas ce que nous voulons2.
Comment les astronautes s’entraînent-ils pour s’habituer à cela ? Reprenons la démonstration de la bouteille d’eau. Prenez une seconde pour réfléchir : que se passerait-il si, au lieu de laisser tomber la bouteille d’eau, nous la lancions en l’air ? Jetons un coup d’œil!
Alors que vous pourriez penser que l’eau sortira en montant et restera à l’intérieur en descendant, il s’avère au contraire que l’eau reste à l’intérieur de la bouteille à partir du moment où elle est libérée de la main. Cela signifie qu’elle est également en chute libre pendant qu’elle monte, ce qui semble étrange, mais l’eau et la bouteille sont toutes deux soumises à la même gravité, sans autre force extérieure, pendant le même temps. Pour entraîner les astronautes, on fait la même chose, mais avec un airp
lane. Cet avion, astucieusement et désagréablement connu sous le nom de comète à vomi, s’envole puis se déplace dans les airs, ce qui lui permet de continuer à monter selon une trajectoire similaire à celle de la bouteille. Puis, avant qu’elle ne touche le sol, les pilotes se relèvent et s’envolent un peu avant de répéter le processus. Comme vous pouvez l’imaginer, c’est assez pour rendre n’importe qui un peu mal à l’aise3.
1Image : Satoshi Furukawa flotte à bord de l’ISS. Crédit photo : NASA
2C’est un vrai problème. L’ISS ralentit légèrement en raison des limites de l’atmosphère terrestre. En conséquence, ils utilisent des propulseurs pour reprendre de la vitesse environ une fois par mois!
3Image : Trajectoire de la comète Vomit. Courtesy of NASA
Written By : Scott Alton