L’exploration
Pourquoi les astronautes flottent-ils ?
Là-haut, la gravité est presque aussi forte que sur Terre. Alors pourquoi tout flotte ?
On pourrait croire qu’il n’y a pas de gravité dans l’espace. En fait, si ! Dans la Station spatiale, la Terre attire encore presque aussi fort qu’au sol.
Les astronautes flottent parce qu’ils sont en train de tomber, tout le temps, avec leur station. Comme tout tombe ensemble, rien ne touche le sol, alors tout flotte, un peu comme quand tu sens ton ventre flotter dans un grand huit qui descend.
Mais la station va aussi très vite vers l’avant. Elle tombe donc autour de la Terre, sans jamais la toucher. C’est ça, être en orbite !
Contrairement à ce qu’on croit souvent, il y a bien de la gravité dans la Station spatiale internationale. À 400 km d’altitude, elle est encore égale à environ 90 % de celle qu’on ressent au sol.
Les astronautes flottent parce qu’ils sont en chute libre. La station, les astronautes et tous les objets à bord tombent vers la Terre ensemble, à la même vitesse. Personne n’est retenu par un sol, alors tout semble flotter. C’est ce qu’on appelle l’impesanteur.
Pourquoi la station ne s’écrase-t-elle pas ? Parce qu’elle file à environ 28 000 km/h à l’horizontale. Pendant qu’elle tombe, la surface de la Terre, qui est ronde, se dérobe sous elle. Elle tombe donc en permanence autour de la Terre, dont elle fait le tour en à peu près une heure et demie. C’est le principe d’une orbite.
L’expression « apesanteur » est trompeuse. À l’altitude de la Station spatiale internationale, environ 400 km, l’accélération de la pesanteur vaut encore près de 8,7 m/s², soit environ 90 % de sa valeur au sol. Ce que vivent les astronautes est l’impesanteur : l’absence de sensation de poids, due à la chute libre.
Notre sensation de poids ne vient pas directement de la gravité, mais de la réaction du sol ou du siège qui nous empêche de tomber. En chute libre, tous les objets subissent la même accélération, quelle que soit leur masse : c’est l’universalité de la chute des corps, déjà discutée par Galilée. La station et son contenu tombent ensemble ; aucune force de contact ne s’exerce, et tout flotte. Einstein fit de cette équivalence entre chute libre et absence de gravité locale le point de départ de la relativité générale, qu’il qualifia de « pensée la plus heureuse » de sa vie.
Reste à comprendre pourquoi la station ne retombe pas. Newton l’avait imaginé avec son célèbre boulet de canon tiré du sommet d’une montagne : plus il part vite, plus il retombe loin. À environ 7,7 km/s, soit près de 28 000 km/h, la courbure de sa trajectoire épouse celle de la Terre. La station effectue ainsi environ 16 tours par jour, un toutes les 92 minutes.
On peut reproduire l’impesanteur sur Terre lors de vols paraboliques, comme ceux de l’Airbus « Zero G », qui offrent une vingtaine de secondes de chute libre à chaque parabole.
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