L'appareil de la pince à ultrason a attrapé une petite boule de polystyrène. © Cnes, T. De Prada, Nasa
Sciences

Expériences sans gravité : déplacer des objets sans les toucher, avec la force du son !

ActualitéClassé sous :station spatiale internationale , expérience en microgravité , Thomas Pesquet

L'idée sonne folle, mais déplacer précisément des objets sans aucun contact physique est tout à fait possible ! C'est ce que s'entraînent à faire les astronautes sur la Station spatiale internationale (ISS) en ce moment, dans le cadre de l'étude Ultrasonic Tweezers

Cela vous intéressera aussi

[EN VIDÉO] Que se passe-t-il lorsqu'un avion franchit le mur du son ?  Que se passe-t-il lorsqu’un avion supersonique franchit le mur du son ? Pourquoi se forme-t-il un petit nuage ainsi qu’une déflagration ? Quelles sont les contraintes physiques en présence ? Unisciel et l’université de Lille 1 avec le programme Kézako nous apportent des réponses dans cette vidéo. 

Dans le cadre de l’étude de l’Agence spatiale européenne (ESA) « Ultrasonic Tweezers », ou pinces à ultrason en français, les astronautes cherchent à contrôler des matériaux avec la force du son. En réalité, la manipulation sans contact existe déjà depuis 1987 sous la forme d'une pince optique. Cette technique est communément utilisée en biologie pour déplacer délicatement des cellules. Par contre, elle ne fonctionne pas sur une grande variété d'objets, d'où l'intérêt d'étudier des pinces utilisant le son. Celles-ci s'avèrent efficaces sur une multitude de tailles et de matériaux. 

Le fonctionnement des pinces acoustiques

L'appareil, tenu par Thomas Pesquet sur la photo ci-dessous, envoie sur l'objet à manipuler des faisceaux d’ultrasons, et en le rencontrant ces derniers exercent une certaine force. De cette façon, une sorte de piège est formé, et le matériau ne peut plus y échapper. En déplaçant le faisceau acoustique, qui est d'ailleurs inaudible pour l'oreille humaine, l'objet bouge aussi vers une nouvelle position, à distance, précisément, et sans aucun contact. Dans les laboratoires de l'ISS, les tests menés consistent à attraper des objets de différentes compositions, poids et formes, à les déplacer et à les relâcher. 

Sur Terre, cet exploit a déjà été réalisé, mais de façon limitée. Tout d'abord, seulement des objets très légers ont été soulevés, tels que du polystyrène. Puis cela s'est fait verticalement, à l'opposé de la force de gravité terrestre. Maintenant que ces manipulations, tout de même impressionnantes, ont été un succès, l'objectif pour les astronautes a été de les compliquer un peu : utiliser des objets plus lourds, et faire varier les directions. Dans ce contexte, ils ont par exemple réussi à manipuler des petites billes en plastique.

Exemple d'objet qui a été saisi et déplacé par les pinces à ultrason : des billes en plastique de cinq millimètres, liées entre elles. © Cnes, S. Rouquette, Nasa

Utile dans l'espace, encore plus sur Terre

Que ce soit sur Terre ou sur l'ISS, la possibilité de manipuler sans aucun contact rend la procédure bien plus sanitaire, et évite les risques de contamination. Cela s'applique aux laboratoires spatiaux et terrestres lors de procédures de recherche, mais aussi dans un contexte d’exploration spatiale lorsqu'il faut récupérer des échantillons de sol par exemple. Les avantages ne s'arrêtent pas là. Les pinces acoustiques faciliteront l'étude de substances dangereuses comme les virus (thème actuel !), les bactéries ou les produits chimiques. Enfin, cela pourra s'avérer très utile dans le domaine médical, facilitant par exemple l'administration ciblée de traitements, mais aussi le retrait par procédure non invasive des calculs rénaux, à la formation desquels les astronautes sont d’ailleurs propices.

Différentes sortes de calculs rénaux, que les pinces à ultrason pourraient permettre d'éliminer plus facilement. © Karina, Adobe Stock

---

Découvrez Fil de Science ! Chaque vendredi, dès 18h30, suivez le résumé des actualités scientifiques de la semaine, décryptées pour vous par les journalistes de Futura.

---

Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour. Toutes nos lettres d’information

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !