Les astronautes flottent dans l’ISS grâce à l’apesanteur, vrai ou faux ?

Découvrez le podcast à l'origine de cette retranscription dans Science ou Fiction. © Futura

Nous y voilà : nous sommes à plus de 100 kilomètres au-dessus du niveau de la mer, c'est ce que l'on appelle l'espace. C'est cette grande étendue qui nous sépare des astres, ou, plus généralement, qui sépare les astres les uns des autres. Pour nous, l'espace se situe au-delà de notre atmosphèreatmosphère terrestre.

L'espace et sa conquête

On y trouve des étoiles, des planètes, des galaxies, des trous noirs ou encore des astéroïdes, qui évoluent... dans le vide ! Eh oui, il est admis depuis des années que l'espace est essentiellement composé de vide. Alors, malgré cela, la lumière est quand même capable de s'y propager, et les forces gravitationnellesforces gravitationnelles qui existent permettent aux planètes de se déplacer. C'est parce qu'aucun de ces deux éléments n'a besoin d'un support matériel pour faire sa vie. Bref, on a donc tout un tas de composés impressionnants et passionnants autour de nous. Et d'ailleurs, l'espace a justement toujours passionné et intrigué les humains ! C'est ainsi que fut lancé le premier objet artificiel en orbite autour de la Terre : SpoutnikSpoutnik, envoyé dans l'espace en 1957, par les Soviétiques. Un simple satellite qui a stupéfié le monde entier. Ben oui, aujourd'hui ça nous semble peut-être un peu banal, mais à l'époque, un satellite qui tourne autour de la Terre et dont on peut entendre le bip-bip sur sa propre radio, c'est à peine croyable ! Une vraie course à l'espace se lance alors, opposant les États-Unis et l'Union soviétique. Pas de bol pour les Américains, les Russes seront un peu plus rapides pour envoyer le premier Homme dans l'espace. En 1961, Youri GagarineYouri Gagarine fait ainsi un voyage de presque deux heures dans l'espace, et il en prend plein la vue. Son retour sur Terre est un peu moins fun puisque quelques erreurs de calcul ayant été faites, il n'a pas du tout atterri à l'endroit prévu. Ce héros international n'a donc pas eu l'accueil auquel il s'attendait puisque c'est une paysanne et sa petite-fille, qui travaillaient dans un potager du coin, qui l'ont retrouvé ! Et comment vous parler de la conquête spatiale sans parler du triomphe des Américains cette fois, avec le premier Homme sur la Lune en 1969 ! Pour en savoir plus à propos du voyage de Neil ArmstrongNeil Armstrong et son équipe, n'hésitez pas à aller écouter notre épisode sur le sujet. 

L'ISS, c'est quoi ?

Bon et alors l'ISS dans tout ça ? C'est quoi, ça sort d'où, et ça sert à quoi ? La Station spatiale internationaleStation spatiale internationale, ou ISS (International Space Station, en anglais), c'est tout simplement la plus grande constructionconstruction humaine jamais mise en orbite. C'est un projet de la NasaNasa qui est né dans les années 1980. Ça faisait déjà plusieurs décennies qu'il était question de mettre au point une station dans l’espace, qui serait occupée de manière permanente, pour mener diverses études scientifiques. La construction a débuté à la fin des années 1990, et est arrivée à sa configuration actuelle environ dix ans plus tard. Aujourd'hui, elle mesure plus de 100 mètres de long, 75 mètres de large et pèse 400 tonnes. Ouais, c'est un beau bébé. Si vous voulez savoir où elle se trouve, eh bien, au-dessus de vous. Plus précisément, elle tourne autour de la Terre à une hauteur comprise entre 370 et 460 kilomètres, soit la distance qui sépare Paris de Lyon, en gros. Eh oui, ça peut surprendre, mais vous n'êtes théoriquement qu'à quatre heures de voiturevoiture de l'ISS... si tant est que votre voiture avance à la verticale. Et autre info assez étonnante, chaque jour, la station fait seize fois le tour de la Terre. L'équipage peut donc assister à autant de levers et couchers de SoleilSoleil. Si vous voulez en savoir plus sur l'ISS, je ne peux que vous conseiller d'aller chercher des vidéos de Thomas Pesquet sur InternetInternet. Notre astronauteastronaute français s'est prêté plusieurs au jeu des questions/réponses pour les médias. Et il explique assez bien ce qu'il vit ! Et vous l'aurez peut-être compris, la station passe aussi au-dessus de chez vous. Si ça vous intéresse, plusieurs sites Internet indiquent son trajet, comme par exemple SpotTheStation, qui permet de savoir où la station était il y a 90 minutes, et où elle sera dans les 90 prochaines. C'est un objet lumineux et lent et c'est assez impressionnant de le voir passer au-dessus de notre tête. D'ailleurs, avec un télescopetélescope ou une paire de jumelles assez puissantes, vous devriez même pouvoir distinguer au moins ses panneaux solaires, voire d'autres détails plus petits. Mais allez, il est temps de continuer notre voyage et de monter à bord ! Le voyage de la Terre jusqu'à la station dure généralement six heures environ. Mais selon les vaisseaux utilisés pour y accéder, certaines expéditions ont pu mettre jusqu'à trois jours ! Au contraire, en octobre 2020, l'équipage a battu le record de trois heures et trois minutes pour faire ce trajet. Ils n'ont pas traîné !

Dans l'ISS, les astronautes sont-ils soumis à l'apesanteur ou à l'impesanteur ? © tawatchai07, Freepik

Apesanteur, pesanteur ou impesanteur ?

Maintenant que nous y sommes arrivés, prenons un temps pour observer si on flotte. Eh oui, tout flotte ici, y compris les objets qui ne sont pas attachés aux parois ! Ça doit donc être l'effet de l'apesanteur sur nous. Logique ! Oui hein, quelque chose vous chiffonne vous aussi ? Et c'est bien normal. Il y a un petit souci de vocabulaire dans ce qu'on se raconte là. Alors je vous propose que l'on étudie la différence entre apesanteur, pesanteur, et l’impesanteur. Allez on va éclaircir tout ça. Ce que l'on appelle pesanteur, en physiquephysique, c'est ce qui détermine votre poids. Attention, pas votre massemasse hein ! Alors oui, je sais, on utilise les deux termes de manière un peu interchangeable, mais en fait, ce sont deux choses bien différentes. Votre masse, elle est conditionnée par le nombre d'atomesatomes que votre corps contient à un moment donné. On la mesure en grammes (g minuscule) et que vous la mesuriez sur la Terre ou sur la LuneLune, elle reste la même. « Oui, mais, me direz-vous, pourquoi notre corps pèse moins lourd sur la Lune alors ? » Eh bien justement, ça, c'est la faute du poids ! T'en fais pas, tu vas voir, c'est simple.

Comme vous le savez, la Terre est un énorme objet, qui exerce sur nous une force d'attraction. Notre corps a donc envie d'accélérer vers son centre, un peu comme un aimantaimant veut en rejoindre un autre, mais il est arrêté dans sa course par le sol. C'est cela qui nous donne cette sensation de pesanteur. La force de votre corps qui tente d'aller vers le centre de la terre, versus la force du sol qui vous en empêche. Sur la Lune, c'est pareil, sauf que comme elle est plus petite et moins massive, l'effet est moins important, et on a l'impression de se sentir plus légers en comparaison. Pour en revenir à notre histoire de poids, sur Terre, notre point de référence, la pesanteur est d'1 G (majuscule cette fois, comme ceux qu'on ressent en voiture). Du coup, comme le poids, c'est la masse fois la pesanteur, ben on a tendance à utiliser poids et masse de manière un peu interchangeable vu qu'ils ont la même valeur. Mais sur la Lune, votre masse restera évidemment la même, vous aurez toujours le même nombre d'atomes, mais votre poids, lui, sera divisé par 6 ! Puisque la pesanteur est d'environ un sixième celle de la Terre. C'est clair ?  Super ! Alors on continue. Si on parle d'apesanteur maintenant, vous devriez donc avoir compris qu'il s'agit de l'exact opposé : l'absence de force d'attraction. Si vous vous lancez dans une longue chute libre, à vitessevitesse constante et sans ressentir la frictionfriction de l'airair, pour peu que vous fermiez les yeuxyeux, vous serez incapable de dire dans quelle direction votre corps se déplace ni même s'il est en train de tomber. Pas d'accélération, rien qui ne vous bloque, pas de ventvent pour vous indiquer votre direction : vous aurez juste l'impression de flotter, et c'est ça qu'on appelle l'apesanteur (L apostrophe). Ah ben non, justement, l'apesanteur et la pesanteur, ce n'est pas pareil. D'ailleurs, pour en finir une bonne fois pour toutes avec la confusion, on préfère maintenant le terme d'impesanteurimpesanteur. Comme ça, plus de risque de se tromper.

Alors d'après vous, on est dans quelle situation dans le cas de l'ISS ? Pesanteur ou impesanteur ? La deuxième option. Il est bien question d'impesanteur quand on parle du comportement du corps ou des objets à bord de la Station spatiale internationale. Mais attention, ça ne veut pas dire que les astronautes ne subissent pas les forces d'attraction de la Terre ! Au contraire, ils tombent en permanence vers elle, mais au lieu de tomber en ligne droite vers son centre, ils sont aussi entraînés par la force inertielle de l'ISS qui, elle, tente d'aller tout droit. Donc, d'un côté, on la force d'accélération de la Station spatiale qui essaie d'avancer et de l'autre on a la force gravitationnelle de la planète qui tire la station vers elle et la maintient en orbite. Les deux forces se compensent, et à l'intérieur de l'ISS, on a la sensation d'être en impesanteur. Plus spécifiquement, on parlera de micropesanteur dans le cas où les forces d'inertieinertie et de gravitégravité se compensent. C'est la même que l'on croise lors des vols dits « zéro G ». L'avion monte en flèche pour donner une accélération à votre corps, puis il ralentit soudainement avant de redescendre en piqué. Pendant une courte période, l'accélération de votre corps et la gravité se compensent, et vous vous retrouvez à flotter joyeusement dans la cabine.