Les modèles de la science fiction et l'avenir de l'homme dans l'espace
La gravité artificielle :
Dans de nombreux films de science-fiction, les vaisseaux spatiaux sont équipés de gravité artificielle afin d'avoir la possibilité de marcher dedans. La plupart du temps, elle est visualisée comme un anneau en rotation autour du vaisseau. Grâce à cette rotation, une force centrifuge et une force centripète sont créées permettant d'imiter la gravité terrestre.
Vaisseau Endurance d'Interstellar. On peut voir autour de ce vaisseau cette anneau qui est en rotation.
Mais comment cela peut-il marcher ?
Sur le schéma ci-dessous, nous pouvons voir les différentes forces exercées sur un vaisseau spatial avec une roue en rotation. Ici, ce qui nous intéresse, c'est l'utilisation de la force centrifuge qui permet de simuler une gravité terrestre. Le schéma est composé d'un anneau en rotation, d'un point central qui reste tout le temps statique et d'un pylône reliant le centre à l'anneau. A noter que le point central peut être connecté à d'autres modules dans un vaisseau. L'homme est ici représenté par un rond bleu clair.
Schéma des forces exercées sur un vaisseau spatial avec une roue en rotation
L'étape principale consiste à mettre en rotation l'anneau, c'est-à-dire en lui donnant une certaine vitesse en radiant par seconde. Ainsi, on va pouvoir créer une force centripète et une force centrifuge. La force centripète va permettre d'attirer l'Homme vers le centre, soit le centre de l'anneau en rotation. Quant à la force centrifuge, elle sera de sens opposé à la force centripète, soit vers l'extérieur du vaisseau, ce qui va permettre à l'Homme d'avoir une impression d'être plaqué contre la paroi de l'anneau, soit le sol où il marche. Cette sensation n'est dû seulement au faites qu'il est également en rotation avec l'anneau, mais si la vitesse de rotation de cet anneau est suffisante et le rayon de l'anneau également, alors on peut créer une force d'attraction assez importante pour reproduire celle senti sur Terre. C'est ce que l'on appelle la gravité artificielle. Pour produire ce mouvement de rotation, des propulseurs (ioniques par exemple) peuvent être installés à l'extérieur de la station spatiale.
La vitesse de rotation est la clé de la réussite. En effet, si la vitesse de l'anneau est trop faible, cela ne produirait pas une force suffisante alors qu'au contraire, si la vitesse est trop élevée, cela produirait un effet de gravité bien trop important. Une gravité trop forte est potentiellement dangereuse pour l'organisme !
La seconde étape consiste bien évidemment à conserver cette vitesse de rotation et à la garder la plus stable possible.
Dans un vaisseau spatial conçu pour produire une gravité artificielle, vous vous promèneriez perpendiculairement au “mur” auquel vous êtes collé et parallèle à ce qui serait le sol. En gros, la paroi devient le sol et le sol devient la paroi interne du vaisseau. Voilà à quoi nous aurions droit !
Gif animé de la gravité articielle par rotation d'un anneau dans un vaisseau spatial.
Source : scène mythique de 2001 - l'odyssée de l'espace
Est ce que cela existe déjà de nos jours ?
A vrai dire, oui, la gravité artificielle existe réellement. La Nasa a réussi à en reproduire les effets sur Terre grâce à un appareil en rotation. Voici la preuve en vidéo :
Mais pourquoi n’avons-nous pas encore construit un vaisseau spatial possédant cette technologie ?
Parce qu'il y aurait un problème de taille pour l'anneau !
Selon John Page, spécialiste en conception aérospatiale à l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (Australie), l’ampleur d’un tel engin poserait quelques problèmes :
"Plus le vaisseau spatial est petit, plus vite il doit tourner. Si vous devez générer de la gravité, il faut que ce soit fait avec un très grand vaisseau qui tourne très lentement. Plus grand est le disque, plus lentement vous avez à le faire pivoter. De plus, cela sera désorientant si votre navire dispose de quelques fenêtres."
En effet, il n'a pas totalement tort. Si le vaisseau est petit, l'anneau pourra lui aussi être de taille réduite sauf qu'il devra tourner à une très grande vitesse, ce qui pour l'homme est inconcevable. Déjà sur Terre, en tournant sur soi-même, on ressent des effets de désorientations et de nausées, mais dans l'espace, ces effets seront accentués car la vitesse sera plus grande. Il faut donc des vaisseaux de grande taille.
Mais cela ne reste pas impossible. La science pourrait bien permettre l'émergence d'une telle technologie. Il faut bien penser que réaliser un voyage de longue distance obligera l'équipage à avoir une gravité artificielle. De plus, vues les contraintes posées par la vie dans l'espace, comme vous pourrez le lire dans notre partie II, il est fort possible, voir inconcevable que l'avenir de l'homme dans l'espace ne se fasse pas sans gravité artificielle.