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La vie en chute libre

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Ken Tapping, le 6 février 2008

Dans le ciel, cette semaine...

> Mars reste en évidence dans la partie australe du ciel nocturne.

> Saturne se lève vers 19 h tandis que Jupiter et Vénus apparaissent assez près l'une de l'autre autour de 6 h.

> Nouvelle lune le 6 février.

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Combien de fois avez-vous lu ou entendu dire que les astronautes flottent dans leur cabine quand ils tournent autour de la Terre parce que la gravité n'existe pas dans l'espace? Rien n'est plus faux. La gravité est omniprésente dans l'Univers. Imaginez quelles forces gravitationnelles doivent s'exercer pour maintenir la Lune en orbite autour de la Terre, ou notre planète autour du Soleil. Sans compter celles nécessaires pour garder ensemble les éléments qui composent notre galaxie. D'accord. Mais, dans ce cas, pourquoi les astronautes flottent-ils en l'air comme s'ils ne pesaient qu'une plume quand la navette ou la station spatiales tournent autour de la Terre?

Imaginez que l'on construise une tour de 1000 kilomètres de hauteur, que vous grimpiez au sommet et sautiez dans le vide. Qu'arriverait-il? La réponse est : exactement ce qui se produirait si vous sautiez du haut de la tour Eiffel. Vous ne prendriez simplement qu'un peu plus de temps avant de heurter le sol. À présent, imaginez que cette tour soit assez solide pour qu'on hisse un gros canon à son sommet, que vous bourriez le canon de poudre, y placiez un boulet, pointiez à l'horizontale et tiriez. Le boulet filerait d'abord tout droit, puis, à cause de la gravité exercée par la Terre, infléchirait sa course vers le bas jusqu'à ce qu'il finisse par toucher le sol. Chargez le canon de nouveau, cette fois avec considérablement plus de poudre. Tirez. Le boulet se rendra beaucoup plus loin avant de tomber. Plus il y aura de poudre dans le canon, plus la distance franchie en ligne droite sera grande avant que le boulet percute le sol.

Rappelez-vous : la Terre n'est pas plate. Il s'agit d'une sphère. On pourrait donc mettre assez de poudre dans le canon pour que le boulet emprunte une trajectoire qui ne le ramènerait jamais au sol. Quand sa course s'infléchirait, le sol sous lui s'incurverait également, si bien que le boulet ne reviendrait jamais sur Terre. Il tomberait « autour ». Il serait en orbite.

Puisqu'on ne peut fabriquer de canon aussi puissant et puisqu'il n'existe pas de tour de 1000 kilomètres de hauteur, l'être humain utilise des fusées. Une fusée accomplit deux choses : elle soulève l'engin spatial hors de l'atmosphère et elle lui imprime une vitesse horizontale suffisante pour que la courbure de sa trajectoire épouse celle de la Terre. La raison pour laquelle les astronautes flottent dans leur cabine est qu'ils tombent avec leur vaisseau ou leur station. À vrai dire, la meilleure description qu'on puisse donner d'un engin spatial en orbite ou d'astronautes en apesanteur consiste à dire qu'ils sont en « chute libre ». De même, la Lune tombe « autour » de la Terre et notre planète tombe « autour » du Soleil, et ainsi de suite. Pour se rendre d'une planète à une autre, il suffit de se placer sur la bonne trajectoire et de se laisser tomber.

Un événement qui fait présentement la manchette des journaux est la rentrée dans l'atmosphère et la combustion subséquente d'un satellite-espion des États-Unis. Ce satellite orbite la Terre à basse altitude, là où subsiste encore de l'air. En traversant l'atmosphère à plusieurs kilomètres à la seconde, le satellite chasse l'air, qui exerce sur lui une légère friction. Cette friction réduit peu à peu l'énergie cinétique du satellite, qui descend graduellement dans une atmosphère de plus en plus dense et cela, jusqu'à ce qu'il se consume et s'écrase au sol. La chute des débris constitue de toute évidence un problème, mais un problème plus épineux concerne toute cette ferraille qui orbite plus haut et continuera de le faire encore pendant des siècles.


Ken TappingKen Tapping est astronome à l'Institut Herzberg d'astrophysique du Conseil national de recherches du Canada (IHA-CNRC). Il travaille à l'Observatoire fédéral de radio-astrophysique de Penticton (C.-B., V2A 6K3). Tél. : (250) 493-2277; téléc. : (250) 493-7767;
Courriel : ken.tapping@nrc-cnrc.gc.ca.