GUIDE PEDAGOGIQUE « Valser » Par facilité, on pourrait dire que le spatial, c’est savoir valser ! Des nuances s’imposent : certains satellites présentent la même face à la Terre et font plutôt une « simple ronde », cherchant surtout à rester stables grâce à leurs gyroscopes, leurs senseurs stellaires et leurs moteurs d’appoint. Par contre, un tournoiement maîtrisé est obligatoire pour ceux qui par ce moyen scannent la planète, ou encore pour les stations orbitales qui, dans les récits de fiction, généreraient ainsi une gravitation artificielle. D’autres usages de ce tournoiement dansant existeraient-ils ? Plus de 25 rotations terrestres par jour, des instruments orientés en permanence vers la Terre et des panneaux solaires vers le Soleil : le ballet constant et maîtrisé de tous ces paramètres assure le fonctionnement des satellites à défilement tels Spot ou Jason. © CNES/Illustration D. Ducros À 36000 km, le satellite géostationnaire Météosat suit la rotation de la Terre et vise ainsi en permanence l’Europe. Il est également « spiné », c’est-à-dire qu’il tourne rapidement sur lui-même dans un ballet continuel. © ESA/Illustration D. Ducros Les satellites peuvent valser malgré eux. Le satellite français Cerise a été percuté sur son orbite par un débris du lanceur Ariane 4. Le mouvement giratoire induit par ce choc l’a rendu inutilisable. © CNES/Illustration D. Ducros C’est grâce à un ballet rotatif constant que les habitants des futures colonies spatiales retrouveront dans l’espace une gravité indispensable à la vie quotidienne. © NASA/Illustration Rick Guidice Suggestions d’écriture Suite à la colonisation complète du système solaire par les hommes, la STIP (Société de Transport Interplanétaire) étudie ses nouveaux trajets de transport en commun... Un scientifique effectue des recherches sur des documents afin d’y trouver des idées qui lui permettraient de créer un vaisseau dans lequel règne une gravité artificielle.... Sources documentaires L’assistance gravitationnelle, une aide précieuse dans la navigation spatiale : L’assistance gravitationnelle apparaît quand un vaisseau spatial passe près d’une planète ou d’un satellite important. L’attraction de la planète se fait alors sentir sur l’engin spatial et cela modifie son orbite. Parfois l’engin spatial peut accélérer et parfois ralentir – selon qu’il passe devant ou derrière la planète. L’assistance gravitationnelle modifie aussi la direction du déplacement de l’engin spatial. Mariner 10 est un modèle du genre. Cette sonde d’étude de Mercure fut la première mission à utiliser l’attraction gravitationnelle d’une planète 1er survol de Vénus 26 avril 1998 Survol de la Terre 18 août 1999 2ème survol de Vénus 24 juin 1999 Lancement 15 oct 1997 pour en atteindre une autre. Lancée le 3 novembre 1973 en direction de Vénus, qu’elle survole le 5 Février 1974 sa trajectoire fut incurvée, après le survol de Vénus, vers le Soleil afin d’échapper au champ gravitationnel vénusien et mettre le cap sur Mercure. Mariner 10 atteint Mercure le 29 mars 1974, survolant la planète difficilement observable depuis la Terre, à seulement 705 km de la surface. Après le survol, Mariner se mit en orbite autour du Soleil, survolant à nouveau Mercure du 20 au 23 septembre 1974. Un troisième survol eut lieu en mars 1975 depuis une altitude de 327 km. Lancée en 1997, Cassini-Huygens est la première mission spatiale consacrée à l’exploration de Saturne, une des planètes lointaines de notre système solaire. Devant se mettre en orbite autour de Saturne en 2004, la sonde a utilisé l’énergie fournie par l’assistance gravitationnelle de plusieurs planètes pour rejoindre Saturne. Elle a ainsi effectué 2 survols de Vénus en 1998 et 1999, un survol de la Terre en 1999 et enfin de Jupiter en 2000. La sonde a atteint l’orbite de Saturne le 1er juillet 2004 après un périple de 7 ans et 3,5 milliards de kilomètres. Manœuvre d'alignement avec Vénus 3 déc 1998 r te pi Ju 00 de 20 ol c rv dé Su 30 Orbite de Jupiter (11,8 ans) Mise en orbite autour de Saturne 1er juillet 2004 Orbite de Saturne (29,4 ans) Trajectoires de la sonde Cassini entre le 15 octobre 1997 et le 1er juillet 2004 date de son arrivée sur Saturne. © ESA Comme en témoigne cet article de Paris Match d’octobre 1959, seuls douze satellites évoluaient dans l’espace à cette date. Depuis, ce sont des milliers d’objets aux trajectoires diverses qui sillonnent la banlieue terrestre ou le système solaire. Certains d’entre eux, comme les sondes Voyager, ont même franchi les limites de notre système après un « billard » gravitationnel entre plusieurs planètes © D.R. Vaisseaux spatiaux et gravité artificielle : La gravité artificielle consiste à simuler la gravité et ses effets sur le corps humain dans un environnement qui en est dépourvu. En particulier, cet état faciliterait grandement les voyages dans l’espace en évitant les problèmes liés à l’impesanteur. En effet, l’absence de gravité est difficile à supporter sur le long terme. Il existe en théorie plusieurs méthodes pour créer une gravité artificielle, plus ou moins difficiles à mettre en œuvre. Le vaisseau spatial peut tourner sur lui-même pour créer une force centrifuge. Tout objet à l’intérieur du vaisseau est attiré vers la surface du vaisseau, créant donc une gravité artificielle. Idéalement, le taux de rotation du vaisseau doit être inférieur à 2 tours par minute pour réduire certains effets mécaniques. Pour simuler une gravité similaire à la gravité terrestre (1 g), le rayon doit être d’au moins 224 m, ce qui représente un gros vaisseau spatial. Pour réduire sa masse, il pourrait être constitué de deux éléments reliés par un câble (par exemple, une partie pour l’habitation, et une autre pour le travail scientifique et la maintenance de la station). Cependant, « la gravité artificielle est un outil potentiellement très utile » fait remarquer Malcom Cohen, qui dirige le département de recherche sur le traitement de l’information par l’être humain au centre Ames de la NASA, « mais ce n’est pas une panacée. » La force centrifuge n’est pas exactement équivalente à la gravité, explique-t-il. Imaginons que vous ne disposiez que d’une petite centrifugeuse (disons une qui pourrait trouver sa place dans un vaisseau spatial). Il vous faudra la faire tourner très vite pour obtenir des niveaux de gravité suffisamment élevés pour être efficaces. Mais là La « Roue habitable » de Hermann Noordung : en 1929, l’Autrichien Hermann Potocnik publie à Berlin, sous le pseudonyme de Noordung, Das Problem des Befahrung des We/traums (Le Problème de la navigation dans l’espace). sans doute le premier livre en grande partie consacré aux stations spatiales. Le dispositif de la Wohnrad (la Roue habitable) que proposait Noordung exercera une profonde influence tant sur les techniciens et les chercheurs que sur les auteurs de science-fiction. © D.R. En 1952, Werner Von Braun, directeur technique des programmes spatiaux de l’armée américaine à l’époque, propose un projet de station orbitale en rotation afin de créer une gravité artificielle. D’un diamètre de 75 mètres la station, faite en tissus de nylon souple et imperméable, serait mise en orbite par un lanceur avant d’être gonflée comme un pneu puis mise en rotation. © D.R. encore, il y a un problème : le long du bras d’une petite centrifugeuse, la valeur de la force de gravité change rapidement. « Supposons que vous vous teniez allongé le long du bras d’une centrifugeuse de petit rayon, avec votre tête près de l’axe central et vos pieds vers l’extérieur. En admettant qu’on puisse recréer une gravité artificielle de 1 g au niveau de vos pieds, votre tête ne ressentirait que 0,2 g, ou même moins. » C’est en effet assez éloigné de ce que nous pouvons ressentir sur Terre ! La rotation rapide crée aussi un problème de perception de l’équilibre par l’oreille interne et donne l’impression d’être en chute libre en permanence. Du coup, certaines expériences utilisant des centrifugeuses comprennent souvent des dispositifs qui permettent d’immobiliser la tête du sujet, afin d’empêcher cette illusion. Mais il faut bien reconnaître que traverser les espaces interplanétaires sans pouvoir bouger la tête ne serait sans doute pas très pratique. Réflexions Extrait de Quelques plans tirés sur la comète de Anne-Lise Grobéty, revue Espace(s) n°2, À l’épreuve de la correspondance. Extrait de La conquête de l’air – Une aventure dans l’art du XXe siècle Wenzel Hablik, Journal, 29 déc. 1908 Bien chers astronavigateurs, Aujourd’hui, j’ai fait un rêve qui a porté sur une période de douze ans. Je faisais construire une colonie volante ! Une construction d’un acier merveilleux, recouvert grâce à un procédé singulier d’une solide couche d’argent. (…) Dans cette construction, absolument résistante aux températures les plus élevées que l’on puisse produire, étaient aménagées des pièces pour cinquante couples. Ces pièces fermaient hermétiquement et contenaient tout le nécessaire pour y vivre pendant 400 ans (…) dans une atmosphère d’abord fortement raréfiée, puis normale. (…) Le premier essai de décollage de la colonie volante eut lieu le 4 août 1920 au matin ; la réussite fut telle que l’on put ultérieurement ajouter beaucoup d’autres objets et d’autres êtres dont on ne pouvait pas encore déterminer l’utilité. (…) Durant son premier vol, la colonie devait d’abord se limiter à parcourir le monde pour faire monter à bord des représentants de différentes races, dont l’énergie reproductrice et la force étaient intactes, et dont l’esprit correspondait à l’objectif visé (…). Ayant été mise en mode dormant de juillet 2011 à ce jour et, par conséquent sans possibilité de communiquer avec vous pendant tout ce temps, je n’ai pu vous tenir au courant de l’évolution de la situation – ce que je m’empresse de faire aujourd’hui. Jusqu’ici, soyez rassurés, je n’ai pas ménagé mes efforts pour toujours tout bien exécuter selon vos directives. J’ai compris qu’il me fallait absolument voler de l’énergie à un corps céleste en le frôlant, même si cela paraissait me faire perdre un temps précieux, et j’avoue que, finalement, ce n’était pas désagréable de revenir jouer les pickpockets dans les parages de notre bonne Terre par trois fois (en 2005, 2007 et en 2009) ! J’ai fait de même du tourisme du côté de Mars, en 2007, avec tout autant d’intérêt et serré de près également, pour observation, vos astéroïdes sélectionnés, 2876 Stein et 21 Lutetia, respectivement à la vitesse de 9 km/s et 15 km/s. Si je reprends tous ces éléments, c’est pour bien vous montrer à quel point j’ai mis de la bonne volonté à ne pas vous déplaire. Et, surtout, ne croyez pas que ce que je vais vous dire maintenant est motivé par le fait que je commence à trouver le temps long et que je m’ennuie. Je ne m’ennuie jamais. Je dirais même : bien au contraire. Je ne m’ennuie jamais. Je ne m’ennuie jamais. Vous vous souvenez peut-être qu’une dizaine de minutes après mon départ, lors de mon premier rapport, je m’étais laissée aller à un mouvement d’humeur au sujet de Philae, craignant d’avoir embarqué avec moi un avorton ; j’avais même fait entendre que je trouvais un peu fort de tabac de me taper cinq milliards de kilomètres dans l’inconnu pour aller larguer un tocard sur une comète au nom à coucher dehors du côté de l’Est. Passe encore s’il fallait courir aux trousses d’une vedette, la belle comète de Halley à la crinière de feu, par exemple… La colonie volante imaginée par Wenzel Hablik. © D.R.