Pourquoi les astronautes de l'ISS flottent-ils ? Ce n'est pas dû au manque de gravité mais à la chute libre.

Alexis Tremblay
Alexis Tremblay

Samantha Cristoforetti dans le dôme de l'ISS. Crédits : NASA.

Les astronautes à l’intérieur de la Station spatiale internationale (ISS) semblent en apesanteur, flottant au sein de notre avant-poste orbital comme s’il n’y avait pas de gravité là-haut. Cet effet n’est pas du tout dû à l’absence de gravité, mais plutôt au fait que les astronautes – comme notre Samantha Cristoforetti sur la photo ci-dessus – sont en chute libre vers la Terre avec la station spatiale et tout ce qu’elle contient. En d’autres termes, les astronautes tombent avec la station spatiale avec la même accélération, et sont donc stationnaires les uns par rapport aux autres, un peu comme dans notre expérience d’eau dans une bouteille à trou.

Nous sommes habitués à voir des images d’astronautes et d’objets à l’intérieur de stations spatiales flottant comme s’ils n’avaient aucun poids. Il est courant, mais erroné, de croire que ce flottement est dû à l’absence de gravité dans l’espace. Il est sans aucun doute vrai que plus vous vous éloignez de la masse terrestre, moins vous ressentez d’attraction gravitationnelle. Mais il est également vrai que l’attraction gravitationnelle de la Terre diminue, mais ne disparaît pas, même à des milliers de kilomètres de la surface de notre planète.

La Station spatiale internationale (ISS) orbite en effet à 400 km de la surface de la Terre, ce qui est très peu en termes astronomiques. Considérons que le rayon de la Terre est d'environ 6 400 km (16 fois l'altitude de l'ISS) et que la Lune – qui orbite autour de la Terre grâce à l'attraction gravitationnelle de cette dernière – est en moyenne à 384 400 km de nous (961 fois la part de l'ISS).
Calculatrice en main, l'attraction gravitationnelle à une hauteur de 400 km est d'environ88% que ce que l'on perçoit à la surface de la Terre : l'accélération de la gravité chute de 9,8 m/s2 au-dessus du niveau de la mer à environ 8,7 m/s2.

Distance orbitale de l'ISS

Cela signifie que l’ISS et tout ce qu’il contient tombent librement vers la Terre à la même vitesse. C'est pourquoi les astronautes semblent flotter : comme ils chutent à la même accélération que la Station spatiale internationale, ils semblent stationnaires par rapport à elle. Cela provoque ce qu'on appelle apesanteur apparente: Les astronautes n'exercent aucune force sur le sol de l'ISS, car ils tombent ensemble.

Mais si l’ISS tombe vers la Terre, pourquoi ne tombe-t-elle pas et ne s’écrase-t-elle pas sur le sol ? L'ISS n'est pas stationnaire à 400 km de la Terre, mais tourne autour d'elle. Chaque jour, la Station spatiale effectue environ 16 tours du monde à une vitesse d'environ 7,7 km/s (Presque 28 000 km/h).

Station spatiale internationale ISS

La trajectoire de l'ISS est le résultat de la composition de deux composantes perpendiculaires : une face à la Terre, dont la vitesse est due à l'accélération de la gravité, et une tangente à l'orbite, dont la vitesse de 7,7 km/s a été assurée par les fusées. qui a lancé les modules de l'ISS dans l'espace. L'équilibre entre ces deux vitesses fait que la Station spatiale reste en orbite tout en maintenant généralement constante sa distance à la surface de la Terre. En termes simples, lorsque l'ISS tombe, elle « se déplace latéralement » suffisamment pour se trouver à la même altitude ailleurs sur la surface de la Terre.

Orbite de l'ISS

En bref, les astronautes tombent toujours, mais ce faisant, ils « esquivent » continuellement la Terre. La même chose est vraie à chaque fois qu’un corps tourne autour d’un autre : la Lune tombe sur la Terre et nous aussi tombons perpétuellement vers le Soleil – mais avec une vitesse tangentielle suffisante (environ 30 km/s) pour ne jamais mettre fin à la chute !