Comment les chercheurs en sciences de la vie et en sciences physiques déjouent-ils la pesanteur?

Les scientifiques en sciences de la vie et en sciences physiques dans l'espace utilisent diverses plateformes pour exécuter leurs expériences. Elles leur permettent toutes de réaliser leurs travaux dans des conditions de microgravité, mais chacune possède des particularités et des avantages variés.

La Station spatiale internationale

La Station spatiale internationale (Photo : NASA)

La Station spatiale internationale
(Photo : NASA)

La SSI sert de plateforme d'observation de la Terre et de laboratoire pour les sciences de la vie et les sciences des matériaux. La station procure un environnement qui permet la réalisation d'un grand nombre d'expériences de longue durée en microgravité. L'utilisation de la SSI améliore considérablement la qualité des résultats des recherches spatiales puisqu'elle rend possible la répétition des expériences et donc la comparaison des résultats obtenus.

Navettes spatiales de la NASA

La navette spatiale Endeavour à son décollage en 1996. (Photo : NASA)

La navette spatiale Endeavour à son décollage en 1996.
(Photo : NASA)

Les navettes spatiales ont été fréquemment utilisées par le Canada pour la conduite de diverses expériences. Elles servent principalement à l'assemblage de la Station spatiale internationale jusqu'à son achèvement. Depuis le premier vol de Marc Garneau en 1984, plusieurs expériences et astronautes canadiens ont pris place à leur bord. Les navettes peuvent demeurer en orbite plus de deux semaines et accueillir des modules d'expérimentation de grande taille ainsi que des expériences complexes.

Vols paraboliques

L'avion Falcon 20 est utilisé par l'ASC pour effectuer des expériences.

L'avion Falcon 20 est utilisé par l'ASC pour effectuer des expériences.

Les vols paraboliques sont une solution de rechange peu coûteuse aux vols spatiaux. Grâce aux paraboles qu'exécutent les avions, il est possible de recréer des conditions qui s'apparentent à celles de l'impesanteur. Ces vols sont facilement accessibles aux chercheurs en sciences spatiales qui désirent, entre autres, mener des études préliminaires en impesanteur.

Qu'est-ce qu'un vol parabolique?

Trajectoire typique d'un vol parabolique

Trajectoire typique d'un vol parabolique

Pour recréer les conditions d'impesanteur, on utilise un jet commercial spécialement modifié. L'avion effectue une courbe ascendante et décrit un arc dans le ciel pour ensuite amorcer une descente. Durant l'arc ascendant de la parabole, la poussée des moteurs est contrôlée. L'avion est en chute libre lorsqu'il atteint le sommet de la parabole et pendant une partie de l'arc descendant.

C'est grâce à cette chute libre que l'on obtient les conditions d'impesanteur. On peut profiter de cette courte période (de 15 à 20 secondes) pour réaliser des expériences.

C'est en 1991 que le Laboratoire de recherche en vol du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) a mis en oeuvre le programme de vols paraboliques. Au Canada, les chercheurs utilisent principalement un avion Falcon 20 appartenant au CNRC.

Fusées-sondes

La fusée-sonde Black Brant a été utilisée en 2000 par l'ASC pour l'expérience GEODESIC.

La fusée-sonde Black Brant a été utilisée en 2000 par l'ASC pour l'expérience GEODESIC.

Grâce aux fusées-sondes, il est possible d'obtenir des conditions de microgravité de plus longue durée et de meilleure qualité qu'avec les avions. À seulement 100 km d'altitude, l'air est 10 millions de fois moins dense qu'à la surface de la Terre et la force de résistance de l'air est considérablement réduite. Lorsque les moteurs de la fusée s'éteignent, elle tombe en chute libre et les conditions d'impesanteur se manifestent pour une période de 6 à 15 minutes.

Tours d'impesanteur

Tour d'impesanteur (Photo : ESA)

Tour d'impesanteur
(Photo : ESA)

Une tour d'impesanteur consiste en une longue colonne verticale sous vide. Le matériel d'expérimentation qu'on laisse tomber du haut de la tour se retrouve en impesanteur pour quelques secondes seulement (entre 2,2 et 10 secondes). Bien qu'elles offrent une période de microgravité plus courte que celle que procurent les avions en vol parabolique, les tours ont l'avantage d'offrir des conditions plus stables.