Pourquoi flotte-t-on dans l'espace ?

Ce n’est un secret pour personne : les astronautes flottent allègrement dans l’espace tandis que sur Terre, nous sommes tous soumis à la tyrannie de la gravité. Vu ainsi, il peut paraître logique de penser que si l’on flotte dans l’espace, c’est parce qu’on n’y subit plus la gravitation terrestre. Un raisonnement presque juste, car oui, en dehors de toute action gravitationnelle forte, comme c’est le cas dans l’espace profond, un corps ne subirait qu’une accélération infinitésimale causée par la gravitation des corps célestes éloignés. En d’autres termes, comme quasiment rien ne l’attire ni ne le retient, il flotte. Toutefois, ce raisonnement mérite d’être mieux élaboré dès qu’il est question des astronautes en orbite autour de la terre.

En effet, même à plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de la Terre — l’orbite de la Station Spatiale Internationale varie entre 330 et 420 km d’altitude — la force de gravité reste élevée. Là-haut, on ressent encore environ 90 % de l’attraction gravitationnelle présente à la surface terrestre, ce qui signifie que ce n’est pas vraiment l’absence de gravité qui fait flotter les astronautes.

Mais si la gravité reste autant présente et que les astronautes, les vaisseaux ou encore les satellites sont donc, par définition, en chute libre (attirés vers la Terre), comment se fait-il qu’ils ne s’écrasent jamais sur le plancher des vaches ? Eh bien, à cause de leur vitesse de déplacement : ils sont mûs par une vitesse horizontale si élevée que cela devient suffisant pour leur faire manquer continuellement la surface. Dit plus simplement, ils ne tombent pas vers la Terre, mais autour de la Terre !

Dans de telles circonstances, à l’intérieur de la station spatiale, aucun objet ne se déplace par rapport aux autres, car tous partagent la même accélération due à la gravité. Résultat, tout paraît flotter, un phénomène qui porte le nom de “microgravité”.

Il s’agit du même principe que celui du seau rempli à moitié d’eau et que l’on tient au bout d’un bras : si l’on fait tourner rapidement le seau, bras tendu et avec l’épaule comme axe, l’eau ne se répand pas (la gravité continue de faire son office, mais sa vitesse empêche l’eau de tomber en ligne droite vers la Terre). Cependant, si la vitesse de rotation du seau, et donc de l’eau, est ralentie, l’eau se renversera dès que sa vélocité sera assez faible pour lui permettre de tomber en ligne droite.

De son côté, pour résister à l’attraction terrestre et maintenir son orbite autour de la Terre, la Station Spatiale Internationale, ainsi que les astronautes coincés à l'intérieur, doit filer à une vitesse excessivement élevée : 28 000 km/h. C’est, approximativement, 18 fois la vitesse d’une balle tirée d’un revolver. À la fin de son service, il est prévu qu'elle s'écrase dans l'océan Pacifique et pour ça, il suffira de réduire sa vitesse pour que, à l'instar de l'eau dans le seau, elle plonge vers la Terre.