La gravité artificielle est la création d’une force d’inertie dans un vaisseau spatial pour simuler la force de gravité. Ce concept est souvent vu dans les émissions de science-fiction telles que Star Trek, mais ne s’y limite pas. Les chercheurs travaillent actuellement sur des méthodes pour créer une gravité artificielle dans l’espace.
La création de la gravité artificielle faciliterait non seulement la prochaine ère de l’exploration spatiale en facilitant les tâches, mais serait également essentielle au tourisme spatial potentiel.
Les effets de la microgravité dans l’espace peuvent en fait être nocifs pour les humains. Ainsi, lorsque nous examinons des missions en équipage plus longues, y compris vers Mars, la gravité artificielle pourrait être essentielle à la santé de nos astronautes.
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Créer une gravité artificielle
Dans sa théorie de la relativité restreinte de 1905, Albert Einstein a écrit que la gravité et l’accélération sont en fait indiscernables. Cela signifie que dans une fusée voyageant à 31,19 pieds par seconde (9,81 mètres par seconde) au carré – l’accélération vers le bas de la gravité ici sur Terre – l’astronaute aura l’impression que son corps est enchaîné au sol, comme s’il se trouvait sur sa planète natale.
Le problème est que vous ne pouvez pas toujours accélérer à cette vitesse dans l’espace, en particulier sur une station spatiale en orbite. Heureusement, il existe plus d’une forme d’accélération, et en utilisant la force centrifuge, nous pouvons créer quelque chose d’équivalent à la gravité sur Terre.
Une façon possible de créer une gravité artificielle dans l’espace est d’utiliser une technologie appelée le cylindre O’Neill. Nommé d’après le physicien qui les a proposés, Gerard O’Neill, il se compose d’une paire de cylindres massifs qui tournent dans des directions opposées, leur permettant de pointer constamment vers le soleil, reproduisant la gravité.
Jeff Bezos, propriétaire de la société spatiale Blue Origin, a proposé les cylindres d’O’Neill comme base pour des colonies spatiales flottantes, permettant à des milliards de personnes de vivre en orbite.
En plus d’être loin de toute application pratique, 20 miles (32,2 km) de long et 4 miles (6,4 km) de diamètre – conçus pour accueillir plusieurs millions de personnes – les cylindres O’Neill sont trop grands pour la plupart des applications de plus petite taille. que les colonies dans l’espace.
Des chercheurs de l’Université de Boulder au Colorado ont une proposition à plus petite échelle – des systèmes rotatifs qui pourraient s’adapter à l’intérieur du vaisseau spatial.
Un test de force centrifuge qui pourrait permettre aux astronautes de retrouver brièvement la gravité terrestre. (Crédit image : Université du Colorado à Boulder)
Bien que cela ne fournisse pas de gravité artificielle pour un vaisseau ou une station entière, cela permettra aux voyageurs de l’espace de se retirer dans une zone spécifique et de passer du temps à expérimenter un champ de gravité plus semblable à la Terre.
Le système utilise également l’accélération centrifuge, reproduisant un champ gravitationnel 1G – le même que sur Terre – avec des astronautes allongés sur un court rayon centrifuge pour tourner rapidement.
Cependant, la rotation des astronautes n’est peut-être pas la solution idéale. Quiconque a utilisé des tasses de thé trop souvent peut vous dire que cette méthode a des conséquences sur la santé.
Une autre construction potentielle de gravité artificielle est un long véhicule rotatif en forme de bâton d’environ 328 pieds (100 mètres) de diamètre avec un réacteur nucléaire à une extrémité et un compartiment d’équipage à l’autre pour se rendre sur Mars. Cependant, des problèmes techniques ont empêché leur application.
Impact de la microgravité sur la santé
L’astronaute de la NASA Karen Nyberg utilise un appareil de test de santé oculaire qui peut être affecté par la microgravité. (Crédit image : NASA)
La création de gravité artificielle pourrait être essentielle pour protéger la santé des astronautes lors de missions spatiales à long terme. Pendant cinq décennies, le Human Research Program (HRP) de la NASA a étudié les effets de la microgravité sur le corps humain.
Ils ont découvert que, privés de la gravité terrestre, les os porteurs perdent en moyenne 1 à 1,5 % de densité minérale chaque mois de vol spatial. La masse musculaire est perdue plus rapidement en microgravité que sur Terre.
En plus de ces facteurs, pendant les vols spatiaux, les fluides du corps humain peuvent se déplacer vers le haut, exerçant une pression sur les yeux, ce qui peut entraîner des problèmes de vision.
Hôtel spatial Voyager
Visualisation de la station tournante Voyager, qui soutiendra les expériences scientifiques et fonctionnera également comme un « hôtel spatial » pour les touristes. (Crédit image : Orbital Assembly Corporation)
La station spatiale Voyager est une station spatiale à roues tournantes dont la construction devrait commencer en 2025. Voyager, lancée par l’Orbital Assembly Corporation (OAC), différera de la Station spatiale internationale de deux manières principales ; il sera ouvert au public et aura une gravité artificielle.
Un hôtel spatial lancé en orbite terrestre basse tournerait assez vite pour créer une gravité artificielle pour 400 passagers. Si la station est achevée comme prévu actuellement, ce sera la plus grande structure artificielle jamais mise en orbite.
Les premières étapes du projet comprendront la construction d’un prototype d’anneau de gravité pour améliorer la viabilité de la gravité artificielle dans l’espace. Un anneau d’un diamètre de 200 pieds (61 mètres) générerait une gravité équivalente à environ 40% de celle de la Terre, soit à peu près la même que celle de Mars.
Ressources additionnelles
Pour plus d’informations sur la gravité artificielle, consultez Artificial Gravity de Gilles Clément et Angie Buckley. Découvrez d’autres projets de gravité artificielle chez Orbital Assembly Corporation (OAC).
Bibliographie
- NASA, gravité artificielle, mars 2021
- NASA, Le corps humain dans l’espace, février 2021
- Theodore W. Hall, « La gravité artificielle en théorie et en pratique », 46e Conférence internationale sur les systèmes écologiques, juillet 2016
- National Space Society, « O’Neill’s Cylinder Space Settlement », consulté en mai 2022.
- National Space Society, « Stanford Tor Space Village », consulté en mai 2022.
- Orbital Assembly « Experience Space Gravity Here », consulté en mai 2022.
- Nicholas Martelaro, « Powering the Stanford Torus », Université de Stanford, mai 2017
