Image : La Station Spatiale Internationale (ISS) est placée en orbite terrestre basse, à environ 415 km d'altitude, elle fait le tour de la Terre en 90 mn à la vitesse de 7,7 km/s soit 27700 km/h. L'équipage international qui se consacre à la recherche scientifique dans l'environnement spatial, voit environ 16 levers et couchers de soleil tous les jours.
Les astronautes à bord de la Station Spatiale Internationale se trouvent dans un état d'impesanteur mais pas de microgravité. ISS et les astronautes sont en chute libre autour de la Terre. C'est pour cela que les astronautes flottent dans la station spatiale internationale.
Gravité, impesanteur, gravité zéro, microgravité !
Avant de répondre à la question pourquoi les astronautes flottent dans la station spatiale internationale (ISS), il faut préciser certains termes de physique, de façon simple.
La gravité est la force du champ gravitationnel qui nous attire vers le centre de la Terre, ce terme concerne la planète Terre. Mais aussi la force qui donne un poids à tout corps physique (pesanteur).
La gravitation désigne plus généralement cette force ou interaction entre deux corps célestes massifs quelconques. Mais ces deux termes sont identiques.
L'impesanteur est l'absence quasi-complète de la sensation de poids contrairement à la pesanteur.
La microgravité caractérise une gravitation très faible ressentie par un objet situé très loin de tout corps massif ou dans un coin de l'espace où les influences gravitationnelles de plusieurs corps massifs s'annulent comme sur les points de Lagrange.
La gravité zéro ou zéro G n'existe pas car la gravitation envahit tout l'espace jusqu'aux structures à grande échelle de l'univers. L'expérience de la "gravité zéro" est une illusion qui donne l'impression que la gravité disparait. Mais en réalité c'est la sensation de poids qui disparait lorsque l'on est en chute libre. En effet, si on tombe en chute libre dans un ascenseur dont le câble a été coupé, les deux corps tombent à la même vitesse et aucun ne se repose sur l'autre. Si les deux corps tombent, c'est justement à cause de la gravité.
Quel est donc le phénomène physique qui permet aux astronautes de flotter dans la station spatiale internationale ?
La gravité mesure l'accélération d'un objet en chute libre à la surface de la Terre.
La seconde Loi de Newton qui s'exprime par F=ma dit que la force de la pesanteur (f) est égale à la masse (m) par l'accélération (a).
Dans cette équation, une force de 1 newton agissant sur une masse de 1 kg, accélère de 1 m/s2. Ainsi la force de pesanteur est d'environ 9,81 newton pour une masse de 1 kg.
Or la gravitation et l'accélération sont deux aspects de la même force (F=ma et F=mg ⇒ g=a).
La gravité est exprimée par g0=9,81 m/s2 soit une accélération de la pesanteur (au niveau de la mer à 45° de latitude).
Contrairement au poids, la masse d'un corps (exprimée en kg) celle qui intervient dans le calcul de la force gravitationnelle g, ne change pas en fonction de l'astre où se situe le corps. C'est g qui diminue en fonction au carré de la distance qui sépare deux corps.
Notre station spatiale internationale se déplace sur l'orbite basse située à environ 415 km de la surface de la Terre. Cette distance est très petite et la gravité à cette altitude (g=9 m/s2) est pratiquement la même que sur le sol terrestre (g=9,81 m/s2).
Ainsi, les astronautes à bord de la Station Spatiale Internationale se trouvent dans un état d'impesanteur mais pas de microgravité. ISS et les astronautes sont en chute libre autour de la Terre. C'est pour cela que les astronautes flottent dans la station spatiale internationale.
N. B. : La Terre est une référence pour les autres objets célestes où la gravitation est différente. Ainsi la gravité terrestre est égale à 1 concernant les autres objets, c'est pour cela que nous confondons la masse et le poids (p=mg).