L'encyclopédie des Sciences
  Hawking en apesateur
 
Dimanche 29 avril 2007
Stephen Hawking, l’astrophysicien britannique, grand vulgarisateur de cette science, par ailleurs gravement handicapé depuis l’âge de vingt ans, a, comme vous l’avez peut-être appris, expérimenté le 26 avril l’apesanteur dans un Boeing. J’ai cherché à comprendre cette expérience fascinante car elle se fait avec des avions commerciaux (Boeing dans ce cas, ou Airbus chez Novespace, ou Falcon au Canada, etc.), et à l’altitude des vols commerciaux, entre 7 et 10 000 mètres !
 
L’image et le site de l’Agence spatiale canadienne expliquent le principe du vol parabolique : sur la phase ascendante à plus de 45°, les moteurs sont poussés de manière à annuler progressivement l’effet de la portance (un peu comme au décollage à forte puissance d’un " appareil à essor vertical ", hélicoptère ou même fusée). Arrivé en haut de la courbe, avec portance quasi-nulle, l’avion peut ainsi se mettre en chute quasi-libre (quasiment à l’accélération de la pesanteur terrestre pour l’avion et ses passagers) pendant une vingtaine de secondes. Bien évidemment les moteurs ne sont pas totalement coupés (on ne redémarre pas un avion comme une voiture en mettant le contact !), et par ailleurs au cours de la descente l’avion récupère progressivement de la portance, d’où le fait que la descente n’est pas verticale.
 
 
Mais c’est bien une chute quasi-libre qui se produit, on vérifie d’ailleurs les lois de Galilée de la pesanteur terrestre du haut de sa Tour de Pise (voir précédent post) : avec ½ gt², en une seconde on chute de 5 mètres, en cinq secondes on chute de 25 mètres (soit 5m * 5²), en vingt-cinq secondes on chute de 3 125 mètres (soit 5m * 25²), ce qui correspond en gros au passage de l’avion d’une altitude de 10 000 à une altitude de 7 000 mètres.
 
L’image ci-contre (site ZeroG organisateurs de l’expérience), en dehors de son caractère émouvant avec Hawking, me paraît être un concentré de science. J’y vois la pomme de Newton, j’y vois aussi l’expérience de pensée d’Einstein de 1907 sur le " principe d’équivalence ", prélude à la relativité générale, l’image de l’homme qui ne sent plus son poids dans un ascenseur en chute libre.
 
On connaissait ce type d’images d’ " apesanteur " dans des navettes spatiales, ou sur la Lune avec un champ de gravitation six fois moindre que sur Terre. Là, avec Hawking, nous sommes à une altitude de 7 à 10 000 mètres, altitude à laquelle nous ne sommes pas en apesanteur dans les vols commerciaux normaux, sans ces conditions spéciales de montée et de descente. Quoique…si vous avez déjà expérimenté un " trou d’air " à haute altitude en prenant l’avion, c’est le même principe : dans une zone de fortes turbulences, l’avion descend d’un seul coup de cent mètres, et vous sentez que votre ceinture de sécurité vous est utile !
 
Pour en savoir plus sur cette expérience, le site ZeroG et le site Agence spatiale canadienne.





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