Comment la NASA simule-t-elle l'apesanteur sur Terre pour tester l'équipement ?

Avant que tout équipement ou matériel ne soit envoyé dans l'espace, il est généralement rigoureusement testé pour s'assurer qu'il peut résister aux extrêmes de l'espace. Des températures froides aux radiations, l'espace est dur pour l'équipement, mais le matériel fonctionne également différemment dans l'espace que sur Terre en raison de la gravité différente. Comment, alors, des organisations comme la NASA s'y prennent-elles pour simuler l'apesanteur sur Terre ?

Les astronautes testent leur courage avec le Neutral Buoyancy Laboratory (NBL), une piscine géante qui contient 6,2 milliards de gallons d'eau. Grâce à la taille, les astronautes peuvent travailler avec des maquettes grandeur nature pour les aider à préparer leur voyage dans l'espace. Mais le NBL est uniquement destiné à la formation des astronautes, pas aux équipements de test pour voir comment ils se comporteraient dans l'espace.

Cela soulève la question : pouvons-nous créer une gravité zéro sur Terre ? Et quelle est sa fiabilité pour tester les équipements qui seront envoyés dans l'espace ? Découvrons-le.

Les vols paraboliques aident à reproduire les conditions d'apesanteur sur Terre en fournissant jusqu'à 40 secondes de "chute libre". Les origines du vol parabolique pour simuler l'apesanteur remontent à 1950, lorsqu'il a été proposé pour la première fois par des chercheurs de la Brooks Air Force Base au Texas. En 1959, les pilotes ont pu atteindre 10 à 15 secondes de chute libre dans un transport de fret C-131B, qui était suffisamment grand pour former à la fois des astronautes et tester l'équipement. Cela faisait partie du programme de réduction de la gravité de l'Air Force, qui a débuté en 1957 et est géré par la NASA depuis 1973.

Ces vols fonctionnent en volant en forme de parabole. L'avion commence à accélérer, puis le pilote remonte. Lorsque l'avion monte à une vitesse suffisamment rapide, le pilote effectue un pushover, réduisant la poussée, ce qui permet aux occupants et à l'équipement de l'avion de tomber à la même vitesse que l'avion.

Le vol parabolique est une méthode peu coûteuse et souvent utilisée pour simuler l'apesanteur sur Terre (ou pour simuler la gravité sur la Lune ou sur Mars), mais sa durée est limitée.

Les systèmes de déchargement par gravité fonctionnent en utilisant un dispositif de type pont roulant pour décharger le poids d'un humain ou d'un équipement afin de simuler l'apesanteur, la gravité lunaire et la gravité sur Mars. Le système ARGOS (Active Response Gravity Offload System) est un grand appareil situé au Johnson Space Center de la NASA. Il suit et suit activement le mouvement à l'aide d'un capteur d'angle de câble. Cela signifie que l'équipement et les engins spatiaux peuvent être déplacés et interagir avec, et ARGOS maintiendra le niveau de gravité simulé. Des effets similaires peuvent être obtenus avec un système complexe de poids et de poulies pour décharger les effets de la gravité terrestre - un système que les ingénieurs ont utilisé pour tester le télescope spatial James Webb.

Bien qu'ARGOS soit un appareil de grande taille, il existe des tables de déchargement par gravité plus petites, parfaites pour tester l'équipement. Le Goddard Space Flight Center de la NASA a une table qui se compose d'un grand morceau de granit poli et nivelé. Ils sont en fait capables de faire "flotter" l'équipement de test sur le dessus de la table grâce au traîneau sur lequel ils sont placés - les paliers à air produisent une fine couche d'air sous le traîneau, ce qui le fait flotter sur le dessus de la table. "C'est fondamentalement comme une table de hockey sur air à l'envers", a déclaré Joe Easley, ingénieur de démonstration et de test de robotique, de la NASA Goddard.

L'inconvénient des systèmes de déchargement par gravité est qu'ils n'offrent pas toujours les six directions dans lesquelles vous pouvez déplacer des objets en apesanteur - par exemple, la table de déchargement par gravité n'offre que trois degrés de liberté, ce qui peut limiter la précision.

La NASA dispose également d'une installation de recherche spécifique sur la gravité zéro au Glenn Research Center qui est opérationnelle depuis 1966. Elle fonctionne en utilisant une chambre à vide en acier de 467 pieds de long. Une pompe à vide réduit la pression à 0,05 torr. (À titre de comparaison, la pression atmosphérique standard est de 760 torr.) Ensuite, une grue dépose l'équipement ou l'expérience dans la chambre à vide et les chercheurs ont 5,18 secondes pour l'étudier en chute libre. Comme le vol parabolique, l'inconvénient de cette méthode est le peu de temps disponible, ainsi qu'une limite de poids de 2 500 livres.

Les chercheurs sont toujours à la recherche de nouvelles façons de tester le matériel et les expériences avant de les envoyer dans l'espace. Mais de nos jours, alors que les coûts d'accès à l'espace diminuent, la Station spatiale internationale est souvent utilisée comme banc d'essai pour le matériel plutôt que d'essayer de comprendre comment créer une gravité zéro sur Terre.

Être à l'avant-garde du changement, en particulier en ce qui concerne l'espace, la physique et l'ingénierie, fait partie de la culture Northrop Grumman depuis des générations. Cliquez ici pour rechercher des emplois dans ces domaines d'innovation scientifique.