Les films jouent un rôle crucial en stimulant notre imagination sur le thème de l'avenir de l'humanité, et cela est particulièrement évident dans le domaine des voyages dans l'espace. Au cours des dernières années, des films tels que Interstellar, Martian et Gravity nous ont aidés à imaginer ce qui deviendra possible à l'avenir, mais en même temps, nous avons posé des questions sur la précision de ces films. J'ai reçu cette question de Troy Stewart:
Ma femme et moi avons regardé Gravity le soir et avons vu ce qui est montré dans l'image ci-dessous. La question est pourquoi, quand George lâche le dossier tendu, quand ils pendent dans l'espace, il s'envole? En effet, à ce moment le poids est le même et ne joue aucun rôle. L'épouse croit qu'ils flottent dans l'espace à différentes vitesses en raison de la différence de masses. Je crois que la masse ne joue un rôle que lorsque l'on essaie de changer de direction. Alors pourquoi George s'envole-t-il, se décrochant?
Et cette photo.
Dans cette scène, deux astronautes survolent la Station spatiale internationale dans une tentative désespérée de l'atteindre. Il y a un des modules Soyouz avec un parachute déclenché. Ryan Stone (Sandra Bullock) et Matt Kowalski (George Clooney) tentent de s'accrocher à lui. Les deux échouent, mais Stone s'accroche à la ligne de parachute avec son pied et tient Kowalski. Ils voient que le cordon ne les supportera pas tous les deux, alors Kowalski se décroche et flotte lentement dans l'espace, loin de Stone et de la station spatiale.
Mais avec ce scénario, il y a un problème décrit par Troy. Apparemment, cela contredit la première loi de Newton.
La première loi de Newton peut être appelée la plus ancienne loi de physique connue de l'humanité: les objets au repos maintiennent la paix et les objets en mouvement maintiennent leur direction et leur vitesse de mouvement si les forces extérieures n'agissent pas sur eux. Après que Stone et Kowalski aient attrapé la ligne de parachute, celle-ci était étirée et non plus étirée, ils devraient se déplacer à la même vitesse et dans la même direction. À première vue, il n'y a même aucune raison pour eux de tirer la fronde - ils se sont déplacés à une vitesse constante, sans accélération, ce qui signifie qu'il n'y a pas de puissance. Mais quand même, Kowalski vole après découplage.
L'essentiel est que les forces externes agissent ici. Il y a une force de gravité de la Terre, par exemple. Il y a un effet faible, mais non négligeable, de l'atmosphère raréfiée (par conséquent, les satellites en orbite basse doivent être périodiquement élevés, sinon ils quitteront leurs orbites et brûleront dans l'atmosphère). La Station spatiale internationale est beaucoup plus massive que Stone ou Kowalski, elle est donc plus sujette à la gravité. Mais cela ne devrait pas avoir d'importance, car la troisième loi de Newton, qui stipule que F = ma, dit que les accélérations de l'ISS, Stone et Kowalski devraient être les mêmes, même avec des masses différentes.
L'effet de l'atmosphère est également une question intéressante. Cela dépend de la densité de l'objet, de sa surface et de sa taille. Pour cette raison, si Galileo a vraiment mis en place son expérience sur la chute de deux balles de masses différentes et de même taille à partir d'une tour inclinée à Pise, il constaterait qu'une balle plus lourde volait au sol plus rapidement: par rapport à une balle pesant 5 kg, une balle pesant 500 g n'auraient connu que 10% de l'attraction mais 22% de la résistance à l'air! Un objet plus léger et moins dense que l'ISS - par exemple, un homme - subira plus de force de traction de l'atmosphère, et par conséquent, il ralentira plus activement en orbite.
Mais cela ne suffit pas pour ce qui se passe dans le film. La densité de l'air à l'ISS est si faible qu'il faudrait des mois à Kowalski pour se déchirer d'un côté. Il aurait pu être envoyé sur le côté du vaisseau spatial avec une simple secousse sur le câble, et cela aurait réduit tout l'épisode.
Mais quelque chose, si l'on considère l'affiche du film comme la vérité, on n'en tient pas compte. Et si nous ne considérons pas le câble comme un système linéaire, mais notons qu'il y a des coins dans la disposition des objets?
Kowalski est évidemment situé à un angle par rapport à Stone, qui est situé à un angle par rapport à l'ISS. Qu'est-ce qui pourrait conduire à une telle situation dans l'espace? La rotation du vaisseau spatial! Cela peut être causé même par une petite rotation causée par un lancement ou une collision récente (comme cela se produit dans le film) qui s'est produite à n'importe quel endroit à l'exception du centre de masse de l'ISS. Si vous avez déjà fait tourner une balle sur une corde et que vous l'avez ensuite coupée, vous savez que la balle s'envole en ligne droite.
Dans l'espace, une telle rotation peut être très lente. Si lent qu'il peut à peine être perçu en regardant un épisode. Mais cela peut suffire à:
• Maintenez le câble tendu.
• Risque que la masse à l'extrémité du câble ne le déchire.
• Si le poids à l'extrémité est libéré (Kowalski libère le câble), il s'éloignera en raison de l'inertie.
Donc, Troy, tu as raison, une sorte d'accélération est nécessaire pour tirer le câble, risquer de le casser, et aussi déplacer Kowalski lorsqu'il relâche le câble, loin de la station. Cette accélération peut être causée par une force externe provoquant un changement de votre vitesse, ou par un mouvement de rotation provoquant un changement de direction. Sur la base de ce que j'ai vu dans le film, je choisis un changement de direction: petit, mais suffisant pour provoquer l'effet montré dans le film.
Peut-être que je ne regarde pas de films comme la plupart des scientifiques. Je ne cherche pas de défauts ni de tracés de trous, je ne dis pas: "
c'est impossible !". J'essaie de concilier ce qui se passe avec les possibilités offertes par les lois de la physique, et ici j'ai trouvé une telle option. La rotation a également joué un grand rôle dans le film The Martian; il y a eu un moment où j'ai voulu crier sur Matt Damon, qui a percé un trou dans la manche de sa combinaison spatiale - je ne comprenais pas pourquoi il ne l'a pas gardé plus près de son centre de masse afin de mieux contrôler le vol!
En conséquence, un astronaute aussi expérimenté que Kowalski pourrait essayer de faire une secousse puissante pour se rapprocher de la station, si seulement sa rotation n'était pas supérieure à ce qui était vu dans le film, alors une telle manœuvre serait impossible. Mais l'accélération de toute sorte est la seule raison pour laquelle l'astronaute, décroché, commencerait à s'envoler. Il devrait donc y avoir une explication à un tel effet. Eh bien, ou les cinéastes ont simplement décidé que l'intrigue, l'histoire et le dénouement étaient plus importants que la science, et ils ont simplement attendu l'apparition d'un astrophysicien pas particulièrement pointilleux, qui donnerait une explication appropriée pour tout ce qui se passe!