# Les vols scientifiques

Les vols paraboliques sont un moyen d'accès essentiel à la micropesanteur, avec les tours à chute libre, les fusées sondes, les capsules récupérables, les navettes spatiales et les stations orbitales.

expérience en apesanteurLa simplicité de la préparation et des opérations, le coût réduit, la répétition des phases de micropesanteur et la possibilité offerte aux chercheurs, présents à bord, d'intervenir directement sur leurs expériences, sont, comparés aux autres plateformes d'expérimentation en micropesanteur, les principaux avantages des vols paraboliques.

Initialement utilisés pour la recherche médicale et l'entraînement des astronautes, les vols paraboliques concernent aujourd'hui l'ensemble des domaines d'expérimentation scientifique et d'essais technologiques d'équipements spatiaux :
  • physique des fluides : diffusion, ébullition, dynamique, viscosité, phénomènes d'interface, émulsions
  • physique des combustions : allumage, flammes, cendres, combustion des gouttelettes et spray, transferts de chaleur
  • physique fondamentale : études d'aérosols, gaz, plasmas, poussières, lasers, phénomènes d'agrégation, polymérisation, vibrations, acoustique, réactions chimiques
  • science des matériaux : matières granuleuses, cristaux, alliages, structures composites, mousses
  • biologie et physiologie animales : études cellulaires, comportement animal en microgravité, fécondation, orientation
  • biologie végétale : croissance des plantes en microgravité, pollinisation
  • biologie et physiologie humaines : réactions cardiovasculaires précoces en microgravité et hypergravité, performance musculaire, posture, orientation, vision et illusions, mémoire, expression génétique, modifications biochimiques, etc.
  • technologie : validation d'expériences ou matériels destinés à la station spatiale, déploiement de structures en apesanteur, robotique
vol en apesanteur
Novespace, filiale du CNES, créée en 1986 pour promouvoir la micropesanteur en tant qu'outil d'expérimentation scientifique, organise en moyenne 6 campagnes de vols paraboliques par an, principalement pour le compte des agences spatiales française (CNES), européenne (ESA), allemande (DLR), et plus ponctuellement japonaise (JAXA, ex-NASDA).

Depuis 1988, Novespace a réalisé plus de 150 campagnes de vols paraboliques scientifiques, successivement à bord du KC-135 de la NASA, de la Caravelle Zero G, de l'A300 ZERO-G et de l'A310 ZERO-G, qui ont permis à plus de 4 500 chercheurs et ingénieurs de réaliser près de 1 500 expériences et suites d'expériences en micropesanteur.



Le point de vue des spécialistes

Sébastien Rouquette :

"L' A310 ZERO-G offre la possibilité d'aménager de grosses expériences. Nous ne sommes que peu gênés par le poids, ce qui est une différence fondamentale avec l'orbite. Les expériences sont constituées essentiellement de matériel dit de laboratoire. C'est un avantage, car cela induit de plus faibles coûts de réalisation que pour une expérience destinée à l'espace. Ensuite, nous embarquons également les scientifiques qui opèrent en direct leurs protocoles. Tout cela conduit à réduire considérablement le coût de préparation et d'opération des expériences.

Sur le plan de l'organisation, on peut parler de flexibilité du moyen. En effet, même si les critères de sécurité sont incontournables (matériaux, résistance mécanique, risques électrique, chimique, biologique…), ils sont sans commune mesure avec les contraintes imposées pour la réalisation d'une expérience lancée et opérée dans l'espace.

Au final, même en considérant que le vol zéro g offre une durée et une qualité de micropesanteur réduites par rapport aux stations orbitales, les avantages détaillés ci-dessus font de lui un atout majeur et un outil incontournable de la recherche scientifique spatiale. Une large part de la science en micropesanteur ne se ferait pas si le vol parabolique n'existait pas.
En France, plus de soixante-dix laboratoires sont impliqués, dont une vingtaine directement dans le cercle du vol parabolique. Mais celui-ci ne demande qu'à se développer encore."


Sébastien Rouquette,
Chef de projet des vols paraboliques au CNES,
Responsable technique du service Expérimentations en micropesanteur.

Thomas Podgorski

expérience Zero gravité"L'objet de nos recherches est lié à la compréhension et à la modélisation des écoulements sanguins, en particulier dans les réseaux de vaisseaux capillaires dont le diamètre va de quelques micromètres jusqu'au millimètre.

Étudier ces phénomènes au laboratoire au sol est compliqué dans certaines situations, principalement à cause de la différence de densité entre globules et plasma, qui conduit à une sédimentation des cellules lorsqu'on tente de les observer pendant des temps longs sous écoulement. Pour nous affranchir de cet effet parasite lié à la gravité, nous avons été amenés à réaliser des expériences en microgravité, en particulier en vols paraboliques à bord de l'A300 ZERO-G, mais aussi en fusée-sonde.

Les vols paraboliques sont intéressants pour nous à plusieurs titres (outre l'absence de gravité).

Pour les caractéristiques « techniques » :
  • nous avons tiré profit de la succession de différents niveaux de gravité pendant le vol (gravité normale, hypergravité avant et après la parabole, microgravité pendant) ;
  • le temps de microgravité d'une parabole est convenable par rapport aux échelles de temps des phénomènes que nous observons ;
  • le temps total de microgravité / nombre de répétitions pendant une campagne de vols est important (90 paraboles de 22 s), si on compare avec d'autres plateformes de microgravité (tour de chute : maximum 10 s par chute, et plusieurs heures entre deux chutes ; fusées-sondes : quelques minutes au total au maximum).
Pour les aspects « organisation et accessibilité » :
  • c'est un moyen d'expérimentation en microgravité très accessible : en France, nous pouvons avoir potentiellement accès à quatre campagnes par an (deux CNES et deux ESA), avec un temps de préparation relativement réduit (quelques semaines à quelques mois) ;
  • c'est un véritable « laboratoire volant », dans lequel nous pouvons directement interagir avec notre expérience, réagir en cas de problème ou modifier notre programme expérimental en fonction des observations effectuées.
Cela constitue une différence énorme par rapport à toutes les autres plateformes d'expériences en microgravité, où les expériences doivent être totalement automatisées, avec très peu de place pour l'interaction. Les vols paraboliques permettent beaucoup plus facilement de tester des choses, pour un coût de développement moindre de l'équipement (puisqu'on peut effectuer manuellement un certain nombre d'opérations sans la complexité de l'automatisation).

Au total, dans le domaine où nous travaillons, qui évolue sur des échelles de temps rapides, l'outil vol parabolique est suffisamment souple et rapide d'accès pour mener une recherche « à la pointe », c'est-à-dire sans devoir attendre cinq ans pour obtenir des résultats."


Thomas Podgorski, chercheur au Laboratoire interdisciplinaire de physique (LIphy)
CNRS / Université Joseph-Fourier à Grenoble

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