Pourquoi un astronaute flotte dans une station spatiale ?

L'image la plus juste est celle du boulet de canon imaginé par Newton. Tirez horizontalement depuis une montagne : le projectile retombe plus loin à mesure que la vitesse augmente. Au-delà d'un certain seuil, la courbure de sa trajectoire épouse celle de la Terre et il ne touche jamais le sol. Il tombe indéfiniment, sans jamais arriver.

C'est exactement la situation de la Station spatiale internationale. À environ 400 km d'altitude, elle file à quelque 7,7 km/s et boucle une orbite en à peu près 90 minutes. La gravité terrestre agit toujours sur elle, et avec force : c'est précisément cette attraction qui incurve sa trajectoire et l'empêche de partir en ligne droite. Ce qui disparaît, ce n'est pas la gravité, c'est le sol ou le siège qui la contrarie. Dans un ascenseur dont le câble se romprait, un passager flotterait de la même manière pendant la chute.

À bord, la station, l'astronaute et le stylo qu'il lâche subissent tous la même accélération et tombent donc à l'identique : rien ne pousse plus l'un contre l'autre, et la sensation de poids s'évanouit. L'oreille interne cesse de recevoir toute référence verticale, ce qui provoque chez la plupart des équipages un mal de l'espace pendant les premiers jours.

Le terme technique est microgravité plutôt qu'apesanteur : de minuscules accélérations résiduelles subsistent, dues à la traînée de l'atmosphère résiduelle, aux manœuvres de rehaussement d'orbite et aux mouvements de l'équipage. Elles suffisent à perturber les expériences les plus sensibles de cristallisation ou de physique des fluides.

Comme la gravité reste presque entière, une station ne tient pas toute seule : la traînée la fait descendre lentement, et il faut régulièrement rehausser son orbite avec les moteurs des vaisseaux amarrés.