Une tasse de café chaud, fumant et odorant : sur Terre, cette boisson fait peut-être partie de votre quotidien. Qu’en est-il dans l’espace ? Comment les astronautes en mission boivent-ils leur café ? Derrière cette question, a priori anecdotique, se cache un défi scientifique qui a été relevé en 2008.
Donald Pettit est un astronaute américain. C’est lui qui a inventé une tasse à café permettant aux équipages d’une mission spatiale de profiter à la fois du goût et de l’odeur d’un bon café. Comme il l’explique dans une vidéo de la chaîne YouTube It’s Okay To Be Smart le 3 mai 2019, « la tasse standard ne fonctionne pas dans un milieu d’impesanteur » comme la Station Spatiale internationale (ISS).
Que se passe-t-il quand on boit un café dans l’espace ?
Pourquoi les astronautes ne peuvent-ils pas boire un café dans une tasse classique, comme celle qui a été oubliée dans un épisode de Game of Thrones ? Pour le comprendre, il faut rappeler ce qui se passe lorsque vous buvez un café ici, sur Terre. La gravité (la force qui attire les corps vers le sol) permet de « maintenir le fluide au fond de la tasse ». Elle aide aussi le fluide à « s’écouler lorsque vous voulez prendre une gorgée », poursuit Donald Pettit.
Même s’il y a de la gravité dans l’ISS (90 % de la gravité de la Terre atteint la station), les astronautes sont en chute libre, c’est-à-dire dans un mouvement uniquement soumis à la pesanteur (et pas à la résistance de l’air, par exemple). Supposons que le café puisse être servi dans une tasse à bord de l’ISS. Le liquide se déplacerait vers ses bords mais ne s’échapperait pas du contenant, même si celui-ci est tenu à l’envers. Pour espérer le boire, il faudrait secouer fort la tasse, pour qu’une partie du fluide se détache et vienne jusqu’à votre bouche. La manœuvre est assez complexe, surtout si l’on ajoute le fait que le liquide est à 50 ou 60°C.
La Nasa a donc opté pour un sac permettant de boire le café comme un jus dans une boîte. Évidemment, cette solution ne permet pas de profiter de l’odeur d’un bon café. « Ça ressemble plus à de l’eau chaude aromatisée », explique Donald Pettit. La caféine entre bien dans le corps des astronautes, mais leur expérience sensorielle et leur plaisir est limité.
Une tasse pour boire le café en apesanteur
Entre le 14 et le 30 novembre 2008, Donald Pettit fait partie de la mission STS-126 de la navette Endeavour, qui doit livrer du matériel à la Station Spatiale internationale. C’est lors de ce vol qu’il trouve une solution pour profiter enfin d’un café odorant dans l’espace. À l’aide d’un film transparent, qu’il déforme avec ses mains pour donner un angle bien précis à l’un des bords, il découvre comment faire s’écouler le café.
« Si deux surfaces solides se rencontrent à un angle suffisamment étroit, les fluides en microgravité coulent naturellement le long de la jointure », résume la Nasa. C’est ce principe qui a donné naissance à la « zero-G coffee cup » (« la tasse de café en apesanteur ») de Donald Pettit. L’un de ses bords forme un angle (qui rétrécit de plus en plus, du bas vers le haut de la tasse). Le fluide se déplace le long de ce « canal » jusqu’à la bouche de l’astronaute, qui peut en profiter pour sentir l’odeur du breuvage grâce à une ouverture.
Le café, garant du bien-être dans l’espace ?
Donald Pettit a même déposé un brevet pour cette tasse en novembre 2014, précisant que cette technique permet à toute boisson d’adhérer à l’intérieur du récipient. Il mentionne que cette tasse est également plus pratique que les sacs contenant des liquides, car elle est réutilisable lors de longs voyages spatiaux. Le brevet souligne également que ce confort, même s’il peut paraitre modeste, peut permettre d’améliorer le bien-être des astronautes au quotidien. Ils retrouvent ainsi une habitude qu’ils ont sur Terre.
https://twitter.com/astro_Pettit/status/724948940412588033
La portée de cette découverte dépasse le simple plaisir de boire un café pendant une mission spatiale. C’est aussi une avancée pour mieux comprendre le fonctionnement des fluides dans l’espace, encore difficile à appréhender. Il est pourtant essentiel de le comprendre pour garantir la sécurité et le confort des astronautes qui effectueront de longs voyages, par exemple vers Mars.
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