Projetant une ombre tourbillonnante, une flamme de bougie rougeoyante se balance étrangement avant de s'enflammer à nouveau. Aussi fantomatique qu'elle paraisse, cette danse des flammes n'est le résultat d'aucune force, paranormale ou autre, mais plutôt de l'absence d'une force : la gravité.
Ce court clip capture une expérience scientifique qui a eu lieu lors de la campagne de vols paraboliques de l'Agence spatiale européenne en septembre, montrant ce qui arrive à la flamme d'une bougie lorsque la gravité est retirée de l'équation.
Les vols paraboliques sont un moyen de créer temporairement un environnement de microgravité sans s'aventurer aussi loin de la Terre. L'avion « Zéro-G » suit une trajectoire courbe appelée parabole : il monte d'abord brusquement pour gagner de l'altitude, avant d'atteindre le sommet de la parabole et de retomber.
Au cours de la chute contrôlée, tous les passagers à bord, humains et expérimentateurs, subissent environ 22 secondes de microgravité, semblable à la sensation que vous ressentez au sommet d'une montagne russe. Et puis tout se répète.
Chaque parabole prend environ une minute et est répétée 31 fois en un seul vol, offrant au total environ dix minutes de microgravité.
Cette expérience à la flamme d'une bougie était l'une des nombreuses expériences scientifiques organisées dans le cadre de la 87e campagne de vols paraboliques de l'ESA qui s'est déroulée en septembre à Bordeaux, en France.
Au cours de 93 paraboles réparties sur trois vols, des bougies composées de différentes cires et dotées de diverses mèches ont été allumées, placées dans une boîte scellée et observées de près par les opérateurs de l'expérience.
Trois types de caméras ont capturé ce qui s'est passé à l'intérieur de la boîte : une caméra visuelle conventionnelle a enregistré la flamme, un ensemble de caméras infrarouges a dévoilé la chaleur qui en rayonnait et une caméra d'ombrage a suivi les changements dans l'air ambiant. Cet extrait d'animation révèle ce qui est arrivé à la flamme pendant les quelques secondes de microgravité, montrant la flamme à droite et son ombre à gauche.
L'auteur de l'expérience, Jack van Loon du Laboratoire de survie et de sciences physiques de l'ESA, explique : « Nous avons tous vu une bougie brûler à un moment donné de notre vie, mais peu d'entre nous s'arrêtent pour réfléchir à son fonctionnement.
« De nombreuses forces sont impliquées dans quelque chose qui semble si simple. Les forces de convection créent un modèle de circulation d'air qui donne à la flamme sa forme caractéristique de gouttelettes ; les forces capillaires tirent la cire fondue vers le haut de la mèche de la bougie, rivalisant avec la force de gravité.
« Nous voulions créer un modèle dans lequel la gravité joue un rôle et auquel les gens peuvent s'identifier. Une bougie en est un parfait exemple. »
« Tout a commencé en 2017, lorsque la centrifugeuse à grand diamètre (LDC) de l'ESA a fêté ses 10 ans », raconte Jack. « Tout le monde sait que quand il y a un anniversaire, il y a des bougies. Alors, pour célébrer la première décennie d'activité de la LDC, nous avons décidé de monter une petite expérience : allumer des bougies d'anniversaire dans les gondoles de la centrifugeuse et les faire tourner à 20 g, jusqu'à ce que la force d'hypergravité les éteigne. »
« Maintenant, l'idée est d'explorer ce qui arrive à la flamme d'une bougie dans toute la plage de gravité à laquelle nous pouvons accéder ou simuler à l'ESA, de la microgravité à l'hypergravité. »
