Parmi les travaux scientifiques réalisés à bord de la station spatiale internationale par Thomas Pesquet, l’expérience FLUIDICS étudie la turbulence des ondes en apesanteur. Des chercheurs du CNRS, d’Université de Paris et de l’École normale supérieure ont ensuite analysé les données et ont publié les résultats dans la revue Europhysics Letters. Le phénomène de turbulence d’ondes mis en évidence dans cette expérience pour des vagues, se généralise à de nombreux autres systèmes naturels sur Terre et dans l’Espace où des ondes se propagent.

© ESA/CNES
Thomas Pesquet présente le réservoir utilisé dans l’expérience Fluidics. La sphère instrumentée est partiellement remplie d’eau.
L’étude de vagues turbulentes dans la station spatiale internationale à l’aide de l’expérience FLUIDICS a été livrée à bord de la station spatiale internationale en février 2017. Plusieurs astronautes de l’ESA dont Thomas Pesquet, qui a installé l’instrument dans le cadre de la mission PROXIMA, ont manipulé cette expérience développée par le CNES et ADS (Airbus Defense and Space) Toulouse. L’expérience FLUIDICS a depuis été rétrocédée à l’ESA pour être plus largement utilisée dans l’ISS.
Un des buts de cet instrument, consiste en l’étude de la turbulence d’ondes. Il s’agit de d’observer et de comprendre les mouvements désordonnés de la surface d’un liquide, en s’affranchissant des effets des bords, c’est-à-dire à la manière de vagues au milieu de l’océan, loin des côtes. L’absence de gravité permet de réaliser une surface avec une couche d’eau mouillant l’intérieur d’une sphère, et présentant physiquement ce type de configuration.
Des chercheurs du laboratoire Matières et Systèmes Complexes et du Laboratoire de Physique de l’Ecole normale supérieure de Paris ont caractérisé les vagues produites par l’agitation d’un réservoir sphérique instrumenté, à l’interface entre de l’eau et de l’air.
Dans la station spatiale, en l’absence de gravité, ce sont les forces de cohésion du liquide qui sont à l’origine de la propagation des vagues.
La théorie de la turbulence d’onde prédit comment les vagues se répartissent entre les échelles, interagissent et se mélangent, pour de petites amplitudes des vagues à l’interface eau-air. Les mesures faites dans l’ISS et parues dans Europhysics Letters montrent que ces prédictions théoriques restent valables même pour de fortes déformations des interfaces.
Ces nouveaux résultats confirment et complètent des mesures faites en 2006 dans un avion effectuant des vols dits paraboliques, mais pour lesquelles la durée de l’impesanteur, correspondant à la chute libre de l’avion, est limitée à une vingtaine de secondes, ce qui ne permet pas d’assurer qu’un régime stationnaire soit atteint. Ils permettront de mieux comprendre le régime de turbulences d’ondes en régime fortement non-linéaire.
Référence
Capillary wave turbulence experiments in microgravity,
M. Berhanu, E. Falcon, G. Michel, C. Gissinger and S. Fauve.
128, 3, 34001 EPL (Europhysics Letters), 2020
DOI: 10.1209/0295-5075/128/34001
À lire aussi

Un nouveau scénario géochimique pour des conditions propices à l’apparition de la vie sur Terre
Une étude européenne impliquant un chercheur du CNRS à l’Institut de physique du globe de Paris, publiée fin décembre 2020, propose une nouvelle interprétation des conditions océaniques et atmosphériques sur notre planète, il y a 4 milliards d’années. En...

Entretien avec Jan Spurk : « Un désir de penser autrement la démocratie »
Émeutes au Capitole, investiture de Joe Biden, gestion de la pandémie : la démocratie est au centre des débats. Le sociologue Jan Spurk, professeur à Université de Paris (Centre de recherches en philosophie, sociologie, sémiologie & politique - EA...

For Women in Science : appel à candidatures 2021
La Fondation L'Oréal, en partenariat avec la Commission nationale française pour l'UNESCO et l'Académie des sciences, ouvre l'appel à candidatures, de l'édition 2021 du programme France L'Oréal-UNESCO Pour les Femmes et la Science. © Fondation...

L’Université Pompeu Fabra rejoint la Guilde
Le réseau d’excellence de la Guilde, dont Université de Paris est l’un des membres, s’étoffe avec l’arrivée de l’Université Pompeu Fabra à Barcelone. Une université européenne jeune, très active et prometteuse sur le plan de la recherche. Elle...