Hand Spinner et spatial

Hand Spinner et spatial

Gadget à la mode, le Hand Spinner repose, comme les toupies, sur l’effet gyroscopique. Ce dernier est couramment employé dans le spatial afin de stabiliser sondes ou satellites en les mettant en rotation sur eux-mêmes.

On a dit qu’ils envahissaient les cours de récréation ou devenaient les gadgets fétiches des personnes l’employant pour évacuer leur stress… Ici, nous préférons nous intéresser au fait que le Hand Spinner permet de ressentir un effet physique que l’astronautique met à profit pour stabiliser certains engins spatiaux.

Ressentir l’effet gyroscopique

La vidéo ci-dessous vous explique comment vous pouvez expérimenter et même ressentir l’effet gyroscopique grâce à un Hand Spinner.

Le principe ici en cause est la conservation du mouvement et plus exactement la conservation du moment angulaire. Sauf perturbation externe, un objet en rotation conserve son axe de rotation. Un principe appliqué sur les toupies, les gyroscopes et les Hand Spinners !

Dans le spatial on emploie cet effet sur certains satellites et sondes. Par exemple, les satellites Meteosat de première et seconde génération tournent sur eux-mêmes à 100 tours par minute alors que leur masse est de 2 tonnes pour la seconde génération. Certaines sondes spatiales exploitent la même astuce, comme Juno de la NASA qui orbite autour de Jupiter en ce moment. Le taux de rotation est ici plus modeste et varie de 1 à 5 fois par minute en fonction des impératifs de la mission.

Si l’effet gyroscopique fournit donc une manière aisée de stabiliser un engin spatial, il complique aussi parfois la tâche des instruments embarqués qui doivent être conçus et programmés afin d’en tenir compte puisqu’ils ne sont pas en permanence pointés vers l’objet à analyser.

Un autre type de stabilisation existe, dit sur 3 axes où un ensemble de techniques (comme de petits moteurs d’attitude ou des roues à réaction) maintiennent alors le satellite ou la sonde dans l’orientation souhaitée. D’ailleurs, avec les roues à réaction, on constate une autre utilisation des propriétés d’un objet en rotation (dans ce cas on parle de volant d’inertie). Du fait de la conservation du mouvement, si on fait varier la vitesse de rotation du volant d’inertie, l’engin va tourner sur lui-même en réaction à cette variation de vitesse. En combinant 3 roues à réaction dont les axes sont perpendiculaires, on contrôle ainsi l’attitude d’un engin spatial. Autre variante : l’actionneur gyroscopique. Cette fois-ci, la vitesse de rotation d’un gyroscope reste la même, mais on fait bouger son axe de rotation à l’aide de moteurs électriques. Du fait de la conservation du moment cinétique, le satellite bouge dans le sens opposé en réaction. À nouveau avec 3 dispositifs de ce type dont les axes sont perpendiculaires entre eux, on maîtrise l’attitude de l’engin spatial. La Station Spatiale Internationale est équipée d’un tel système.