Une fenêtre sur des futurs invisibles
Les scientifiques ont découvert comment défier les lois de la gravité grâce à une machine d’un nouveau genre. En Chine, une centrifugeuse à hypergravité innovante permet désormais de comprimer le temps et l’espace, offrant aux chercheurs la possibilité d’observer des scénarios futurs qui resteraient autrement invisibles pendant des décennies, voire des millénaires. Loin des expériences de centrifugeuse que l’on peut voir dans les foires scientifiques de lycée, cet appareil repousse les limites de la physique telle que nous la connaissons.
La capacité de cette machine est vertigineuse : elle peut gérer jusqu’à 1 900 G-tonnes, une unité combinant la masse et l’accélération gravitationnelle. Avec une telle puissance, elle génère des niveaux de gravité des centaines, voire des milliers de fois supérieurs à la force G unique que nous subissons sur Terre. Cette prouesse technique permet de simuler et d’accélérer les résultats de phénomènes complexes comme les tremblements de terre ou le changement climatique. Dans la nature, l’observation de ces événements nécessiterait de parcourir de longues distances ou d’attendre que le temps fasse son œuvre sur des périodes extrêmement longues.
Au-delà de notre planète, ce dispositif pourrait également nous donner une meilleure compréhension des effets de la gravité écrasante propre aux grandes planètes ou aux étoiles. Il ouvre aussi un portail vers la vie des organismes extrêmophiles, comme les tardigrades. Ces animaux microscopiques sont capables de survivre à des forces qui déchiquetteraient un être humain, et cette machine permet d’étudier leurs limites biologiques dans des conditions extrêmes.
Un géant enfoui sous la terre
C’est à 49 pieds (environ 15 mètres) sous le sol de l’Université du Zhejiang, à Hangzhou dans l’est de la Chine, que cette technologie opère désormais. Baptisée CHIEF1900, elle est la toute nouvelle addition à l’installation souterraine nommée CHIEF (Centrifugal Hypergravity and Interdisciplinary Experiment Facility). Dès sa mise en service, cette machine a rapidement surclassé ses deux prédécesseurs, les accélérateurs CHIEF1500 et CHIEF1300, affirmant sa domination technologique au sein du complexe.
Fabriqué par le Shanghai Electric Nuclear Power Group, le CHIEF1900 ne se contente pas d’être massif. Selon les experts, sa capacité de poids de 1 900 G-tonnes, bien qu’intimidante, n’est pas sa caractéristique la plus impressionnante. L’appareil possède des atouts encore plus décisifs pour les chercheurs qui dépendent de lui pour mener des expériences prédictives. Il est équipé de capacités de test critiques, incluant des actionneurs de charge qui convertissent l’approvisionnement en énergie en force mécanique, ainsi que des contrôles climatiques sophistiqués pour empêcher toute surchauffe durant les opérations.
Cette infrastructure permet d’accueillir des modèles réduits de structures civiles, tels que des ponts et des barrages, construits à l’échelle. Ces maquettes peuvent ensuite être soumises à une rotation générant des forces G intenses. L’objectif est précis : prédire les potentiels dommages liés au stress structurel avant même que ces ouvrages ne soient confrontés à la réalité du terrain.
Une compétition scientifique mondiale
L’arrivée du CHIEF1900 marque une étape majeure dans le domaine de la modélisation géotechnique. Dan Wilson, docteur en ingénierie civile et environnementale, observe cette évolution avec attention. Il est directeur associé au Center For Geotechnical Modeling (CGM), un laboratoire financé par la National Science Foundation à l’Université de Californie à Davis. Spécialiste de la modélisation par centrifugeuse et de l’ingénierie sismique géotechnique, il se réjouit de voir cette machine inaugurer la prochaine génération de centrifugeuses à hypergravité colossales.
Le laboratoire de Dan Wilson dispose lui-même d’installations de classe mondiale, abritant deux centrifugeuses conçues pour simuler la manière dont les séismes, les vagues, les vents et les tempêtes affectent les systèmes de sols. L’une possède un rayon de 29,5 pieds (9 mètres) et l’autre un rayon de 3,3 pieds (1 mètre). Ces deux appareils sont équipés de vibrateurs capables de prédire l’impact d’un tremblement de terre. Ces expériences sont cruciales, car elles peuvent conduire à des améliorations dans la prédiction de ces phénomènes et l’atténuation de leurs effets destructeurs.
Dan Wilson situe la machine chinoise dans ce paysage concurrentiel restreint. Il déclare : « CHIEF 1900 sera l’une des quatre plus grandes centrifugeuses dynamiques au monde, c’est-à-dire des centrifugeuses dotées de vibrateurs pour les essais sismiques ». Il précise que les autres installations de ce calibre se trouvent à l’UC Davis, à la Obayashi Corporation au Japon, et chez K-water en Corée du Sud.
Mécanique de précision et applications industrielles
Le fonctionnement du CHIEF1900 repose sur des bras énormes, contrôlés par un mécanisme central qui les fait tourner à des vitesses incroyables. Lorsqu’ils sont en rotation, ils génèrent une force centrifuge — une force dirigée vers l’extérieur, s’exerçant toujours sur un objet se déplaçant selon une trajectoire circulaire et s’éloignant de son centre. Le principe est similaire à celui d’un manège de parc d’attractions qui tourne rapidement, plaquant les passagers contre la paroi et les empêchant de tomber même si le sol se dérobe sous leurs pieds.
La précision est au cœur de ce mécanisme. Les bras de la machine disposent d’un équilibrage d’extrême précision pour éviter tout effet indésirable de haute résonance. La résonance peut causer une augmentation de l’amplitude, ou vibration maximale, d’un objet, ce qui pourrait potentiellement forcer un autre objet à entrer en rotation et à subir des dommages au cours du processus. Cette stabilité est essentielle pour des applications industrielles avancées, comme le développement de nouveaux alliages. La gravité intense permet de remplir chaque partie d’un moule à l’état liquide pour obtenir une fonte solide sans aucun défaut.
Au-delà de la fabrication, les centrifugeuses à hypergravité peuvent évaluer les niveaux de pression dans les profondeurs océaniques et terrestres. Ces données sont facteurs clés dans les plans de construction de nouveaux espaces souterrains. À une époque où l’inquiétude concernant le changement climatique est plus forte que jamais, ces machines servent aussi de modèle pour comprendre comment les polluants s’infiltreront dans l’environnement s’ils ne sont pas contrôlés, reproduisant des processus géologiques hors de portée de la plupart des laboratoires.
Au service de l’urgence climatique
Le CHIEF1900 met en œuvre de nouvelles capacités pour répondre à des défis environnementaux pressants. Selon Dan Wilson, la machine est là « pour répondre à un besoin urgent de données physiques » qui aideraient les scientifiques à mieux comprendre les moteurs des changements terrestres. Il cite spécifiquement « la dynamique des glaciers et des barrières de glace, le dégel du pergélisol et l’érosion côtière » comme des domaines d’étude prioritaires bénéficiant de cette technologie.
Les implications pour la sécurité publique sont directes et significatives. La simulation de phénomènes naturels potentiellement catastrophiques n’est qu’un des avantages de cet outil. En reproduisant ces événements en laboratoire, les chercheurs espèrent anticiper les crises futures.
Dan Wilson conclut sur l’impact sociétal de ces recherches : « L’extension des capacités nous aidera également à renforcer la résilience de la société face aux processus affectés par le climat, tels que les coulées de débris et les incendies de forêt, créant ainsi de nouvelles opportunités parmi un large éventail de questions scientifiques. » Ainsi, sous la terre de Hangzhou, c’est bien la préparation de notre avenir à la surface qui se joue.
Selon la source : popularmechanics.com
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La machine chinoise capable de comprimer l’espace-temps et de défier la gravité
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