Apollo 8 et la relativité générale

Lors de son tour d’Europe, avec sa femme et ses deux fils, du 2 au 21 février 1969, Frank Borman répétait souvent pour amuser la galerie, que ses coéquipiers d’Apollo 8 et lui-même méritaient des heures supplémentaires parce qu’ils avaient vieilli environ 300 microsecondes de plus que les habitants sur Terre.

Il se trouve que la NASA avait demandé au physicien Carroll Alley* (1927-2016) de l’Université du Maryland de calculer les phénomènes liés aux équations de la relativité générale formulées par Albert Einstein (1879-1955), auxquels seront soumis les astronautes. En effet, une horloge atomique qui s’éloigne de la Terre (de tout corps massif) prend de l’avance par rapport à celle qui reste sur la surface, du fait de la diminution du champ de gravitation; le temps s’écoule plus vite. La relativité prédit également qu’une horloge en mouvement ralentit par rapport à celle restée “immobile” au sol, impliquant cette fois que le temps s’écoule plus lentement (Paradoxe des jumeaux). Il convient donc de tenir compte de ces deux effets inverses !

Le Dr Carroll Alley en a ainsi conclu que la vitesse d’Apollo 8 est le facteur prédominant tant que le vaisseau se trouve à moins de 6 500 km de la Terre, jusqu’à cette distance le temps “ralenti”, et les astronautes vieillissent moins rapidement que s’ils étaient restés sur Terre. Passé ces 6 500 km, les effets de la gravitation diminuent significativement et dès lors le temps à bord du vaisseau Apollo s’écoule plus rapidement que sur Terre. La différence entre les deux donne + 300 microsecondes.

En réalité les calculs d’Alley ne sont valables que pour William Anders qui effectuait là son premier vol, car en ce qui concerne Frank Borman et James Lovell il faut tenir compte du fait qu’ils ont effectué d’autres vols spatiaux, en orbite autour de la Terre. Ainsi les mêmes Borman et Lovell  à bord de Gemini VII ont passé deux semaines dans l’espace (du 4 au 18 décembre 1965), pendant lesquels le facteur prépondérant a bien évidemment été la vitesse, au cours de ce vol ils ont donc vieilli moins vite que les personnes sur Terre, de 400 microsecondes. James Lovell a également commandé la mission Gemini XII (du 11 au 15 novembre 1966) pendant laquelle il a rajeuni d’encore quelque 100 microsecondes.

En résumé, pour revenir à la boutade de Frank Borman, si William Anders a bien fait 300 microsecondes de travail supplémentaire, James Lovell et Frank Borman ont travaillé respectivement 200 et 100 microsecondes de moins que ce qui a été comptabilisé sur Terre, ils ont donc été trop payés par rapport à leur temps de travail effectif sur l’ensemble de leurs vols spatiaux !

 

* Il est le scientifique à l’origine des rétro réflecteurs déposés sur la Lune par les missions Apollo 11, 14 et 15, et toujours utilisés à ce jour.

 

Anecdote dans l’anecdote : Le système GPS (Global Positioning System) est l’application la plus connue de la relativité d’Einstein. Le GPS utilise une constellation de 32 satellites qui orbitent autour de la Terre à 20 200 kilomètres d’altitude, à une vitesse d’environ 14 000 km/h, pour calculer des centaines de millions de positions au sol chaque jour. Sachant qu’à cette altitude, la gravité terrestre est 17 fois moindre qu’au niveau du sol, au bout de 24 heures, une horloge atomique située à bord d’un satellite GPS aura 45 microsecondes d’avance sur la même horloge atomique au sol. La vitesse fait qu’une horloge en mouvement à 14 000 km/h ralentit légèrement, d’environ 7 microsecondes par jour. Il faut donc tenir compte de ces deux effets pour synchroniser les horloges à bord des satellites avec celles au sol pour corriger cette différence, soit + 45 microsecondes – 7 microsecondes = 38 microsecondes. Une erreur de synchronisation de 38 μs équivaut à une erreur de 10 km !

Buzzeroni

Lors de la première pause planifiée de sa deuxième sortie dans l’espace, en ce 13 novembre 1966, Buzz Aldrin (Diplômé de West Point) en profite pour déplier une affiche sur laquelle est inscrit “11 Novembre. Jour des anciens combattants” (November, 11 Vets’ Day) et fait le commentaire suivant : “J’aimerais associer à cette pensée toutes les personnes sur Terre qui un jour, ont combattu, combattent, vont combattre pour la paix et la liberté”. Puis il lâche l’affiche dans l’espace. [Si la mission Gemini XII avait décollé en temps et en heure, le 9 novembre, la deuxième EVA aurait eu lieu précisément le 11 novembre.]
Après ce moment solennel, Aldrin sort une autre affiche, une petite surprise à l’attention de son commandant James Lovell (Diplômé d’Annapolis), il donne deux indices : “Ce message concerne un événement à venir” * et  “Il y a déjà eu un précédent, l’année dernière” **
 Je ne crois pas que Jim veuille le lire, aussi c’est moi qui vais le faire, haut et fort, afin que tout le monde puisse entendre : “Allez l’armée, à bas la Navy” (Go Army Beat Navy)
Roger. A bas l’armée” répond William Anders le capcom. (Diplomé d’Annapolis avant d’entrer dans l’armée de l’air).
“Je savais qu’on n’avait pas le bon capcom !”  plaisante Aldrin

 

 

En 1966 c’est l’armée qui remportera le match !

* A savoir le prochain match de football américain entre l’équipe de West Point (Armée de Terre), les Army Black Nights et celle d’Annapolis (Marine), les Navy Midshipmen.  A cette époque, le match avait lieu le premier samedi qui suit Thanksgiving.

 ** Aldrin fait bien sûr allusion à la pancarte “Beat Army” que Walter Schirra (Navy) avait apposé sur un des hublots de Gemini 6A à l’intention de Frank Borman (Army) dans Gemini 7, lors du premier rendez-vous de l’Histoire, entre deux vaisseaux spatiaux.

Au cours de la mission James Lovell appellera plusieurs fois Edwin “Buzz” Aldrin ; Buzzeroni…

Service irréprochable

Au moment de réintégrer le vaisseau spatial, après plus de deux heures dans le vide de l’espace, c’est la deuxième sortie d’Aldrin, James Lovell s’adresse à lui et lui demande :
Tu peux passer un petit coup sur le pare-brise s’il te plaît ?”
Aldrin s’approche du hublot de son commandant et fait mine d’essuyer le pare brise.
Lovell continue : “Profites en pour vérifier le niveau d’huile !”
Aldrin : “La pression des pneus est bonne !”

 

Un boulot de singe

Buzz Aldrin vient d’effectuer une sortie extra véhiculaire, au cours de laquelle il a notamment effectué des exercices de dextérité, que les astronautes ont qualifiés de “travail de singe”.
Il a serré et desserré des boulons, scié des morceaux de métaux, assemblé et désassemblé des crochets et des mousquetons, dénudé des fils et réalisé des connexions électriques etc… pour démontrer ce qu’un astronaute peut faire dans l’espace.

Lorsqu’il a terminé Lovell lui dit : “Bon, allez, prend une pilule à la banane et repose toi un peu !”

L’équipage suppléant avait collé un autocollant “Chiquita” *  sur le compartiment de l’Agena dans lequel se trouvaient les exercices à réaliser !


* La société United Fruit Company fondée en 1899 est une entreprise bananière dont le siège se trouve aux États-Unis. Le N°1 de la vente de bananes dans le monde. En 1989 elle change de nom pour devenir la Chiquita Brands International. Chiquita la banane est l’emblème de la société.

Poster Chiquita

 

 

 

Décontractés

Lors de la conférence de presse d’avant vol, de la mission Gemini 4 (sont présents James McDivitt et Edward White, “équipage titulaire” et James Lovell et Franck Borman, “équipage de réserve”), un journaliste demande s’ils ont choisi un nom pour leur vaisseau spatial, James McDivitt répond: “Je ne sais pas, qu’est-ce qu’on joue à Broadway en ce moment ?” (Un clin d’oeil à Gus Grissom qui avait baptisé Gemini 3 “Molly Brown” d’après la comédie musicale “The Unsinkable Molly Brown” qui passait à Broadway)
A la question de savoir si l’équipage s’entend bien il répond : “Je pense que j’ai passé plus de temps avec Ed depuis le 1er septembre qu’avec ma femme, on s’entend parfaitement, mais ces deux-là (désignant Jim Lovell et Frank Borman), j’ai des doutes”.
Borman : “Nous formons un excellent groupe, d’ailleurs la nuit dernière Jim et moi avons eu un problème avec nos réservations, du coup nous avons dû passer la nuit ensemble dans la suite nuptiale du Georgetown Inn”
Lovell : “Vous voyez, on ne peut pas être plus proche !”

 

Toute la conférence de presse s’est déroulée ainsi.