Du son et des communications instantanées dans l’espace ? Ne vous laissez plus avoir au cinéma !

Le cargo spatial CRS-10 de l'entreprise SpaceX, lors de son approche finale de la Station spatiale internationale, le 23 février 2017. NASA/Flickr, CC BY-NC

Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la Science 2017 dont The Conversation France est partenaire. Retrouvez tous les débats et les événements de votre région sur le site Fetedelascience.fr.


Le cinéma réussit à nous émerveiller depuis sa démocratisation en représentant la société et ses enjeux artistiques, relationnels ou encore scientifiques. Là où certains enjeux sont bien traités, la science de notre Univers demeure encore approximative dans la majorité des œuvres cinématographiques, induisant ainsi bon nombre d’idées reçues aux non-spécialistes.

Alors, comment faire lorsque l’on n’est pas astrophysicien pour repérer un scénario bancal une explication douteuse, ou un charabia dénué de sens ?

Le son dans l’espace : la faute la plus commune

Si vous avez déjà vu un film de science-fiction, vous avez probablement déjà entendu le bruit d’un vaisseau spatial parcourant l’espace (Star Wars, Transformers, Star Trek, etc.). Aussi épique que ces passages peuvent être, la réalité est malheureusement moins attrayante : il n’y a pas de son dans l’espace !

« Alien : le 8e passager » (1979) inscrit sur son affiche « Dans l’espace personne ne vous entend crier » mais utilise bien du son dans cette séquence.

Pourquoi ça ? Pour le comprendre, il suffit de s’intéresser à la nature du son. Dans le langage scientifique, le son est ce que l’on appelle une onde mécanique, c’est-à-dire la propagation d’une déformation dans un milieu matériel.

Au niveau microscopique, les molécules d’air vibrent et propagent cette vibration aux molécules voisines, qui vibrent à leur tour et ainsi de suite. Un peu comme du bouche-à-oreille, le son est donc le résultat de la transmission d’une vibration de l’air à partir de l’émetteur jusqu’au récepteur.

La propagation du son de son émission jusqu’à sa réception.

Le son a besoin d’un milieu matériel pour assurer sa propagation : sans molécules, pas de vibrations, et donc pas de son. Dans l’air de notre atmosphère, on trouve en moyenne 27 300 000 000 000 000 000 000 000 molécules par mètre cube, ce qui permet au son de se propager facilement.

Cependant, dans l’espace, les molécules se font très rares, soit environ 5 par mètre cube ( !), ce qui empêche totalement le son de se propager.

Ce constat affecte aussi d’autres phénomènes nécessitant de l’air. Il n’y a, par exemple, pas de flammes dans l’espace, étant donné qu’elles nécessitent la présence de molécules de dioxygène (les explosions enflammées comme dans Armageddon sont donc irréalistes). En somme, l’imposante majorité des œuvres de science-fiction, depuis l’apparition du genre, ignorent les effets du vide spatial.

Il est cependant intéressant de noter que depuis 2013, avec la sortie de films comme Gravity, Interstellar ou Seul sur Mars, l’industrie hollywoodienne avance vers une représentation plus fidèle de l’espace, mais toujours de manière imparfaite. Il était temps, Hollywood.

La lumière nous dicte les limites de notre monde

La lumière est une autre forme d’onde, qu’on appelle électromagnétique. Contrairement au son, elle s’autopropage et n’a donc pas besoin de milieu matériel. C’est d’ailleurs une bonne nouvelle, puisque cela permet aux rayons du Soleil de traverser l’espace pour venir sur Terre.

Nous l’utilisons tous les jours, et pourtant une de ses caractéristiques, sa vitesse, demeure encore une des plus méconnues par l’industrie du cinéma. Comme toute onde, la lumière a bien une vitesse finie, ce qui va à l’encontre de notre expérience quotidienne.

En effet, la lumière des phares de votre voiture semble se propager infiniment rapidement après que vous les ayez allumés. Cette impression est légitime, puisque la vitesse de la lumière, aussi appelée célérité, est la plus grande vitesse atteignable dans l’Univers, soit 299 792 458 mètres par seconde. À l’échelle terrestre, cette vitesse nous paraît incommensurable : la lumière fait le tour du monde en 0,13 seconde !

Cependant, aux plus grandes échelles de l’Univers, cette limitation devient beaucoup plus problématique, notamment lorsqu’il s’agit d’établir des communications vers d’autres mondes.

La Terre et Mars, à la même échelle. NASA/RHorning/Scooter20/Wikimedia

En guise d’exemple, considérons la planète Mars qui est l’objet d’un bon nombre d’œuvres de science-fiction (Seul sur Mars, Mission to Mars, Un monde entre nous, Total Recall, etc.).

Une communication de la Terre vers Mars nécessite à la lumière de parcourir la distance qui les séparent, soit de 78 à 378 millions de kilomètres, en fonction de leurs positions respectives sur leurs orbites.

En d’autres termes, l’onde électromagnétique porteuse de la communication met de 4 à 21 minutes pour arriver à destination, de quoi sérieusement ralentir la dynamique d’une conversation interplanétaire.

Seul sur Mars (2015), un film qui représente fidèlement les effets du temps de propagation de la lumière.

Pour des objets encore plus lointains, cet effet est d’autant plus important : la lumière provenant de l’étoile la plus proche, Proxima du Centaure, met environ 4,2 ans à nous parvenir…

Aujourd’hui encore, beaucoup d’œuvres ne prennent pas la peine de représenter cet effet, pourtant crucial dans la gestion des robots ou des sondes au sein du Système solaire (Curiosity, Juno ou auparavant Rosetta entre autres).

Le cinéma peine encore aujourd’hui à représenter la science à sa juste valeur. Souvent accompagnée des clichés sur l’apparence du scientifique, ou de son incapacité à communiquer normalement, l’industrie cinématographique empêche le grand public de voir la vraie nature de la science : un monde respecté, épanouissant et exigeant.

Néanmoins, les efforts de ces quatre dernières années donnent l’espoir de voir un jour un film de science-fiction totalement réaliste. L’avenir nous en dira davantage.

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