À bord de l’avion Zéro G, des chercheurs de l’UBS défient la gravité

À bord de l’avion Zéro G, des chercheurs de l’UBS défient la gravitéUne équipe de chercheurs de l’Université Bretagne Sud a embarqué à bord de l’A310 Zéro G pour mener une expérience inédite : observer le comportement du métal liquide en apesanteur. L’enjeu scientifique est majeur. Les connaissances acquises doivent permettre d’améliorer des procédés industriels dans des secteurs sensibles, tels que le nucléaire et la défense.

17 mars, 7h du matin, sur le tarmac de l’aéroport de Bordeaux-Merignac. Le moment est immortalisé en photo : Vêtus de leurs combinaisons ignifugées bleu roi, Mickaël Courtois, Maelenn Le Mener, Coline Bourges et William Berckmans ont fière allure. Ils s’apprêtent à participer à la 70ème campagne de vols paraboliques organisée par le Centre national d’études spatiales (CNES), et à embarquer à bord de l’A310 Zéro G.

Nous les avons retrouvés quelques jours plus tard, à Lorient, pour qu’ils nous racontent cette expérience… de haut vol !

William Berckmans, Coline Bourges, Mickaël Courtois et Maelenn Le Mener (IRDL) s'apprêtent à embarquer à bord de l’A310 Zéro G (photo : Seamus)

Comprendre un matériau… au moment critique

Les quatre scientifiques sont chercheurs en thermique à l’Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL), à Lorient. Ils s’intéressent aux propriétés des métaux à l’état liquide. Un état atteint lorsque le métal est chauffé à très haute température, lors de procédés industriels tels que le soudage ou la fabrication additive, employés dans de nombreux secteurs : Automobile, aéronautique, sidérurgie…

Pour bien maîtriser ces procédés, il est nécessaire de comprendre finement le comportement des métaux en fusion. Car « si votre chaise de jardin se brise à cause d’une soudure défectueuse, ce n’est pas très grave », illustre Mickaël Courtois, coordonnateur de l’équipe et également enseignant à la Faculté Sciences & Sciences de l’Ingénieur. « Mais si ce sont les soudures réalisées lors de la construction d’une centrale nucléaire qui défaillent…  les enjeux ne sont plus du tout les mêmes. »

Au centre de recherche de l’Université Bretagne Sud, à Lorient, Mickaël Courtois et son équipe poursuivent plusieurs objectifs : « Nous mesurons la masse volumique des métaux liquides, leur tension superficielle ou encore leur capacité thermique » détaille le chercheur. « Grâce aux données obtenues, nous alimentons des modèles informatiques pour tester numériquement des procédés. » Depuis 2023, leur recherche est soutenue financièrement par l’Agence Nationale de Recherche (ANR).

Mickaël Courtois, enseignant-chercheur à l'IRDL, lors du 14th International Workshop on Subsecond Thermophysics à Lorient, en juin 2025 (photo : UBS)

Repousser les limites de la mesure

Sur le papier, cela semble simple. Sauf que… plus les températures augmentent, plus les mesures deviennent compliquées et, fatalement, plus les données se font rares.

L’IRDL a donc développé une technique très particulière : la lévitation aérodynamique. Dans une machine unique en son genre, une petite goutte de métal est chauffée par un laser et placée en suspension grâce à des jets de gaz. En l’absence de contact avec un support, il n’y a plus de limitation en température. En parallèle, la goutte est maintenue sous pression : le métal s’évapore moins vite, ce qui permet d’atteindre de travailler à des températures jamais atteintes auparavant.

Problème résolu ? Presque ! Car quelques mesures résistent encore aux instruments développés à l’IRDL. C’est le cas de la viscosité : « Pour la mesurer, on observe les vibrations de la goutte » explique Mickaël Courtois. Or, bien qu’elle soit placée en lévitation, la goutte de métal reste soumise à la gravité. Sous son propre poids, elle se déforme légèrement et cela suffit à fausser les résultats. Pas le choix : pour aller plus loin, il va falloir s’affranchir de la gravité.

Triés sur le volet

Bonne nouvelle : nul besoin d’aller dans l’espace ! L’A310 Zéro G, exploité par Novespace, filiale du CNES, est aménagé pour le vol parabolique, qui recrée l’état d’apesanteur en alternant plusieurs phases de montées et descentes.

Mais les places à bord sont chères : 2 vols par an, 10 équipes de scientifiques par vol, et une majorité des places attribuées à la recherche liée à l’exploration spatiale.

Le projet de l’IRDL se distingue par ses enjeux. « Nos recherches sont indispensables pour des secteurs sensibles tels que le nucléaire ou la défense. Et on ne peut pas y couper : on a besoin de faire des mesures en apesanteur. Or aujourd’hui en France, doit encore faire appel à de l’expertise étrangère. D’un point de vue de souveraineté et de confidentialité, ce n’est pas satisfaisant. » expose le chercheur.

Leur dossier est retenu. Les chercheurs obtiennent leur précieux ticket.

Six mois pour tout repenser

Tout s’accélère ! « Nous avons eu 6 mois pour tout préparer » se souvient Mickaël Courtois. Branle-bas de combat au laboratoire. Il a d’abord fallu complètement repenser la manipulation. Au sol, un essai-type dure 2h. « En vol, entre deux manœuvres paraboliques, nous allions disposer de 2 minutes pour nous préparer. »

Nouvelle organisation, achat d’équipements adaptés, attribution de rôles ultra-précis pour les quatre chercheurs impliqués dans la manipulation… La sécurité ajoute une contrainte supplémentaire. « Nous devions embarquer dans l’avion une source laser, du gaz sous pression, et du métal liquide. C’est l’un des projets les plus dangereux jamais embarqués dans les vols paraboliques » rappelle le chercheur. De quoi justifier quelques précautions.

« Au final, on a réussi à tout caler à temps. On était prêts pour embarquer le 17 mars. »

« Injection ! »

« Nous avons décollé à 9h » retrace Mickaël Courtois. A la manœuvre en ce premier jour de vol, nul autre que l’astronaute Thomas Pesquet, directeur de Novespace. De quoi mettre en confiance !

Au bout de quelques de minutes de vol, les équipes sont invitées à rejoindre leur espace de travail et à se préparer.

Suivent 20 secondes moins agréables à passer : c’est la phase d’hypergravité, première phase de la « manœuvre parabolique ». 20 secondes durant lesquelles les corps des passagers sont soumis à 1,8 G (1,8 fois leur poids).

Jusqu’à ce que les pilotes prononcent ce mot : « injection ». Alors que l’avion est en pleine ascension, les pilotes réduisent le régime des moteurs. L’avion entre en gravité zéro et décrit une parabole au cours de laquelle il est en chute libre pendant 22 secondes. C’est la phase d’apesanteur.

À ce moment, tout flotte. Dans ce nouvel environnement, les scientifiques bien accrochés enchainent alors les gestes répétés des dizaines de fois. « En quelques secondes, on déclenche le laser, on ajuste les paramètres, on enregistre »… et ils se préparent à la manœuvre suivante. Avec 31 paraboles par vol, trois vols en trois jours, le rythme est intense !

Manipulation en apesanteur pour les quatre scientifiques de l'UBS (photo : Novespace)

Malgré tout, chacun s’accorde une parenthèse : une parabole « off » pour aller expérimenter l’apesanteur dans un espace prévu dans l’avion pour le vol libre. Les sensations ? « Incomparables ! » confie Mickaël.

Une première étape validée

De retour sur terre, les chercheurs tirent le bilan de cette expérience. « Nous avons réussi à obtenir du métal liquide en apesanteur. C’était la première étape » conclut Mickaël Courtois. Cette première campagne avait un rôle précis : valider le dispositif.

Une goutte de métal liquide au cœur de la machine de l'IRDL (photo : IRDL)

Mais le travail ne fait que commencer ! Car les scientifiques ne comptent pas s’arrêter là. Une nouvelle campagne de vol est déjà prévue en octobre. L’objectif : stabiliser davantage la goutte et atteindre des températures encore plus élevées. « Notre dispositif est unique au monde. On part presque d’une feuille blanche. Mais une fois l’outil maîtrisé, il pourra être utilisé sur le long terme », explique Mickaël Courtois.

Car les besoins sont là. Nouveaux matériaux, nouveaux procédés : les défis industriels d’aujourd’hui et de demain nécessiteront des données toujours plus précises.

Et, pour y répondre, il faudra continuer à prendre de la hauteur.

Parenthèse méritée pour Coline Bourges et Mickaël Courtois, qui expérimentent l'apesanteur dans une zone de l'avion prévue à cet effet !

Crédits photographiques : ©Université Bretagne Sud - Service Communication. Seamus. IRDL. Novespace