Train gravitationnel

Ascenseur utilisant le principe de train gravitationnel. L'ascenseur est en chute libre à travers une section de la planète.

Boris Vian est connu pour avoir proposé une idée digne d'Alphonse Allais : construire un plan incliné de Paris à Lyon afin de pouvoir s'y rendre sans moteur.

Mais la réalité avait déjà dépassé la fiction et des trains gravitationnels existaient bel et bien. Un échange de courriers de lecteurs de Scientific American dans les années 1960 fera même revivre l'idée quelque temps en l'assortissant de très haute technologie.

Les trains à gravité

Il s'agit de relier les deux points de la sphère par la corde L.

Un train de pesanteur est l'un des moyens théoriques de transport prévu pour aller entre deux points sur la surface d'une sphère, en perçant un tunnel qui va directement d'un point à l'autre par l'intérieur de la sphère.

Dans un grand corps tel qu'une planète, ce train accélère en utilisant seulement la force de pesanteur, puisque, pendant la première moitié du voyage (du point de départ jusqu'au milieu), l'attraction due au centre de gravité le tirerait vers la destination. Pendant la deuxième moitié du voyage, l'accélération serait dans la direction opposée relativement à la trajectoire, mais (en ignorant les effets du frottement) la vitesse acquise serait suffisante pour compenser exactement cette décélération (de sorte que le train atteigne sa destination avec une vitesse égale à zéro). En réalité, il y a deux raisons pour que les trains de pesanteur n'existent pas. Le passage montré dans l'illustration percerait le manteau et la traversée de la terre une région où la roche est plus de fluide que le solide. On ne connaît aucun matériau qui résisterait à la chaleur et à la pression énorme. Deuxièmement, les pertes de frottement seraient significatives. Des pertes de frottement de roulement ont pu être réduites en utilisant un train par magnétisme fait de la lévitation. Le concept pourrait être utilisé sur la lune.

Origine du concept

Au XVIIe siècle, le scientifique britannique Robert Hooke a présenté l'idée d'un objet accélérant à l'intérieur d'une planète dans une lettre à Isaac Newton. Un projet de train de pesanteur a été sérieusement présenté à l'Académie des sciences de Paris au XIXe siècle. L'idée a été redécouverte dans les années 60 par le physicien Paul Cooper qui a édité un article dans le journal américain de la physique proposant d'envisager des trains à gravité pour un futur projet de transport.

Montagnes russes

En 1884 furent créées les premières montagnes russes, premier exemple aussi d'un train mû par la seule gravité. Un système de crémaillère fait arriver les voitures à une certaine hauteur, d'où une pente descendante les accélère et leur procure l'énergie cinétique qui assurera tout leur parcours.

Trains à gravité aux États-unis

Scientific American

Le courrier des lecteurs

• Pente à la sortie des stations de métro
• Pente inutile si le tunnel est assez long
• Moteur inutile si le tunnel est assez long !
• Le temps de parcours est le même quelle que soit la distance
• C'est le temps de demi-rotation d'un satellite qui serait au niveau de la mer
• C'est aussi le temps de battement d'un pendule qui aurait la longueur du diamètre terrestre et soumis à un champ gravitationnel égal au champ terrestre (en négligeant les variations de celui-ci pour l'exemple)

Solution praticable un jour ?

Au-delà de ce feu d'artifice d'idées ingénieuses, une question est de savoir si un jour on pourrait leur envisager un début de pratique

Frottement de l'air

Frottement des roues

Hystérésis des aimants

Force de Coriolis

Incertitude sur les mouvements telluriques

Gradient géothermique

On ne voit donc pas poindre de mise en place d'une telle technologie à un horizon prévisible. Cela ne gâte en rien l'intérêt ludique que peut présenter ce genre d'étude, qui représente une application amusante dans un cadre unique d'un ensemble de concepts étudiés séparément en physique.

Quelques références internationales

• Gravity train à l'université de Purdue
• Gravity train plus classique