La Chine allume une machine d’hypergravité pour comprimer le temps et l’espace

À Hangzhou, dans la province du Zhejiang, la Chine construit la centrifugeuse d’hypergravité la plus puissante de la planète : CHIEF. Depuis 2020, elle vise à recréer en laboratoire des processus naturels qui prendraient normalement des milliers d’années à se développer, et non, ce n’est pas de la science-fiction, mais bien de l’ingénierie de précision au service de la recherche la plus avancée.

L’investissement dépasse les deux milliards de yuans (environ 276 millions de dollars) et s’inscrit dans une stratégie nationale visant à renforcer les infrastructures scientifiques. Ce n’est pas une simple expérience, mais un outil qui mettra à l’épreuve des matériaux, des structures et des modèles à des échelles et des vitesses jamais atteintes auparavant dans des installations de ce type.

Son design prévoit deux versions : une à grande capacité, capable de déplacer jusqu’à 32 tonnes à 300–500 g, et une autre à haute vitesse, qui atteindra 1 500 g. Dans les deux cas, les forces générées multiplient par des milliers la gravité terrestre, ce qu’aucun être humain ne pourrait supporter.

L’idée de simuler l’hypergravité à l’aide de centrifugeuses existe depuis la fin du XIXe siècle, mais elle n’avait jamais été poussée aussi loin, en combinant force brute, capacité de charge et contrôle de précision. Cela permet d’étudier de manière accélérée des phénomènes géotechniques, géologiques et liés aux matériaux, tout en conservant la fidélité des modèles à l’échelle réelle.

Avec ce simulateur et son potentiel pour résoudre des problèmes d’ingénierie sismique et sous-marine, ainsi que pour stimuler des découvertes en physique des matériaux tout en « compressant » en quelques jours des processus qui, dans la nature, prennent des siècles, la Chine n’élargit pas seulement ses capacités scientifiques : elle se positionne aussi comme une référence en matière de technologie de recherche extrême.

Ingénierie extrême et hypergravité

Le cœur de CHIEF est une chambre scellée où un bras rotatif accélère des matériaux à des vitesses si élevées qu’elles génèrent une gravité artificielle des milliers de fois supérieure à celle de la Terre, ce qui permet à des maquettes à échelle réduite de réagir comme des structures réelles dans des conditions de long terme.

Mais faire tourner des objets à une telle vitesse n’est pas simple : les accélérations extrêmes font que l’air se comporte comme un mur invisible, augmentant la résistance et la chaleur. Des études récentes montrent que la puissance dissipée par la friction peut atteindre des niveaux de l’ordre du mégavolt, ce qui affecte la stabilité et la précision des expériences si ce phénomène n’est pas correctement maîtrisé.

Pour résoudre ce problème, les ingénieurs ont optimisé le design grâce à des simulations et à des essais à l’échelle réduite. Ils ont constaté que réduire la hauteur des parois minimise la formation de vortex, que modifier la forme des bras en disques réduit jusqu’à 73 % la résistance, et qu’un fonctionnement sous vide partiel diminue la friction interne de l’air.

De plus, le flux d’air à l’intérieur de la chambre a été étudié en détail, avec des mesures de vitesse, de turbulences et de différences de pression. Ces données permettent de prévenir les résonances dangereuses, d’améliorer le refroidissement et de garantir que chaque expérience se déroule dans un environnement stable et sûr, même dans des conditions extrêmes.

Détection et contrôle intelligents

À de telles vitesses, la moindre déséquilibration peut générer des forces instables capables d’endommager la machine ou d’altérer les résultats. C’est pourquoi l’accélérateur intègre des systèmes de détection basés sur l’intelligence artificielle pour identifier et corriger en temps réel les déséquilibres, sans devoir interrompre l’opération.

Ce système associe des réseaux neuronaux profonds à des données issues de capteurs de vibration et d’état. Son architecture permet de reconnaître des schémas liés à des forces anormales et d’ajuster des contrepoids virtuels, améliorant ainsi la stabilité et prolongeant la durée de vie des composants clés.

Lors d’essais avec des centrifugeuses plus petites, comme la ZJU-400, cette méthode a permis de réduire jusqu’à 85 % l’erreur dans la détection des déséquilibres par rapport aux techniques traditionnelles, ce qui se traduit par une sécurité accrue pour les expériences et un moindre risque d’interruptions coûteuses lors d’essais critiques.

L’intégration de ce type d’algorithmes fait de l’accélérateur bien plus qu’une simple machine de force brute : c’est un laboratoire intelligent, capable de s’adapter à des conditions changeantes et de maintenir la précision même dans les régimes de fonctionnement les plus exigeants de l’ingénierie expérimentale.

Applications et perspectives futures

Les possibilités sont vastes. En géotechnique, par exemple, il peut simuler en quelques semaines la manière dont se déformerait un barrage ou comment évoluerait un terrain soumis à des infiltrations pendant des décennies. En ingénierie sismique, il permet de reproduire en quelques heures les effets cumulés de centaines de petits séismes.

En science des matériaux, l’hypergravité peut accélérer la séparation de phases dans les alliages, révélant des structures internes utiles pour fabriquer de nouveaux composites. En exploration sous-marine, elle pourrait servir à étudier l’extraction d’hydrates de gaz naturel, une source d’énergie au fort potentiel pour l’avenir.

Elle peut également recréer des processus géologiques comme la formation de montagnes, la subsidence du terrain ou la migration de contaminants. Tout cela sans attendre des décennies ni construire de prototypes à l’échelle réelle, réduisant ainsi de manière drastique les coûts et les délais de recherche.

Bien que certains titres parlent de « compresser le temps et l’espace », la réalité est moins fantastique et plus impressionnante : CHIEF ne modifie pas la physique fondamentale, mais elle compresse bel et bien le calendrier expérimental, offrant à la science un accélérateur du temps naturel sans précédent.