Les objets les plus simples sont les plus faciles à faire et à utiliser, mais ils sont par nature également souvent limités. Un stylo, par exemple, utilise la gravité pour faire couler de l’encre sur du papier.
Une conséquence, en plus d’empêcher ce stylo de fonctionner à l’envers, est que le stylo ne fonctionne plus dans les situations d’apesanteur. Typiquement, ceci pose un problème pour la Nasa quand il s’agit d’écrire à bord d’une station spatiale.
Des stylos à cartouches pressurisées
Pour résoudre ce problème, il a fallu faire appel à un peu de science et l’appliquer dans des stylos spéciaux : le space-pen était né.
Ces stylos ne comptent alors plus sur la gravité, mais sur un système de cartouches pressurisées pour toujours pousser l’encre vers la pointe. Mais vous vous doutez bien que ce n’est pas tout.
En effet, lorsque l’on met une cartouche sous pression, l’encre fuit et sort tout de suite, ce qui n’est pas acceptable : l’encre ne doit pas fuir constamment, mais seulement quand on écrit.
Le space-pen fonctionne pourtant très bien et ne fuit pas. De nouveau, la science a apporté une solution : ces stylos utilisent une encre dite thixotrope.
Une encre caoutchouteuse thixotrope
Un fluide thixotrope est un certain type de fluide non-newtonien. L’application la plus connue du fluide-non-newtonien, c’est un liquide sur lequel on peut marcher. En effet, leur particularité est que le fluide voit sa viscosité se modifier lorsqu’il est soumis à une contrainte mécanique (pression, déformation). Ainsi, si l’on marche dessus, on exerce une force (son poids) dessus, et il devient très visqueux, pratiquement solide, permettant de marcher dessus.
En réalité, les fluides non-newtonien représentent plusieurs types de phénomènes. Quand le liquide devient dur au point de pouvoir marcher dessus, on dit que c’est un fluide rhéo-épaississant.
Si le fluide devient au contraire plus liquide quand on exerce une contrainte dessus, il est dit thixotrope.
Ceci est parfait pour nous : un tel fluide deviendrait aussi liquide lors de la friction d’une bille de stylo !
Le space-pen utilise donc une pointe à bille et une encre thixotrope.
Au repos, quand la bille est immobile et l’encre est très épaisse, pratiquement solide, et à la texture du caoutchouc, la pression interne de la cartouche ne suffit pas à faire sortir l’encre du stylo.
Quand on se met à écrire, la bille de la pointe frotte contre le papier et tourne. L’encre dans la cartouche directement en contact avec la bille est remuée, elle se liquéfie par thixotropie, et peut donc sortir de la cartouche sur la bille.
En utilisant une encre thixotrope, donc dont la viscosité diminue sous l’effet d’une contrainte mécanique, on arrive à fluidifier l’encre au moment voulu et à la conserver pratiquement solide (donc ne coulant pas) le reste du temps.
Bien-sûr, il faut aussi que l’encre soit collante pour pouvoir se fixer sur le papier puis sécher. C’est pourtant ce qu’a réussis à faire la société Fisher dans les années 60, après plusieurs années de développement et de multiples échecs.
De plus, et contrairement à la légende, la Nasa n’a pas investi un dollar dans le développement de ce stylo. La société Fisher a investi 3 millions de dollars de son propre côté pour réussir, avant de contacter la Nasa, qui, très satisfait, en commanda directement 400.
Conclusion
À nouveau, le space pen est un de ces gadgets bien plus techniques qu’il n’y paraît au premier abord.
Il ne suffit pas de pressuriser une cartouche, il faut aussi faire en sorte que l’encre sous pression ne fuit pas n’importe comment, tout en permettant de la garder fluide pour permettre d’écrire.
Fisher a réussis cela en rendant l’encre fluide uniquement lors de l’écriture grâce à des fluides non-newtoniens.
Au passage, ce style peut donc écrire à l’envers et en apesanteur, mais également sous l’eau, dans la graisse, l’ammoniaque, et par des chaleurs et des froids extrêmes. Il en fait donc un stylo de choix pour beaucoup de domaines extrêmes.
Il est toujours utilisé par la Nasa et divers autre agences spatiales (y compris les russes), depuis l’époque Apollo jusqu’à aujourd’hui.
Liens :
- Fisher Space Pen, le fabriquant des space-pen, fournisseur de la Nasa (n’expédie pas en France) ;
- Stylo Present, un revendeur, qui les expédie en France ;
- le Space Pen sur Amazon (plusieurs modèles sont disponibles) ;
- l’histoire du stylo, sur le site de la Nasa.
