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lu pour vous numéro 68

Détails

« Lu pour vous » n°68*

Sommaire

  • Actualités : Sentinel-1A, un satellite pour monitorer et surveiller la planète
  • Actualités-High-Tech : aéronautique, un avion sans hublots
  • Agronomie : un drone au service de l’agriculture
  • Médecine : cardiologie, stents actifs, nouvelle génération
  • Chirurgie : prothèse de la hanche, des matériaux à l’épreuve du temps
  • Technologie : voir comme en plein jour
  • Technologie : le graphène, matériau miraculeux

Actualités : Sentinel-1A , un satellite pour monitorer et surveiller la planète.

L’agence spatiale européenne lancera ce soir le premier satellite du programme Copernicus. Il transmettra 24/24 des images d’observation radar de la Terre pour améliorer la gestion de l’environnement et surveiller les frontières.

Le 9 avril 2014 à 23h02, le satellite Sentinel-1A a été lancé à bord d’une fusée Soyouz, au départ de Kourou, en Guyane. Une fois en orbite, il va devoir transmettre près de 8 000 Go de données d’imagerie par jour pendant les sept années qui vont suivre.

L’objectif de Copernicus ? Concevoir un accès global aux données d’observation de la Terre par satellite. Jusqu’en 2020, quatre autres satellites Sentinel devraient suivre. Chacun sera équipé d’instruments spécifiques avec des fonctions propres.

La mise en œuvre de ce programme es de gérée par l’Agence spatiale européenne. Mais c’est Airbus Defence&Space (ancien EADS) qui fournit les services satellitaires. Le groupe sera, en outre, l’un des principaux centres de traitement, d’archives et de diffusion des données récoltées.

Source : 01 net du 04/04/2014, signé Amélie CHARNAY

Actualités- High-Tech : Aéronautique : un avion sans hublots.

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Deux écrans plats géants projetteraient des images de l’extérieur filmées par des caméras sur la carlingue.

Le Spike S-512 est un projet de jet supersonique de la société de conseil aéronautique Spike Aeros-space prévu pour fin 2018. Sa particularité : aucun hublot. La cabine sera recouverte par deux écrans plats géants projetant en temps réel des images du dehors par des mini-caméras placées sur la carlingue. Le principe simplifie la structure de l’appareil. Les écrans peuvent être assombris pour permettre aux voyageurs de dormir malgré le soleil, ou projeter des informations issues d’un ordinateur lors d’une séance de travail. La société espère lever 250 000 dollars auprès du grand public pour financer une partie du projet (estimé à 60 millions de dollars (44 millions d’euros).

Source : SCIENCE et AVENIR ,n° 806, avril 2014, signé A.D.

Agronomie : un drone au service de l’agriculture.

lpv682Parrot, constructeur français devenu célèbre pour son engin ludique AR.Drone, a dévoilé au dernier salon de l’Agriculture un drone destiné à l’évaluation des besoins azotés des cultures.

Cette aile volante baptisée eBee (photo) possède une caméra embarquée. En analysant la lumière réfléchie par les feuilles des cultures, elle évalue la photosynthèse. Puis, en associant les données relevées à des modèles conçus par l’Inra, elle propose un apport d’azote.

Objectif : optimiser le rendement des parcelles tout en évitant un excédent d’engrais azotés.

Source, SCIENCE et AVENIR, N° 806, avril 2014, signé H-P.P.

 

 

Médecine : cardiologie, stents actifs, nouvelle génération.

lpv683Les derniers modèles éliminent les risques que l’artère se rebouche après l’opération.

Apparus dans les années 1980, les premiers stents dits « nus » étaient constitués simplement de métal. Mais dans 20% des cas, l’artère se rebouchait dans les six mois (resténose). En 2002 ont donc été mis au point les stents « pharmaco-actifs », qui ont réduit ce risque à 3%. Ils étaient recouverts d’un polymère enduit d’une substance médicamenteuse qui une fois libérée, empêche la prolifération des cellules de l’artère à l’origine de la resténose. Mais la première génération de ces stents s’est révélée potentiellement dangereuse, le polymère empêchant les artères de les assimiler comme des corps non étrangers et favorisant la formation de caillots sanguins. A tel point qu’en 2007, la Haute Autorité de Santé préconisait des réserver leur usage à certains patients à haut risques (diabétiques, porteurs de lésions importantes).

Polymère bio résorbable.

Depuis, la mise au point de nouveaux modèles a permis d’éliminer ces effets indésirables. Le polymère est devenu bio résorbable : il disparait dans l’artère une fois le médicament relâché. Et les progrès continuent. A l’étude : la possibilité de créer un stent en cobalt-chrome dont la surface poreuse permettrait de faire tenir la substance médicamenteuse directement sur l’armature métallique, sans aucun polymère. Pour ne garder que les avantages du stent actif, sans les inconvénients.

Source : SCIENCE et AVENIR, N° 805, mars 2014, signé Hugo JALINIERE

Chirurgie : Prothèse de hanche, des matériaux à l’épreuve du temps.

lpv684Métal, céramique, polyéthylène… La longévité des prothèses tient beaucoup à leur composition. Objectif : qu’elles résistent à des décennies de frottements.*

Appelé aussi coxarthrose, l’arthrose de la hanche est l’une des causes principales de la dégradation douloureuse de cette articulation.

Le seul traitement de la coxarthrose consiste à poser une prothèse totale de la hanche (PTH) destinée à remplacer les os et surfaces cartilagineuses endommagés

Quelques chiffres :

140 000 prothèses réalisées en France chaque année.

Duré de vie des prothèses : 20 ans

15% des prothèses sont des reprises.

5 à 10% de la population est touchée par l’arthrose de la hanche après 55 ans.

L’espérance de vie d’une prothèse de hanche est aujourd’hui, dans 90% des cas, supérieur à 20 ans. Sa capacité à subir, sans en pâtir, des frictions continues durant de nombreuses années repose sur les choix des bons matériaux.

Utilisé en France depuis vingt ans, le « couple de frottement dur-mou » se compose, côté fémur, d’une tête en acier inoxydable, cobalt ou céramique, qui s’articule, côté bassin, avec un insert en polyéthylène. Mais cet insert s’use, ce qui a longtemps représente l’inconvénient majeur du système, les débris qu’il pouvait produire au bout d’une quinzaine d’années étaient susceptibles de provoquer une ostéolyse (destruction osseuse). Depuis 2007, l’utilisation d’un polyéthylène hautement réticulé, plus résistant, a largement réduit ce risque.

Le couple « céramique-céramique », le plus utilisé.

Dans les couples de frottement « dur-dur », les têtes fémorales et cupules prothétiques sont toutes deux en métal ou en céramique. Les principaux atouts du couple « métal-métal », très utilisé dans les pays anglo-saxons, sont un taux d’usure très faible ainsi que la possibilité d’utiliser des têtes fémorales plus larges, limitant le risque de luxation. Cependant, en 2010, les autorités sanitaires britanniques avertissaient de la survenue de de cas de métallose (la dispersion de débris métalliques dans les tissus environnants la prothèse, causé par la friction des pièces) exposant au risque d’une nouvelle opération. Fin 2011, une étude américaine recensait un taux de ré interventions à deux ans plus important pour le couple métallique que pour les prothèses en polyéthylène.

En France, le plus utilisé est actuellement le couple « céramique-céramique », car il subit peu de cassure et résiste très bien à l’érosion due aux frottements. Seul bémol, il est susceptible de provoquer dans 1 à 2% des cas, un grincement persistant qui peut être jugé incommodant au point de nécessiter une ré intervention.

Source : SCIENCE et AVENIR, N° 805, mars 2014, signé Marie-Noëlle DELABY.

Technologie : voir comme en plein jour.

lpv685La nuit, l’homme ne voit guère. C’est pour corriger cette faiblesse qu’ont été inventés la caméra infrarouge, la caméra thermique et le tube intensificateur de lumière.

Présentation de ces technologies en plein développement.

Il suffit bientôt d’un smartphone pour voir la nuit. Même dans la pénombre, voire dans l’obscurité totale, ces couteaux suisses électroniques que sont devenus les téléphones pourront pallier notre handicap en termes de vision nocturne. Et c’est pour bientôt : le fabricant américain FLIR Systems a présenté au dernier CES (Consumer Electronics Show), la grand-messe internationale de l’électronique se tenant chaque année en janvier à Las Vegas, une coque qui s’adapte à un téléphone mobile (l’iPhone en l’occurrence) pour le transformer en caméra thermique. De quoi identifier l’origine d’un bruit suspect dans une rue sombre ou observer discrètement les animaux nocturnes. Car contrairement à ces derniers, l’homme est un animal diurne qui possède un œil remarquablement inefficace en conditions de faible éclairage. Une nuit de pleine lune peut nous suffire à nous déplacer en relative confiance, mais en deçà de cette luminosité, les formes deviennent très grises et très floues.

lpv686Pour comprendre, il faut savoir que les photorécepteurs tapissant le fond de la rétine sont de deux types : les cônes et les bâtonnets. Quand la lumière est faible, seuls les bâtonnets, 1 000 fois plus sensibles, réagissent. Mais ils ne distinguent pas les couleurs : la nuit, on voit donc en noir et blanc. Par ailleurs, ils sont absents de la fovéa, située dans l’axe optique de l’œil, ou sont concentrés les cônes. Ainsi, pour bien voir un objet de nuit, mieux vaut décaler son regard d’une dizaine de degrés. Autre faiblesse de notre œil imparfait, le transfert de l’information des photorécepteurs aux cellules ganglionnaires qui forment le nerf optique est peu performant pour les bâtonnets : une cellule ganglionnaire récupère en moyenne les informations de 120 bâtonnets contre seulement 6 cônes ! Comme elle transmet un seul signal compilant les informations qu’elle reçoit, la résolution spatiale de la vision de nuit est moins bonne que de jour. Et les objets nous apparaissent flous.

Du matériel de plus en plus sensible.

lpv687A partir de ce constat, plusieurs technologies ont été mises au point pour percer la pénombre à notre place. D’abord, grâce aux capteurs d’images classiques, comme ceux qui équipent nos téléphones, caméscopes et appareils photo numériques. Car leur sensibilité s’étend un peu au-delà du spectre de la lumière visible, dans le proche infrarouge, dont la longueur d’onde est comprise entre 0,75 et 1,4 micromètre. Une particularité qu’exploitent les caméras de surveillance qui doivent fonctionner jour et nuit. Les fabricants de capteurs ont réussi à augmenter la quantité de lumière capturée et, de ce fait, améliorer l’image en condition de faible lumière. Il y a trois ans, une telle caméra de surveillance avait une sensibilité de 0,75 lux en couleur et de 0,1 lux en noir et blanc. Aujourd’hui, on est à 0,05 lux en couleur, et à 0,008 lux en noir et blanc.

Seule la caméra thermique fonctionne dans le noir complet, en captant jusqu’au rayonnement thermique d’un glaçon.

lpv688Autre technologie, celle des tubes intensificateurs de lumière, qui tentent eux aussi de tirer le meilleur parti du peu de lumière en convertissant les rares photons disponibles en électrons, pour les démultiplier avant de les projeter sur un écran phosphorescent ou se dessine la scène observée. Commercialisés sous la forme de cylindres de la taille d’un bouchon de liège, ces tubes équipent les jumelles et les lunettes de vision nocturne. Les performances du matériel dépendent de l’optique et des conditions de lumière : une lunette de tir avec un grossissement multiplié par 6 permet de distinguer la silhouette d’un homme à 900 mètres à la lumière d’un quartier de lune. Cette technologie est majoritairement dévolue aux armées et aux forces de l’ordre, qui représentent 85% du marché aux Etats-Unis, selon un rapport du cabinet IBIS World. Les intensificateurs de lumière s’améliorent en élargissant le spectre de la lumière collectée : déjà sensibles aux ultraviolets(UV) et aux très proches infrarouges, ils vont le devenir aussi aux infrarouges lointains, entre 1 et 3 micromètres. « Ils seront ainsi adaptés à une plus grande variété de terrains, de la jungle très profonde au désert extrême », précise Emmanuel NABET, directeur de communication du fabricant français Photonis. L’avenir des tubes ce conjugue aussi au numérique, avec la mise au point d’un capteur sensible aux électrons. En l’associant à la photocathode, qui transforme les photons en électrons, on obtient un dispositif qui fonctionne de jour comme de nuit, délivre directement des images numériques détaillées, et couvre un large spectre, des UV aux infrarouges(IR). Un prototype existe déjà, et Photonis travaille à son industrialisation. Ces tubes numériques pourraient équiper les robots et les drones : le traitement des images se fera directement à bord, réduisant le volume d’informations à transmettre au poste de pilotage. Dotés d’une vision nocturne efficace, ils gagneraient par ailleurs en autonomie.

Enfin, la plus impressionnante de ces technologies est sans doute la caméra thermique, qui fonctionne dans le noir complet ! Elle capte en effet le rayonnement thermique émis par chaque objet (même le plus froid des glaçons), dans le domaine des infrarouges moyens entre 3 et 12 micromètres. La caméra thermique mesure ainsi d’infimes variations de température, de l’ordre du dixième voire du centième de degré, à des distances variant d’une centaine de mètres à plusieurs dizaines de kilomètres pour les systèmes les plus sophistiqués. A l’origine réservée aux militaires en raison de son coût, elle se popularise depuis une quinzaine d’années, grâce à une version dite non-refroidie, moins coûteuse et moins encombrante. Ainsi, la coque pour smartphone de FLIR Systems contient un nouveau module ultracompact de caméra thermique prêt à l’emploi, Lepton. D’une traille inférieure à une pièce de 5 centimes, » il est 34 fois plus petit et 20 fois plus lumineux que les plus petites caméras thermiques actuelles disponibles », précise le fabricant. Ces modules devraient se généraliser. Le cabinet Yole Développement estime que leur prix passera sous les 100 dollars, et qu’il se vendra 1,12 million de caméras thermiques non-refroidies en 2018 contre 335 000 en 2012. On les retrouvera pour l’essentiel dans les smartphones, ainsi que dans les voitures pour la détection des piétons et des animaux la nuit ou par temps de brouillard. De tels systèmes existent déjà, mais ils sont encore réservés aux modèles haut de gamme des constructeurs automobiles.

Source : SCIENCE et VIE, hors-série, avril 2014, par Olivier LAPIROT

Technologie : le graphène, matériau miraculeux.

Flexible, léger et super-solide, sur ce matériau repose l’espérance de cette nouvelle technologie : rendre les ordinateurs super- rapides, les handys plus flexibles et les écrans plus fins. Des scientifiques ont découvert un procédé pour la fabrication industrielle de ce matériau léger comme un souffle.

Des scientifiques du Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) ont obtenu un important succès dans l’étude du graphène. Dans la revue « SCIENCE » ils ont publié un article suivant lequel ils ont développé un procédé pour la production, à l’échelle industrielle, du graphène en couches de l’épaisseur de l’atome.

Tout en étant d’une épaisseur et d’une légèreté extrêmes, le graphène a une résistance 125 fois supérieure à l’acier, est plus dur que le diamant et une excellente conductibilité de la chaleur et de l’électricité.

Applications possibles : renforcer les plastiques avec un couche de graphène et les rendre conductibles ; réalisation d’écrans classiques et tactiles (excellente transparence),

Ecrans flexibles pour smartphones et fabrication de « wearables », électronique portables sur le corps humain.

Une couche appliquée sur une vitre permettrait la régulation de la transparence de la lumière en fonction de son incidence.

Dans la fabrication de semi-conducteurs, la miniaturisation des circuits électroniques à base de silicium étant de plus en plus difficile, avec le graphène on les obtiendrait en plus petit et plus léger et on accélérerait les vitesses des processeurs de 5 Gigahertz avec le silicium et jusqu’à 1 000 Gigahertz avec le graphène.

L’union européenne finance la recherche « The Graphene Flagship » avec un milliard d’euros.

Normalement, il faut environ 40 ans pour qu’un nouveau matériau passe du début de la recherche à la production courante dans toutes les applications possibles. Pour le graphène il a fallu a peine dix ans pour passer de la phase du laboratoire aux premiers produits obtenus en pilote.

Une percée importante.

Les chercheurs coréens de Samsung, en collaboration avec ceux de l’université Sungkyunkwan ont développé une technique pour obtenir des gros monocristaux de graphène nécessaires pour l’application commerciale. Jusqu’à ce jour, il fallait assembler plusieurs petits cristaux pour obtenir des structures plus grandes, ce qui a réduit et limité les propriétés du graphène.

Le nouveau matériau aura un rôle déterminant dans le développement futur des appareils électroniques, mais il faudra encore attendre un peu avant de pouvoir acheter ces produits flexibles et extrêmement robustes.

Source : DER SPIEGEL on line du 06/04/2014, signé Matthias KREMP

*Les articles qui figurent dans cette rubrique sont transmis à titre d'information scientifique et / ou Technique. Ils ne sont en aucun cas l'expression d'une prise de position de l'UDISS ou d'un jugement de valeur

   
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