lu pour vous numéro 107

Détails

" Lu pour vous " n° 107*

Sommaire

  • Science-environnement : El Nino limite la croissance de la glace de l’Antarctique
  • Actualité – sciences : la nouvelle jeunesse de l’électrocardiogramme
  • Stratégie : « Airbus – Safran Launchers » lève les yeux vers SpaceX
  • High-Tech – transports : Le Swincar, un véhicule vraiment tout terrain
  • Fusion nucléaire : énergie sans limite, pour chacun, pour toujours
  • High-Tech : informatique. Le premier « disque dur » photonique

Science-environnement : El-Nino limite la croissance de la glace de l’Antarctique.

La glace de l’antarctique s’oppose au changement climatique, elle s’étend de plus en plus. Mais depuis ce juillet, une forte poussée de chaleur arrête la formation de glaçons.

Depuis des années, la glace de l’Antarctique étonne les scientifiques. Malgré le réchauffement climatique, la glace de la mer augmente. Mais, cette année, c’est la surprise : en comparaison avec les années antérieures, la couverture de la glace s’est rétrécie.
Selon la Nasa, c’est El Nino, bascule du temps dans le Pacifique, qui peut changer le temps sur une moitié du globe terrestre. Suite à son passage, de l’air tempéré et de l’eau plus chaude avance vers le Sud, entravant la formation des glaçons.
La glace descend en beaucoup d’endroits jusqu’à 100 mètres de profondeur, couvrant ainsi même en été la mer de l’Antarctique. En septembre ou au début octobre, à la fin de l’hiver sur l’hémisphère Sud, la glace de l’Antarctique atteint sa plus grande étendue. Mais pas cette année.

A partir de la mi-juillet, avec l’apparition d’El Nino, plus d’extension de la glace ? Celle-ci couvrait au point culminant de l’année à peine 19 millions de km2, un million de moins que dans l’année record de 2014.
De l’autre côté de la Terre, c’est l’inverse. Au pôle Nord, aucune glace ne refroidit l’environnement. , un océan couvre l’Arctique. Là, la glace de l’océan s’est rétrécie rapidement. Et a perdu deux à trois millions de km2. La perte en surface dépasse de plus du double, l’augmentation au Sud.

Source : Der Spiegel on line du 19 octobre 2015, signé boj. Suivre l’auteur sur Twitter.

Actualité – sciences : la nouvelle jeunesse de l’électrocardiogramme.

lpv1071Cette « veste » aux 250 électrodes permettra de mieux prévenir les défauts du rythme cardiaque.
Après un siècle de bons et loyaux services mais très peu d’évolutions, les électrodes autocollantes placées sur la poitrine pour réaliser un électrocardiogramme, vont peut-être passer la main : les patients qui consultent pour un possible défaut du rythme cardiaque enfileront bientôt une veste chez leur médecin. Celle-ci enveloppe le thorax avec ses bandes adhésives souples munies de 256 électrodes couvrant la totalité du cœur.

En la couplant à un scanner ou à une IRM, le cardiologue obtiendra sur un écran une vision précise , dynamique et en 3D des signaux électriques liés à chaque battement du cœur, et pourra identifier les régions malades à traiter. Cette veste est développée à Bordeaux, en partenariat avec la société américaine CardioInsight

But : mieux prévenir la forte mortalité causée par un emballement du rythme cardiaque (50 000 « morts subites » par an en France).

Source : CHALLENGES, n° 451 du 29 octobre 2015

Stratégie : Airbus Safran Launchers lève les yeux vers SpaceX.

lpv1072La toute jeune coentreprise est confrontée à un double défi : faire décoller le futur lanceur Ariane 6 très vite et à moindres frais. Elle s’inspire pour cela des techniques low cost de son rival américain.

Crée le 1er janvier, issu de la fusion des activités de lanceurs spatiaux d’Airbus et de Safran, le joint-venture travaille sans relâche pour tenir son objectif d’un premier lancement d’Ariane 6 en 2020. Après avoir intégré en début d’année 450 salariés des équipes de développement des deux groupes, le grand saut est prévu le 31 décembre, avec l’absorption de la quinzaine de sites industriels apportés par les deux actionnaires. En un an, la coentreprise sera ainsi passée de zéro à 8 000 salariés. « L’Europe a prouvé qu’elle savait aller très vite », se félicite Alain Charmeau, président de la nouvelle société.

Intégration verticale.

Mais le plus difficile reste à venir. Le défi d’Ariane 6 est double : ASL doit développer le nouveau lanceur en cinq ans, contre une douzaine d’années pour Ariane 5, tout en coupant les couts à tous les étages. La nouvelle fusée doit en effet répondre à l’offensive éclair de l’américain Space X, dont le lanceur low cost Falcon 9 (60 millions de dollars le tir) s’est imposé comme le principal rival d’Ariane, malgré son tir raté en juin. ASL vise un tarif de lancement de 7 millions pour la version légère (Ariane 62), et 90 millions pour la version lourde (Ariane 64), qui lancera deux satellites à la fois. Soit un prix divisé par deux par rapport à I'Ariane 5 actuelle.

« Nous avons pris un engagement que nous sommes sûrs de tenir », assure Alain Charmeau. Airbus Safran Launchers a mis tous les atouts de son côté. Quitte à s'inspirer de son rival américain. Le groupe d'Elon Musk mise sur l'intégration verticale, rassemblant sous un même toit le développement, la fabrication et la commercialisation de ses launchers ? L'européen fait de même : il a lui-même dessiné Ariane 6, un travail jusqu'alors effectué par les agences spatiales, et va contrôler Arianespace, la société qui commercialise les lancements, avant la fin de l'année.

Modernisation ses sites.

« Nous consacrerons 1milliard d'euros à la modernisation de l'outil industriel, soit un tiers du budget total du programme », souligne Alain Charmeau. Le groupe fera appel à l'impression 3D pour certaines pièces jusqu'à présent usinées : une tête d'injection du moteur de 278 pièces usinées pourrait être fabriquée avec 3 pièces imprimées en 3D. Donc à un prix bien moins élevé.

Le lanceur Ariane 6 lui-même a été pensé pour limiter les coûts. ASL reprendra un maximum de technologies déjà développées : le moteur de l'étage principal de la fusée sera un dérivé du Vulcan de l'Ariane 5 actuelle. L'étage supérieur, lui, est propulsé par le moteur Vinci, dont les essais sont bien avancés. Une stratégie similaire à celle de Musk : « SpaceX s'est appuyé sur des technologies matures pour développer son Falcon 9, ce qui lui a permis d'afficher des coûts très compétitifs », rappelle Alexandre Duflos, spécialiste du spatial chez PwC.

La complexe chaîne de production des lanceurs Ariane a été optimisée. Certes, ASL doit toujours respecter le principe européen du « retour géographique », selon lequel chaque pays reçoit une charge de travail proportionnelle à son investissement dans le programme. « Cela nous a plombé un peu, en dispersant la charge industrielle sur de nombreux sites », pointe Philippe Gery, délégué syndical central CFE-SGC d'Herakles, une des filiales de Safran intégrées dans ASL. Mais l'industriel a quand même simplifié le Meccano. Ainsi, les structures métalliques du corps central de la fusée, dont la conception est repartie entre 1'Allemagne, la France, la Belgique et l'Espagne, seront fabriquées sur le seul site allemand de MT Aerospace, à Augsbourg.

Economie d'échelle.

Enfin, ASL mise sur les effets d'échelle pour réduire les coûts de revient de ses fusées. Les « boosters » (moteurs à poudre) d'Ariane 6, baptisés P 120, seront identiques à celui de l'autre fusée européenne, le petit lanceur Vega. D'où un effet de série intéressant : « Au début des années 2020 seront produits 35 boosters par an, contre une douzaine aujourd'hui, ce qui réduira drastiquement leur coût unitaire », souligne Alain Charmeau.

Suffisant pour séduire les clients ?

Nous maintenons la pression pour qu'Ariane 6 soit bien au rendez-vous en 2020, et qu'elle affiche la fiabilité et la compétitivité prévues. ASL sait qu'il n'a pas le choix : la concurrence de SpaceX, à cet horizon, risque d'être encore plus redoutable.

Source : CHALLENGES, n° 451 du 29 octobre 2015, signé Vincent Lamigeon.

High-Tech -transports : le Swincar, un véhicule vraiment tout terrain.

lpv1073Cet étonnant engin monoplace est équipé d'une nacelle en équilibre pendulaire et de quatre roues indépendantes.
Le Swincar, un monoplace, aux allures d'araignée, mélange de buggy et de moto trial aux capacités tout-terrain exceptionnelles. Assis comme dans une formule, accélérateur au volant sous le pouce droit et palette de frein sous la main gauche, je tente de coller au train de Pascal Rambaud, pilote aguerri et inventeur de cet engin original, qui enchaîne virages rapides et serrés. Nous stoppons brusquement à l'aplomb d'un talus d'environ un mètre de haut, parfaitement vertical. La roue avant droite de l'engin s'engage dans la pente, la gauche encore perchée. Le siège s'incline mais garde son assiette latérale. Puis c'est la roue arrière droite qui se retrouve au pied du talus alors que la gauche reste encore accrochée en hauteur au bout de son bras articulé complétement déployé. Elle finira par suivre, entraînée par son bras arachnéen.

lpv1074Si ce franchissement extrême se fait en douceur, c'est en raison de la géométrie inédite de la Swincar qui est un aux propriétés uniques: " il s'agit d'une nacelle en équilibre pendulaire, sur laquelle se trouve la pack de batteries lithium-ion, fixés juste au-dessus", explique son inventeur. Cela fonctionne donc comme un pendule dont la masse, représenté par le pilote sur la nacelle, serait suspendue à un point fixe, l'axe longitudinal. Grâce à cette conception singulière, le corps du conducteur peut, comme le fait celui du pilote d'un avion de chasse, se balancer dans les virages, sous l'effet de la force centrifuge (voir les dessins).

Des moteurs électriques insérés dans les roues.

"Les artifices géométriques que nous avons mis en œuvre font que la voiture se comporte comme si elle était virtuellement articulé sous la route, la tirant ainsi vers le bas", résume Jérôme Arsac, l'un des deux associés de Pascal Rimbaud. Mieux, les roues s'inclinent vers l'intérieur de la courbe, comme le font celles d'une moto.. Une position idéale pour qu'elle encaisse la force de réaction du sol qui s'oppose à la force centrifuge. Conséquence, des roues relativement fines suffisent à porter l'engin. Les quatre bras articulés confèrent de surcroît une totale indépendance à chaque roue. Le Swincar peut du coup se promener à flanc de montagne avec les roues en amont bien au-dessus des roues en aval. Ultime raffinement : son inventeur a opté pour des moteurs électriques insérés dans les roues. Le Swincar profite ainsi d'une motricité et d'un couple redoutables qui se révèlent bien utiles pour attaquer des pentes sévères 70 %.
Très vite, la demande a dépassé ses espérances! La petite entreprise de la Drôme a reçu en quelques semaines plus de trois cents demandes pour distribuer son engin dans soixante-dix pays. Car beaucoup de marchés sont en fait concernés. Les capacités de la Swincar intéressent tout autant la sécurité civile que l'armée, souvent confrontées à des zones inaccessibles. Un grand industriel a déjà imaginé pour la Défense d'en faire un futur drone terrestre très léger (cent cinquante kilos), autonome et capable de se déplacer sur les terrains les plus rudes.

"L'avantage du système pendulaire est que tout est passif. Cela simplifie la navigation car il n'est pas nécessaire de développer des algorithmes complexes pour contrôler le comportement du véhicule", précise Pasca Rimbaud.

Des particuliers, pourraient aussi être intéressés, profitant du silence des moteurs électriques.

Sans oublier le monde du handicap. Pascal Rimbaud ayant développé, avec son associé, un prototype qui se pilote du bout des doigts au moyen d'un simple joystick.

Levée de fond pour une fabrication en série.

L'entreprise a déjà engagé la phase d'industrialisation. Mais elle doit encore lever plusieurs millions d'euros pour lancer une fabrication en série. Avec un dilemme à la clé : « Les offres étrangères étatiques et privées se multiplient mais nous aimerions épuiser les pistes françaises avant de nous décider à les accepter. En France, le problème est la faible réactivité des organismes d'aide à l'innovation dont les responsables semblent pratiquer une analyse inadapté. « Notre concept a été jugé inéligible à certaines aides publiques en raison de sa trop grande maturité ! », déplore Pascal Rambaud. Swincar restera-t-il français ?

Réponse dans quelques semaines.

Source : SCIENCE et AVENIR, n°815, octobre, signé Olivier Hertel.

Fusion nucléaire : énergie sans limite, pour chacun, pour toujours.

lpv1076Dans la fusion nucléaire, deux noyaux atomiques légers s'assemblent pour former un noyau plus lourd. Cette action est en œuvre de manière naturelle dans le Soleil et la plupart des étoiles de l'univers.
La fusion de noyers légers dégage d'énormes quantités d'énergie provenant de l'attraction entre les nucléons due à l'attraction forte.
La masse du nouvel atome obtenu par la fusion est inférieure à la somme des masses des deux atomes légers. Une partie de la masse est transformée en énergie sous la forme la plus simple : la chaleur. Cette perte de masse correspond à la célèbre formule d'Albert Einstein E=mc2.

Un des intérêts est de pouvoir produire (théoriquement), à masse de « combustible » égale, de 3 à 4 fois plus d'énergie que la fission nucléaire. De plus, les océans contiennent naturellement suffisamment de deutérium, 33 grammes par mètre cube, pour permettre d'alimenter en énergie la planète pendant 100 millions d'années (1m3 d'eau peut potentiellement fournir autant d'énergie que la combustion de 700 tonnes de pétrole).

A l'inverse, dans la fission nucléaire, le combustible, l'uranium-235 est une source limitée dans le temps et les centrales nucléaires sont très chères et pas sans risques.

La fusion est la parfaite source d'énergie : basé sur des éléments communs comme l’hydrogène, elle produit peu ou pas de déchets radioactifs et pas de pollution, le réacteur ne fond pas, il s'arrête.
Les noyaux atomiques sont formés de protons et neutrons, ils ont une charge positive et, comme les aimants, se repoussent entre eux. Pour les forcer à s'interpénétrer, il faut qu'ils surmontent l'intense répulsion due à leurs charges électriques toutes deux positives. Les énergies nécessaires à la fusion restent très élevées, correspondant à plusieurs dizaines ou même centaines de millions de degrés.
L'énergie de liaison des constituants provient de la force d'interaction nucléaire forte, l'une des quatre forces d'interaction fondamentales de l’Univers.

Or, l'investissement énergétique à fournir pour obtenir cette liaison est proportionnel au produit des charges électriques des deux noyaux en présence. C'est pourquoi le choix pour la fusion s'est porté sur le deutérium et le tritium, deux isotopes lourds de l'hydrogène, pour lesquels ce produit vaut 1.

Il faut donc chauffer jusqu'au point où ils se déplacent si vite que quelques noyaux fusionnent sous forme de plasma. C'est un quatrième état de la matière, pas liquide, pas solide et pas gazeux. A ces températures et pressions, le plasma devient instable. Il faut le restreindre et le contrôler, sans le toucher, car à cette température, il va se vaporiser instantanément.
De fait, vous voulez faire naître une petite étoile sur Terre.

Il y a plusieurs réacteurs de fusion en différentes phases de réalisation. Le plus gros, l'ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) aura une hauteur de 23 mètres avec un poids de 23 000 tonnes. Il contiendra 840 mètres cubes de plasma. Son coût, estimé à 20 milliards de dollars et supporté par un consortium incluant USA, Union européenne, Russie, Chine, Japon Corée du Sud et Inde. Date d'entrée en fonction, entre 2022 et 2025.

Depuis ces dernières années, un nouveau front s'est ouvert : les start-up ont repris le problème de la fusion nucléaire. Ce sont des sociétés dont la majorité des gens n'ont jamais entendu parler. Fondé par des investisseurs avec un appétit pour les risques.
General Fusion à Vancouver, Helion Energy, à Redmond (Etat de Washington), TriAlpha, qui a ouvert son site web à peine il y a quelques mois.

lpv1077TriAlpha Enertgy a été fondé par Michel Bindenbauer, Ph.D. de physique, a levé déjà plusieurs centaines de millions de dollars, beaucoup d'argent, mais seulement une petite fraction des sommes dépensées sur des gros projets à fond gouvernementaux.
Sa machine est un prototype d'un réacteur à fusion et, quand lui ou une autre entreront en fonction, il transformera complétement le monde, plutôt qu'on le pensait.

TRiAlpha a un panneau de conseillers, incluant Burton Richter, prix Nobel de physique 1976 et Ronald Davidson, ancien directeur des laboratoires de fusion au MIT et Princeton.

Le réacteur TriAlpha est très différent des tokamaks qui dominent la fusion ou du super laser du NIF (National Ignition Facility à Lawrence (San Francisco), le plus puissant système de laser au monde : 192 rayons de lumière ultraviolette, capables de délivrer 500 trillion watts, à peu près 1 000 fois la puissance utilisée dans tout US à un moment donné. Toute l'énergie est délivrée dans un seul tir de laser d'une durée de 20 milliardièmes de seconde sur un petit cylindre en or, plein d'hydrogène. Le cylindre explose et implose et, l'hydrogène fusionne. Cette technique est appelée « inertial confinement fusion ».

Une méthode plus connue pour la fusion est en contrôlant le plasma magnétiquement. C'est la base pour les tokamaks (ITER).
Dans le réacteur TriAlpha, vous pouvez penser à un canon massif pour tirer des anneaux de fumée, sauf que dans ce cas, les anneaux de fumée sont des anneaux de plasma chaud et la poudre une séquence de 400 circuits électriques dans un 10 milliardième de seconde, qui accélère l'anneau de plasma juste en-dessous de un million de kilomètres/heure.

En réalité, il y a deux canons, face à face, tirant deux plasmas, l'un contre l'autre. Les plasmas s'écrasent et fusionnent dans une chambre centrale, la violence de la collision chauffe le plasma combiné jusqu'à 10 million de degrés Celsius formant un seul plasma de 70 à80 centimètres en travers, d'une forme plus ou moins semblable à un ballon de foot avec un trou du côté plus long, tournant tranquillement sur place.

Autour de cette chambre centrale se trouvent six injecteurs de rayons, tirant des atomes d'hydrogène dans les bords du nuage tournant pour le stabiliser et le garder chaud.

Encore deux remarques sur ce nuage : premièrement, les particules se déplacent sur une orbite beaucoup plus large que dans un tokamak, et sont ainsi beaucoup plus stables face à des turbulences ; deuxièmement, le nuage crée un champ magnétique au lieu de recourir à un de l'extérieur. TriAlpha utilise un phénomène dénommé « une configuration opposée du champ (field reversed configuration) ou FRC, dans lequel le plasma lui-même génère le champ magnétique qui le renferme.

La machine qui orchestre ce choc plasma contre plasma a une longueur de 23 mètres et une largeur de 11mètres, pleine de cadrans et de mesures. Connue comme C-2U, elle est située à l'intérieur d'un gigantesque entrepôt du bâtiment du TriAlpha Orange County, entourée de rangés d'ordinateur qui l'entoure et d'autres qui enregistrent les montagnes d'informations sorties ; Il y a plus de 10 000 points de contrôle qui surveillent la santé de la machine et plus de 1 000 de diagnostic pour sortir des données des expériences.

En août, TriAlpha a annoncé avoir généré des données très intéressantes. Stabiliser le plasma est considéré comme le morceau le plus dur de cette énigme à deux pièces. Bindenbauer considère qu'il l'a réussi maintenant. En juin, le réacteur a prouvé qu'il pouvait garderson plasma stable pour 5 millisecondes.

Ce n'est pas très long, mais une éternité en temps de fusion, assez long pour la stabilité. Le réacteur s'est arrêté par manque d'énergie. A une force plus faible et un peu moins de stabilité, ils ont obtenu 12 millisecondes.

General Fusion.

Laberge, franco-canadien, a fondé General Fusion avec 86 employés et a levé 9 millions de dollars . Il a obtenu plusieurs prototypes des parties les plus importantes de réacteur. Prédiction : produire de l'énergie dans une décade. Son réacteur sera un mélange de plomb et de lithium, qui peut attraper des neutrons. En bonus : en bombardant du lithium avec des neutrons, on obtient du tritium.
Helion-Energy, autre start-up, à Redmond, USA, est déjà à la quatrième génération de prototypes. Il utilise également la collision de deux plasmas dans une chambre centrale, mais travaillera avec des pulsations rapides au lieu d'un seul plasma statique. Il désire développer des petits réacteurs, de la taille d'un camion et le réaliser aussitôt que possible. Son réacteur fusionnera du deutérium et helium-3, qui produit moins de neutrons et demande donc plus de chaleur.

D'autres encore : lndustrial Heat, à Raleigh, N.C., Lawrenceville Plasma Physics, à New Jersey, Tokamak Energy (Oxford), Lockheed Martin's Skunk Works réacteur compact (prototype dans cinq ans).

Pour quand le stade du réacteur industriel ?
Bindenbauer ne veut pas dire que X sera le nombre d'année avant de réaliser le réacteur commercial, mais prévoit la maturité du concept dans les prochaines cinq années et le premier réacteur en fonction dans une décade.

Source : Time magazine du 2 novembre 2015, par Lev Grossman

High-Tech : informatique.

lpv1078Le premier disque dur photonique a été mis au point. A la clé, un traitement des données mille fois plus rapide.
En utilisant la lumière plutôt que les électrons pour transférer l’information, les microprocesseurs pourraient être jusqu’à mille fois plus puissants, et beaucoup moins gourmand en énergie et ce en une dizaine d’années. Des chercheurs de l’université d’Oxford (Royaume Uni) et de l’Institut de technologie de Karlsruhe (Allemagne) viennent de faire un grand pas dans cette direction en mettant au point le premier « disque dur » photonique.

Les données seront stockées de façon pérenne.

Jusqu’ici, les mémoires expérimentales employant la lumière pour stocker les données ne conservaient l’information que temporairement, lorsqu’elles étaient alimentées en énergie.

« Désormais, on pourrait disposer d’une mémoire photonique ou les données seraient stockées de façon pérenne, déclare Yoan Léger, chercheur au laboratoire Foton (Fonction optiques pour les technologies de l’information) à Rennes. C’est un progrès important qui intéressera certainement des industriels comme IBM ou Intel. »

Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs utilisent un alliage constitué de germanium, d’antimoine et de tellure appelé GST, un matériau déjà employé dans les CD ou les DVD réinscriptibles. Lorsque l’information lumineuse traverse le câble optique sur lequel est déposé le GST, ce denier passe d’un état organisé (cristal) à un état désordonné (amorphe), la mémoire transitant ainsi de l’état « 0 » à l’état « 1 ». Un second faisceau permet de lire l’information en mesurant la quantité de lumière absorbée par le GST, qui varie suivant son organisation atomique.

Les scientifiques démontrent aussi la possibilité d’écrire ou de lire simultanément plusieurs éléments de mémoire en combinant des signaux lumineux de différentes longueurs d’onde.
« Avec cette technologie, on peut imaginer inscrire plusieurs milliers de données en même temps et décupler ainsi la vitesse à laquelle on traite l’information », prédit Yoan Léger.

Source : Science et Avenir, n° 825, novembre 2015, signé Audrey Boehly.

*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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