lu pour vous numéro 115

Détails

" Lu pour vous " n° 115*

Sommaire

  • Actus techno : énergie, la vieille ampoule à filament recycle sa chaleur
  • Actus labos - physique : l'électron est toujours immortel
  • Actualités High Tech : des éoliennes géantes au large de côtes
  • Actualités High-Tech : des usines à salades entièrement robotisées
  • Actualités High Tech : le cerveau peut stocker 1100 millions de livres
  • High-Tech : les réseaux mobiles au défi du monde ultra connecté
  • Actualités – Santé : L’anesthésie électrique chez le dentiste.
  • Science & futur : capter l’énergie solaire au-delà des nuages est à l’étude.
  • Science & futur : Cet avion-taxi fonctionnera à l’hydrogène (Allemagne).
  • Science & futur : un drone pourrait guider un hélicoptère bombardier d'eau sans pilote
  • Science & futur : Une ile artificielle pour désacidifier les océans.

Actus techno : énergie – corrigée, la vieille ampoule à filament recycle sa chaleur.

lpv1151Finies les ampoules à incandescence ? Pas si sûr ! Car, même si elles ont été retirées des magasins dans de nombreux pays, des chercheurs de l’université Purdue et di MIT (Etats-Unis) sont récemment parvenue à corriger leur principal défaut : leur trop grande perte d’énergie (plus de 95% !) sous forme de chaleur. Comment ? En recyclant cette énergie gaspillée... pour la convertir en lumière. Autour de l’habituel filament de tungstène chauffé à 2 700°C, l’ampoule en verre a été remplacée par un filtre transparent qui réfléchit les rayons infrarouges émis (chaleur) pour qu’ils soient convertis en lumière. Et ça marche ! Cette ampoule aurait même, en théorie, un rendement lumineux supérieur à celui des LED, « Reste à améliorer ses performances avant d’envisager sa commercialisation dans peut-être cinq ans », précise Peter Bermel, l’un des chercheurs. Mais la portée de leur travail ne s’arrête pas là : leur idée pourrait aussi s’appliquer aux panneaux solaires. « Cela prendra plus de temps, prévient Peter Bermel. Mais ce type de filtre pourrait transmettre un maximum de rayons du soleil aux cellule photovoltaïques pour qu’elles produisent davantage d’électricité ».

Source : Science et Vie, n° 1182, mars 2016, signé L.B.

Actus Labos – Physique : l’électron est toujours immortel.

lpv1152La durée de vie d’un électron est d’au moins 66 milliards de milliards de milliards d’années. Telle est la conclusion d’une expérience menée par une équipe internationale à l’aide du détecteur sous-terrain Borexino, en Italie. Il s’agit d’une sphère d’acier de 18 m de diamètre, tapissée de 2 212 photomultiplicateurs et remplie d’un hydrocarbure. Les physiciens y scrutaient l’éventuelle désintégration d’un des électrons du liquide en un neutrino et un photon, à l’énergie de 256 keV, que les photomultiplicateurs avaient pour rôle de détecter.

Mais après 408 jours... rien. Pas un seul des quelques 100 000 milliards de milliards de milliards présents dans la cuve ne s’est désintégré.
Statistiquement, cela signifie que l’électron a une durée de vie d’au moins 66 000 yotta ans, soit 100 fois plus que ce que l’on pensait. Et ce n’est pas anodin. Car le but ultime de l’expérience était de mettre à mal le modèle standard de la physique des particules, qui prévoit la conservation de la charge électrique lors d’une désintégration. « La transformation d’un électron en un neutrino et un photon non chargés aurait violé ce principe », explique Didier Kryn, de l’université Paris 7. Mais il a été parfaitement respecté. Le modèle standard tient bon !

Source : Science et Vie n° 1182, mars 2016, signé B.R.

Actualités High-Tech : des éoliennes géantes au large des côtes.

lpv1153Une éolienne offshore avec des pales longues de 200 m (l’équivalent de deux terrains de foot),

Une puissance de 50 mégawatts : le projet est ambitieux, sachant que la plus grande éolienne au monde tourne aujourd’hui au large des côtes danoises avec des pales de 80 m de long et délivre que 8MW.

Les chercheurs américains des laboratoires Sandia, qui pilotent le développement des lames sur ce projet, estiment donc qu’une éolienne deux fois plus grosse pourra être six fois plus puissante. Le secret de ce gain de puissance ne réside pas seulement dans la taille du rotor, mais aussi, dans son design et sa conception.

Les chercheurs travaillent notamment sur l’allégement sensible et sur l’aérodynamique. Ils testent différents matériaux (composites à base de fibre de verre, de carbone, etc.) et différentes géométries. Enfin, grâce à une articulation sur leur base, les pales pourront se plier pour s’adapter à la force du vent et éviter ainsi tout risque de casser en cas de tempête.

Source : Science et Avenir, n° 828, mars 2016, signé O.H.

Actualités High-Tech : des usines à salades entièrement robotisées.

lpv1154Le recours à des « robots-agriculteurs » permettra de diviser par deux le coût de la main-d’œuvre.

La société japonaise Spread estime qu’elle pourra ouvrir dès la mi-2017 une usine à salades entièrement automatisée, de la pousse des semis à la récolte. Dans un premier temps, 30 000 laitues seront produites chaque jour. Mais la compagnie prévoit d’atteindre 500 000 unités quotidiennes au bout de cinq ans. La production se fera dans un hangar de 4 400 m2 aseptisé et rempli du sol au plafond d’étagères sur lesquelles pousseront les salades.

Spread cultive déjà plus de 20 000 laitues par jour dans son usine de Kameoka, en condition hydroponique, c’est-à-dire sur un substrat artificiel. Cette technologie permettrait de se passer de pesticides et de réduire de 98% la consommation d’eau (en recyclant l’eau utilisée). L’emploi de lampes LED spécifiques diminuerait encore de 30% la consommation d’énergie.

Et le recours à des « robots-agriculteurs » permettra de diviser par deux le coût de la main- d’œuvre.

Source : Science et Avenir n°828, mars 2016, signé O.H.

High – Tech : les réseaux mobiles au défi d’un monde ultra connecté.

lpv1155A l’horizon 2020, le standard de la 5e génération de téléphone mobile permettra la transmission de données 100 fois plus rapide que la 4G. Objectif : répondre à la déferlante des objets connectés.

Ce standard de la cinquième génération permettra la transmission de donnée à très haut débit qui pourront atteindre jusqu’à 10 gigabits par seconde, soit 100 fois plus que la 4G. Certes, il ne sera pas disponible avant 2020 mais ses bases s’échafaudent dès aujourd’hui, avec une approche fondamentalement différente des précédents.

Son objectif premier est de répondre à l’arrivée massive de ce que l’on nomme l’ « Internet des objets », ces appareils reliés entre eux pour interagir. Un véritable raz de marée qu’il faut anticiper puisque le constructeur d’équipements réseau Ericson estime qu’ils seront 50 milliards en 2020... autrement dit qu’il y aura bientôt « plus d’objets connectés que de gens sur Terre », comme le prévoit Gérard Berry, titulaire de la chaire Algorithmes, machine et langages au Collège de France.

Pour comprendre, il faut revenir quelques instants sur la genèse de la 4G au début des années 2 000 : celle-ci avait comme objectif d’assurer le débit nécessaire pour répondre aux exigences des nouveaux services apportés par les smartphones, dernière innovation technologique du moment. Fondé sur les mêmes protocoles d’échanges de données que le réseau Internet, ce standard est parfaitement adapté à leur mode d’utilisation, permettant de surfer sur le Web, d’accéder à des contenus audio, vidéo ou multimédia en streaming (lecture en flux continu). Problème : même si la 4G a été conçue pour être évolutive (4G LTE Long Term Evolution), certains besoins n’ont pas été envisagés, en particulier l’Internet des objets.

Il a donc fallu tout repenser pour « coller » à ces nouveaux besoins de la 5G.
Pour les définir précisément, les constructeurs et les opérateurs ont menés des études conjointes ; notamment au sein du Next Generation Mobile Networks (NGMN), le regroupement mondial autour de cette question. Puis le 5GPPP (5G Infrastructure Public Private Partnership), cofinancé par la Commission européenne, les opérateurs et les industriels, a engagé un investissement de 700 millions d’euros sur cette technologie.

Plusieurs objectifs sont poursuivis. Le premier consiste donc à accroître les débits tout en modulant la consommation selon les usages : la 5G doit être capable d’assurer les très hauts débits mais aussi des transmissions très bas débits pour les objets connectés, qui échangent globalement très peu de données avec une très faible consommation d’énergie.
Ainsi, un contacte de porte sur un système antivol doit être à même de fonctionner plusieurs mois, voire plusieurs années, sans que la pile soit à remplacer. Dans ce cas, le débit n’a guère d’importance car les quantités de données échangées sont faibles. L’efficacité énergétique est ainsi largement prise en compte dans l’élaboration de la 5G.

Mais un autre élément sera déterminant pour éviter les fortes déconvenues des utilisateurs des générations antérieures, qu’il s’agisse de la 3G ou la 4G : la 5G devra assurer la constance du débit ...

Quelles que soient les conditions de réception, et ce afin d’éviter que celles-ci ne baisse dès que l’utilisateur s’éloigne d’un réémetteur. Les opérateurs s’engagent ainsi à garantir un débit constant de 100 mégabits par seconde (100Mb, soit une vitesse de transmission identique à celle qu’offre la 4G, sur l’ensemble de la couverture, ce qui n’est pas le cas aujourd’hui). Cette dernière ne fonctionne en effet que dans des conditions parfaites de réception du réseau : dès que la qualité de la transmission se dégrade, le débit réel s’effondre, laissant à l’utilisateur dans de nombreuses zones de France le sentiment d’être un laissé pour compte.

La 5G devrait, en revanche, atteindre l’objectif de 100 Mb/s même dans des conditions de réception médiocres, ce qui devrait être plus que suffisant pour répondre aux applications multimédias les plus performantes et même acheminer de la vidéo en ultra-HD. « C’est difficile à réaliser mais c’est la condition pour que de nouveaux usagers émergent », estime Nicolas Demassieux, vice-président d’Orange Labs.

De nouvelles bandes de fréquences en test

Mais le pari est loin d’être gagné !

Car la 5G va exploiter de nouvelles bandes de fréquence ultra-hautes (100 Gigahertz) au comportement encore mal maîtrisé, notamment en milieu urbain. Des expérimentations sont donc menées par Orange à Belfort sur des bandes de fréquence 3,7 GHz, 10,5 GHz et 17 GHz. Si leur portée est moindre, ces fréquences disposent d’atouts, notamment leur capacité à créer des faisceaux d’ondes très directifs : on peut ainsi délimiter très précisément chaque cellule du réseau et optimiser l’efficacité de l’émetteur en concentrant toute son énergie sur une zone précise. De plus, les dimensions d’une antenne sont directement liées à la longueur d’onde qu’elle doit traiter, celle-ci étant centimétrique pour les fréquences ultra élevées. Dès lors, il devient possible de réaliser des antennes efficaces dotées d’une longueur de l’ordre du centimètre, voire moins, parfaitement adaptée aux objets connectés.

Autre paramètre à prendre en compte : l’amélioration de la « latence », le temps de réaction entre le moment ou une « demande » est envoyée et la réponse du centre serveur. Actuellement, les utilisateurs le plus sensibles sont les gamers ( joueurs en ligne) pour qui le temps de latence doit être aussi réduit que possible afin que leurs personnages virtuels participent à l’action avec une efficacité maximale.
Mais cette donnée sera de plus en plus stratégique dans d’autres secteurs puisque la 5G servira, par exemple, de voie de communication pour transmettre des instructions en temps réel aux véhicules autonomes, comme le Google Car. Pas question que l’instruction « tourner à droite » par exemple, donnée en fonction de la cartographie, arrive trop tard ! La latence devra être inférieure à une milliseconde alors qu’elle est aujourd’hui extrêmement variable en 4G.

Enfin, l’ultime atout spécifique à la 5G devrait être la rapidité de l’extension de sa couverture. En effet, contrairement à la 3G et à la 4G nécessitant l’implantation de nouveaux émetteurs sur l’ensemble du territoire, chaque équipement 5G mobile pourra servir de relais. Ainsi, un smartphone hors de portée d’un réémetteur se connectera au réseau en exploitant de proche en proche d’autres smartphones. Une solution qui offrira assez rapidement une couverture globale, pour peu que le succès de cette norme soit au rendez-vous.

Une exposition aux ondes mieux contrôlée.

L’utilisation par la 5G de fréquences ultra-hautes ouvre la possibilité de créer des faisceaux d’ondes étroits susceptibles de ne « viser » que des zones très limitées. Ce fonctionnement devrait offrir de nombreux avantages. En premier lieu, celui de diminuer fortement la puissance de l’émetteur puisque aucune émission ne sera « gaspillée » vers des zones non concernées. Autre atout : de vastes espaces ne seront ainsi plus soumis inutilement aux émissions, ce qui devrait réduire considérablement la pollution électromagnétique globale. Enfin, poussé à l’extrême, le faisceau d’ondes pourrait suivre automatiquement l’utilisateur d’un appareil 5G, un peu comme le faisceau d’un projecteur , sans rayonner au-delà ni engendrer d’interférences.

En somme, seul l’utilisateur du réseau 5G serait soumis à son rayonnement. Une solution loin d’être utopique ! Les ingénieurs savent déjà depuis de longues années créer des antennes utilisant des fréquences très élevées et orientables à volonté, comme celles logées dans le nez des avions. En détectant la position du mobile 5G, l’antenne fixe pourrait orienter son faisceau vers l’utilisateur et le suivre durant ses déplacements.

Source : Science et Avenir, n°829, mars 2016, par Henri-Pierre Penel.

Actualités – Santé : l’anesthésie électrique chez le dentiste.

La « iontophorèse » a un effet anesthésiant 12 fois plus rapide et plus durable que la classique piqure.
Odontologie. Une solution indolore pour remplacer les piqûres anesthésiques. Des chercheurs brésiliens proposent en effet d’appliquer sur la gencive un hydrogel, mélange de deux anesthésiants, puis administrer un courant électrique de très faible intensité sur cette zone afin d’accélérer le passage du produit à l’intérieur de la muqueuse. Un procédé appelé « iontophorèse », qui donne lieu lors des tests à un effet anesthésiant 12 fois plus rapide et aussi plus durable que la classique piqûre. « Remplacer les aiguilles permet non seulement de réduire le coût de l’opération mais aussi d’éviter les risques d’infection et de contamination », explique Renata Fonseca Vianna Lopez, l’une des auteurs de l’étude.

Au-delà du domaine dentaire, l’iontophorèse est une piste prometteuse dans d’autres pathologies comme le cancer, afin d’améliorer l’administration et l’efficacité des traitements.

Source : Science et Avenir, n° 829, mars 2016, signé C.D.

Science & futur : capter l’énergie solaire au-delà des nuages est à l’étude.

lpv1156Certains rêvent de paver routes et toits de panneaux solaires. Malheureusement, les nuages limitent la production électrique. Alors pourquoi ne pas élever les cellules photovoltaïques au-dessus des nuages, là où le soleil brille toujours ? C’est l’idée que développe le laboratoire franco-japonais NextPV, qui rassemble des équipes du CNRS et des universités de Tokyo et Bordeaux. Les chercheurs comptent envoyer des ballons d’environ 30 m de diamètre, équipés de cellules photovoltaïques, à 6km d’altitude, ou les nuages sont rares, voire 20 km, ou ils sont inexistants. Les avantages sont multiples. Non seulement l’ensoleillement est permanent, la journée, à de telles altitudes, mais le rayons solaires sont moins filtrés par la couche atmosphérique ; la quantité d’énergie disponible est donc cinq fois plus abondante qu’au sol. En pratique, la concentration plus forte des rayons améliore le rendement : il grimpe à 40%, contre 15 à 20% à terre.

Afin d’assurer une production en continu d’électricité, les ballons solaires stockeraient le jour une partie du courant photovoltaïque dans une pile à hydrogène, hydrogène qui sert à remplir et maintenir en l’air le ballon, et la restitueraient la nuit au sol, via un câble en aluminium et fibres de carbone. Des démonstrateurs partiels devraient être mis au point dès cette année.

Source : Science et Vie, n° 1 182, mars 2016, signé O.L.

Science & futur : Cet avion-taxi fonctionnera à l’hydrogène (Allemagne).

lpv1157Le HY4 est un avion « zéro émission ». Propulsé par une pile à combustible à hydrogène et doté d’un moteur électrique, sa vitesse de croisière est de 145 km/h ; pour le décollage, une batterie lithium vient en renfort. Selon la vitesse, l’altitude et la charge jusqu’à 4 passagers, le HY4 pourra parcourir de 750 à 1500 km. Si les premiers essais s’avèrent concluants, cet été, la société H2FLY envisage de l’utiliser comme taxi volant entre villes proches équipées d’aérodromes urbains, il n’a besoin que d’une courte piste pour décoller.

Source : Science et Vie, n° 1182, mars 2016, signé E.P.

 

Science & futur : un drone pourrait guider un hélicoptère bombardier d’eau sans pilote.

lpv1159Lockhead Martin, le spécialiste américain de l’aviation civile et militaire, a présenté un drone capable de guider un hélicoptère autonome bombardier d’eau. Grâce à une caméra infrarouge électro-optique, le Stalker XE filme des images haute définition et communique en temps réel avec l’hélicoptère sans pilote et le contrôle aérien. Il fournit ainsi de données précises de géolocalisation des départs de feu, de leur intensité.... afin de lâcher l’eau au bon endroit et éteindre les incendies. Alimenté par une pile à combustible, ce drone atteint plus de huit heures d’autonomie. A la clé : la possibilité d’intervenir de jour comme de nuit, par tous les temps, et multiplier par trois la durée d’un appui aérien pour les pompiers au sol.

Source : Science et Vie, n° 11 825, mars 2016, signé E.T-A.

Science & futur : Une ile artificielle pour désacidifier les océans.

lpv1158Carbonic Island est une station d’épuration sous forme d’une île artificielle imaginée par Adam Fernandez, architecte français. Son objectif : capturer l’excès de CO2 contenu dans les océans afin de leur baisser le taux d’acidité. L’eau est pompée puis chauffée grâce à des panneaux photovoltaïques : elle se transforme en vapeur. Le CO2 est alors capturé en utilisant une solution d’hydroxyde de potassium, puis comprimé et réinjecté sous forme liquide dans des tuyaux de refroidissement pour contribuer au maintien des banquises polaires. Lors d’un second cycle d’utilisation, le CO2 est réinjecté sous forme gazeuse dans des serres végétales pour produire de l’oxygène par photosynthèse. Reste à savoir si ce procédé de captage du CO2, encore expérimental, mènera à un bilan énergétique positif.

Source : Science et Vie, n° 1182, mars 2016, signé E.P.

*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

   
© UNION DES INGÉNIEURS ET SCIENTIFIQUES DES SAVOIE - 2011