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Le lancement par l'Esa des satellites Herschel et Planck
Jean-Paul Baquiast. 13/05/2009, maj au 15/05

Actualisation au 15 mai 12h

Nous avons relaté ici à la minute près, grâce aux informations fournies en temps réel par le site de l’Esa, le décollage parfait du lanceur Ariane ECA (lanceur lourd) emportant dans sa coiffe les deux plus grands satellites scientifiques mis en orbite géostationnaire, Planck et Herschel. Après séparation, ces satellites sont actuellement sur une orbite de transfert qui les conduira, dans deux mois environ, à 1,5 million de km de la Terre, sur leur point de parking définitif, le point de Lagrange L2 où ils seront idéalement placés pour observer l’univers en étant abrités au mieux des rayonnements solaires. Ils sont dorénavant sous le contrôle de l’Esoc (European Space Operations Centre) à Darmstadt, en Allemagne. L’Esoc commande les mini-adaptations de trajectoire nécessaire, à partir de micro-propulseurs embarqués.

Evidemment, l’espace n’est pas un endroit de tout repos. Des incidents plus ou moins graves pourraient survenir et compromettre l’une ou l’autre des missions. Ce serait par exemple l’impact avec un astéroïde ou, plus simplement, une défaillance technique irréparable, survenant à bord. Contrairement à Hubble, qui gravite en orbite relativement basse (600 kms) et que la Nasa est en train de rajeunir en ce moment (exploit méritant lui aussi d’être salué), aucun engin spatial contemporain ne pourrait les atteindre et les récupérer, car ils sont trop éloignés de nous.

On trouvera sur le site de l’Esa ( http://www.esa.int/esaCP/index.html ) les spécifications techniques de ces deux satellites. Il s’agit en fait de télescopes dotés des technologies de dernier cri leur permettant d’explorer, chacun dans leur domaine, les profondeurs du cosmos. Bornons nous à souligner que l’ensemble de cette mission, qualifiée par la presse scientifique de « cosmology’s biggest experiment in nearly a decade » est un exploit industriel, technologique et scientifique essentiellement européen. Nous aurions aimé qu’un responsable politique de haut rang le souligne, au moment où les Européens, apparemment déçus par la construction communautaire, s’apprêteraient apparemment à s’abstenir massivement.

L’exploit industriel et technologique est d’abord celui d’Ariane-espace, dont le lanceur lourd Ariane V couronne par un nouveau succès une série ininterrompue de missions réussies. Ce n’est pas rien lorsque l’on constate les difficultés que rencontre actuellement la Nasa pour mettre au point son futur lanceur lourd Ares1 (voir notre article http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2009/96/nasa.htm ). On sait que l’Esa aurait souhaité que soit sans attendre développé le successeur d’Ariane V, capable d’emporter des capsules habitées vers la station spatiale et surtout vers la Lune puis Mars. Ceci pourrait être fait à moindre coût, mais il faudrait pour cela un minimum de volontarisme politique. Ledit volontarisme ne devrait pas manquer en période de crise. Mais hélas il manque.

L’autre volet de l’exploit industriel et technologique réalisé par ce lancement réussi est du à l’industrie européenne des satellites, et aux laboratoires associés. Même si cela parait un peu fastidieux, il faut en donner la liste ici car cela rend concret ce que l’on peut entendre par coopération européenne. Le consortium industriel a été piloté par Thales Alenia Space France et la réalisation principalement soutenue par Astrium Germany, Astrium Toulouse and Thales Alenia Space Italie. Les laboratoires et institutions universitaires ayant participé à la fabrication des instruments, sur financement nationaux, ont été le Netherlands Institute for Space Research SRON (Hollande) le Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Allemagne), l’université de Cardiff, l’Institut d’Astrophysique Spatiale (France) et l’Instituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica (Italie).

Enfin, les financements complémentaires à ceux de l’Esa ont été apportés de diverses parties du monde : SRON (Hollande), DLR et MPG (Allemagne), CNES, CNRS et CEA (France), DLR and MPG BELSPO/PRODEX (Belgique), ASI (Italie), NASA (USA), Ministerio de Ciencia y Tecnologia et INTA Spanish Space Agency (Espagne), Ministère de la recherche scientifique Autriche), STFC (Royaume U ni), CSA (Canada), Stockholm Observatory (Suède), National Astronomical Observatories (Chine), Tekes and Millilab (Finlande), ainsi que de nombreux autres moins importants.

Objectifs des deux missions

Rappelons que Herschel, équipé du plus grand miroir jamais lancé dans l’espace, observera celui-ci dans une partie jusqu’ici mal connue du spectre électromagnétique, l’infrarouge lointain (Hubble observe principalement en lumière visible, bien qu’il couvre toute la gamme du spectre, de l’infrarouge proche à l’ultraviolet proche). Il permettra d’étudier la naissance des galaxies et des étoiles, les nuages de poussières et les disques d’accrétion formant de proto-planètes autour de certaines étoiles. Il pourra aussi détecter la présence d’eau dans l’univers lointain.

Planck examinera avec une précision jamais encore obtenue le rayonnement micro-ondes cosmologique (Cosmic Microwave Background) émis environ 380.000 ans après le Big Bang lorsque l’expansion du cosmos avait permis aux photons jusqu’alors piégés par leur interaction avec les électrons libres du plasma initial de se déployer. Ce sera sans doute dans ce domaine que les découvertes les plus spectaculaires seront faites. Jusqu’ici en effet, les instruments successifs (COBE à partir de 1992, WMAP à partir de 2001-2003) avaient fait apparaître des discontinuités de températures ou anisotropies supposées être dues à l’ « inflation » cosmologique survenue (si l’hypothèse est conservée) 10-34 secondes après le Big Bang et ayant porté les dimensions du cosmos de la taille d’un proton (en fait 10-20 fois la taille d’un proton) aux dimensions actuelles. Ces discontinuités sont attribuées à des inégalités dans la répartition de matière, les régions les plus denses produisant des photons légèrement plus froids. Planck en 1 an rassemblera 300 milliards de mesures à comparer aux 200 milliards accumulées en 9 ans par WMAP.

Ces mesures devraient permettre de calculer avec une précision plus de 15 fois accrue des paramètres tels que la courbure de l’espace-temps ou les parts respectives des supposées énergie noire, matière noire et de la matière ordinaire dans la distribution totale de masse et d’énergie. Ceci ne suffira pas à démontrer la « réalité » de l’inflation, mais Planck pourrait aller au-delà en mettant en évidence des ondes gravitationnelles générées par l’inflation dans l’espace-temps, et s’exprimant par des photons polarisés. Dans ce cas, de nombreux enseignements permettant de caractériser l’inflation (époque, durée) pourraient être obtenus. Des observations encore controversées pourraient aussi être confirmées, telles que celles relatives à un « Axe du mal » (Axis of evil) ainsi nommé par Joao Magueijo de l’Imperial College de Londres. Cet axe correspondrait à une discontinuité dans la forme de l’univers, qui serait plus long dans une direction que dans les autres et qui ne serait donc pas isotrope. Les cosmologistes espèrent aussi que Planck fera apparaître de nouveaux éléments encore inexpliqués, qui obligeront la théorie à progresser. Certains scénarios de la théorie des cordes pourraient égalemet en être renforcés.

Ajoutons pour terminer que ce lancement et les travaux qui l’ont précédé ont été le résultat de 20 ans de financements et de recherches. Aujourd’hui, dans l’état atonique de la recherche spatiale, on ne voit pas ce sur quoi nos enfants pourront travailler dans vingt ans.


Actualisation au 14 mai 15h50 . Le lancement est réussi. Ariane 5 a mis en orbite les deux satellites qui rejoignent désormais (sauf incidents toujours possibles) leurs positions définitives au point de Lagrange. C'est un grand succès pour Ariane Espace, l'Esa, la science et les techniques européennes. Nous y reviendrons.


Le 14 mai sera peut-être une grande date pour la cosmologie observationnelle et pour l'Esa. Une fusée Ariane 5 doit mettre en orbite géostationnaire les deux satellites Herschel et Planck.

Le miroir primaire d'Herschel (3, 5 m) - Photo : ESAHerschel est le plus grand téléscope spatial lancé à ce jour. Son miroir de 3,5 mètres de diamètre donnera les meilleures vues de l'univers jamais obtenues dans l'au delà de l'infra-rouge et aux longueurs d'onde sub-miillimétriques. La mission reprend l'héritage de l'Infrared Space Observatory de l'Esa et de l'observatoire Spitzer de la Nasa.

Planck observera le rayonnement cosmologique micro-onde CMB (Cosmic Microwave Background), avec une précision très supérieure à celle obtenue par l'actuelle sonde américaine Wilkinson (WMAP). L'étude des anisotropies donnera de précieux enseignements sur les premiers temps de l'univers et la supposée inflation.

* Pour suivre le lancement, faire http://www.esa.int/SPECIALS/herschelplanck/index.html


Théorie constructale et géométries multi-échelle :
procédés, énergétique et matériaux (communiqué)
13/05/2009

La société française de thermique et le réseau Carnot nous communiquent cette information qui pourra intéresser nos lecteurs, car elle concerne d'une certaine façon ce que l'on nomme les sciences de la complexité:

Ces dernières années ont connu un fort développement de méthodes innovantes d'analyse, de conception, de dimensionnement ou encore d'optimisation des procédés et des systèmes énergétiques (analyse exergétique, approches multi-échelle, théorie constructale, , …). Ces approches ont généralement comme points communs sous-jacents: (i) la notion de géométrie multi-échelle; (ii) l'utilisation plus ou moins avancée d'outils thermodynamiques issus du second principe. En ce sens, on peut les regrouper sous le principe, identifié depuis longtemps mais pas toujours parfaitement formalisé, de répartition optimale au sein du système de la production d’entropie. La démarche constructale a permis de donner une enveloppe théorique à ces développements. Elle fournit une méthode puissante d'optimisation de systèmes basés sur une distribution adéquate de matière ou d’énergie qui a été traduite par le principe général suivant :« Pour qu’un système de flux puisse persister dans le temps (pour qu’il puisse survivre), il doit changer sa configuration de telle sorte qu’il procure un accès plus facile aux courants qui le parcourent ». Il convient cependant de croiser la théorie constructale avec d’autres approches impliquant une géométrie multi-échelle ou des principes d’optimisation basés sur le second principe afin de proposer une nouvelle génération d’outils d’analyse et de conception en thermodynamique, en énergétique et dans le domaine des matériaux.

Une journée thématique gratuite est organisée à ce sujet le 11 juin 2009. Elle s'adresse à tous publics (Milieux industriels, organismes publics, associations et étudiants)
Pour détails, faire http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2009/96/thermique.pdf


L'évolution dans le monde des minéraux
Jean-Paul Baquiast 24/04/2009

Une étude récente du géophysicien Robert Hazen et de ses collègues, de Carnegie, intitulé Mineral Evolution, éclaire un point mal connu de l'évolution de la Terre, au sens de l'influence de la vie sur la transformation des minéraux qui constituent la part la plus écrasante de la matière planétaire. On sait que les processus géologiques produisent d'eux-mêmes un renouvellement des composants minéraux des continents. Mais leur influence a été faible au regard des transformations induites par l'apparition des êtres vivants il y a 4,5 milliards d'années.

La principale influence due à cette apparition fut la production d'oxygène par les bactéries photosynthétiques ou cyanobactéries. L'oxydation des minéraux existant à la surface des continents a provoqué une chaîne de transformations et de complexifications considérables, loin d'être terminée. Elle aurait ajouté selon Robert Hazen plus de 3.000 espèces de minéraux nouveaux à la trentaine de ceux existant auparavant, sur Terre comme sur la plupart des planètes rocheuses du système solaire. Ces minéraux ont été à leur tour recyclés par les espèces vivantes dont ils constituent dorénavant des composants indispensables. Les espèces vivantes produisent par ailleurs elles-mêmes directement une soixantaine d'espèces minérales.

Il ne serait donc pas abusif à cet égard de parler d'une co-évolution minérale et biologique, engagée dès l'apparition de la vie (sans doute sur des cristaux ou des argiles primitives présentes à l'Hadéen, ère géologique précédant l'évolution de la vie). La co-évolution se poursuit aujourd'hui, sur le mode darwinien. Il conviendrait de l'étudier en tant que telle, ce qui n'a pas été fait jusqu'à présent. Elle sera probablement sensible à l'évolution climatique en cours. L'étude de Robert Hazen montre également que, pour rechercher des traces de vie sur d'autres planètes, il faudrait d'abord rechercher des traces de minéraux dont l'origine biotique serait indiscutable.

Pour en savoir plus
Mineral evolution http://hazen.ciw.edu/research/mineral_evolution

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