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.
Herschel
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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