Air & Cosmos

J’ai participé avec le journaliste Rémy Decourt à l’écriture d’un article sur la propulsion électrique pour les nano-satellites et les micro-satellites qui fait partie d’un dossier spécial dans la revue Air & Cosmos n°2560 du 8 septembre.

Ce dossier paraît au moment où s’ouvre à Paris la 21ème conférence World Satellite Business Week consacrée au marché des satellites et organisée par le cabinet de conseils Euroconsult. Cette conférence va se dérouler alors que les scénarii sur l’avenir du secteur spatial sont plutôt flous. En effet, le marché des satellites géostationnaires de télécommunication stagne, le nombre de lancement de petits satellites (cubesats et microsats) explose, les constellations se développent et plusieurs nouveaux lanceurs dédiés aux petits satellites devraient faire leur apparition très prochainement. En ce qui concerne la PE, il y a d’un côté des incertitudes quant au modèle économique pour les grosses plateformes « tout électrique » (liées en partie à la longue durée des changements d’orbite due à la faible poussée produite, ce qui peut être handicapant pour le transfert vers l’orbite de travail et aussi les manoeuvres d’évitement de débris) et de l’autre côté une augmentation significative des projets en recherche et développement pour la micro-propulsion avec l’apparition de concepts innovants en terme d’architecture, de performance, d’ergols et la création de nombreuses startups un peu partout dans le monde.

Metro 2033

C’est le titre d’un roman de science fiction de l’écrivain russe Dmitri Glukhovski paru en 2005. Il ne sera publié en France qu’en 2011.

On suit les péripéties, l’émancipation et la transformation du jeune Artyom dans les restes du métro moscovite où survivent les rares rescapés de l’apocalypse nucléaire qui a ravagé la Terre vingt ans plus tôt.
Je n’en dirai pas plus. La trame peut paraître banale, fade, vue mille fois. Mais il n’en est rien. J’ai lu ce roman de 850 pages en quelques jours à la fin du mois d’août avec à chaque fois du mal à le refermer. Plein d’espoir, je voulais savoir où cette quête conduirait. J’avais élaboré plusieurs scénarii, mais sans jamais supposer ce que le noir renfermait à l’intérieur.
Un très grand ouvrage d’après moi, qui décrit les restes de l’humanité tels que je les imagine si jamais le pire se produisait. La métro de Moscou, que j’ai parcouru plusieurs fois dans les années deux-mille, constitue le cadre idéal pour cette histoire si réaliste et donc totalement terrifiante.
A lire absolument, que vous soyez amateur de SF ou non.

Pour poursuivre la réflexion sur la destinée plausible de notre civilisation, je vous conseille également la lecture de ces deux grands ouvrages : 2084 de Boualem Sansal et Station Eleven d’Emily St. John Mandel.

Vernon Subutex 3

Vernon Subutex.

Voici l’histoire d’un homme presque ordinaire, à la vie parfois terne et souvent ennuyeuse, ersatz d’un vaut-rien à qui on a envie de botter les fesses, un Monsieur tout-le-monde que l’on aimerait secouer mais qui malgré lui et avec l’aide d’une étrange et improbable bande d’amis va progresser du stade de lambda à celui de star avant de finir martyr puis idole.

Vernon Subutex. J’avais écrit un billet sur les tomes un et deux en septembre 2016. La trilogie est un chef-d’oeuvre. Brillante. Virginie Despentes au sommet de son oeuvre.
Car voici une histoire déglinguée, dans laquelle on peut avoir du mal à pénétrer, qui peu paraître absurde mais qui finira par nous toucher et nous absorber, car finalement, V. S. c’est un peu nous.
Voilà une oeuvre très contemporaine, puissante, qui nous amène à réfléchir sur notre condition d’humain, sur le sens de nos petites vies éphémères, sur la valeur et la portée de nos actes, de nos choix.
Vernon Subutex c’est l’absurdité du monde et de son emballement, c’est la critique, à juste raison, de cette course folle qui nous emporte vers le gouffre, c’est ce rêve d’évasion et d’isolement qui nous mine à en crever dans une société toujours plus connectée et digitale où chaque action est surveillé.

Vernon Subutex 1, 2 et 3.
A lire absolument. Cet été ou dans les mois à venir. Mais avant la chute.

Satellite franco-israélien Venus

Dans la nuit du 1er au 2 août, la fusée Vega a, pour son dixième lancement, mis en orbite héliosynchrone à 720 km les satellites Optsat-3000 et Veμus.

Le satellite Venμs (Vegetation and Environment monitoring on a New Microsatellite) est issu d’une collaboration entre le CNES, l’agence spatiale israélienne et Arianespace.
Il s’agit d’un petit satellite de 280 kg dédié à l’observation de la Terre et à l’étude de la dynamique de la végétation. Venμs va permettre d’observer dans le visible et l’infrarouge la végétation de manière répétitive avec une période de deux jours, un record.

Mais la mission Venμs a également pour objectif la qualification en vol du propulseur de Hall de 300 Watts HET-300 développé est construit par la société israélienne Rafael. Pour en savoir plus je vous invite à lire l’article de Rémy Decourt paru récemment dans Futura Sciences et auquel j’ai participé.

Somme des entiers positifs

Somme entiers positifs

Somme des entiers positif = -1/12 (Crédit : Elwood H. Smith)

1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 +… = -1/12

La somme de tous les entiers positifs serait égale à un nombre rationnel, i.e. une fraction, relativement petit (1/12 ≈ 0.083) et négatif en plus. Alors, vrai ou faux ?

C’est faux naturellement. La somme de tous les entiers positifs, ou la somme des entiers naturels, tends vers l’infini, noté +∞ en mathématique. Alors pourquoi avoir écrit une telle égalité en première ligne de cette article ? Et puis pourquoi -1/12 et pas 51, ou 1038 ou -99 ou 6.3952 ou π ou  -\sqrt{31} ou… ?

D’abord pour vous faire réagir, chers lecteurs. Un article traitant de cette somme a été publié sur le site du NewYork Times en février 2014 : In the End, It All Adds Up to – 1/12. Il avait suscité près d’un million et demi de commentaires, ce qui prouve que le sujet et les découvertes déconcertantes qui lui sont liées intéressent et force à l’interrogation. Réjouissons-nous que les mathématiques attirent et fassent réfléchir.

Ensuite, car de très grands mathématiciens tels que Leonhard Euler, Bernhard Rieman et Srinivasa Ramanujan ont travaillé sur cette somme. Cela démontre que le sujet est ancien mais également complexe. On découvre aussi que la manipulation de certains outils et techniques peut conduire à des résultats tout à fait inattendus et déroutants.

Enfin, et c’est sans doute le point le plus important, la réponse à la question posée nécessite des calculs à l’aide de séries et de polynômes et le traitement de quantités infinies ou presque nulle. De tels calculs s’avèrent en fait très utiles en physique, notamment en mécanique quantique et en théorie des champs. On peut citer par exemple la renormalisation. Il s’agit d’une méthode permettant de supprimer les infinis qui apparaissent lors du calcul de certaines observables physiques, comme la masse des particules. Cette approche permet de prédire les résultats expérimentaux avec une excellente précision. Beaucoup de physiciens ont été déroutés par cette technique un peu magique.

Pour en savoir plus sur la somme des entiers naturels, je vous conseille la lecture de l’article de Xavier Buff sur le site Images des Mathématiques. Il existe aussi une multitude d’article sur Internet traitant du sujet.

Physique des Plasmas : Feuille de route 2017

La « feuille de route » pour la physique des plasmas froids, à laquelle j’ai contribué, vient de paraître : The 2017 Plasma Roadmap: Low temperature plasma science and technology, publiée dans le Journal of Physics D: Applied Physics. L’article est disponible dans l’onglet Publications.

Après une première édition parue en 2012, il était nécessaire de réaliser une mise à jour, de proposer une nouvelle perspective à moyen terme car le domaine de la physique des plasmas froids évolue rapidement et devient de plus en plus riche, complexe et interdisciplinaire. Les avancées scientifiques et technologiques du domaine dans lequel je baigne depuis plus de vingt ans ont désormais des répercussions sur de nombreux aspects de la vie quotidienne. Il est aussi acquis que les plasmas vont jouer un rôle important dans la transformation de nos sociétés et dans la réponse aux nombreux défis qui sont devant nous.

L’article couvre 19 champs disciplinaires, ou sous-domaines, et traite de thèmes tels que la conversion d’énergie, les nanomatériaux, la médecine, l’agriculture, l’aérospatial et l’environnement. Il est aussi question de théorie, de simulations numériques et de données à l’échelle atomique et moléculaire car ces champs sont les piliers sur lesquels reposent les découvertes, l’interprétation des expériences et les développements technologiques qui en découlent.

Avec mon collègue Eric Moreau de l’Université de Poitiers, nous avons rédigé le chapitre concernant le secteur de l’aérospatial. Eric s’est concentré sur le contrôle des écoulements, quant à moi j’ai imaginé l’avenir de la propulsion pour les véhicules spatiaux. Il ne s’agit nullement d’une interprétation purement personnelle qui refléterait ma vision et mes souhaits, mais d’une extrapolation objective faite à partir de la lecture de nombreux articles, de discussions avec une multitude d’experts et de la synthèse de plusieurs conférences récentes. J’espère avoir dégagé les grandes lignes de ce que sera la PE demain. On verra en 2022 si j’avais vu juste.

Je tiens à remercier chaleureusement mes collègues Mark Kushner, Uwe Czarnetzki et Peter Bruggeman  pour la confiance témoignée et le difficile travail de coordination et de publication d’un tel article.

Demain, la Terre

Il faut impérativement lire l’article écrit par le journaliste américain David Wallace-Wells publié dans le New York Magazine le 9 juillet dernier. Cet article s’intitule The Uninhabitable Earth. Tout est dans le titre…

Ce qui est décrit dans ces pages n’est hélas pas de la science-fiction, n’en déplaise à tous les sceptiques. David Wallace-Wells dresse le tableau de ce que la Terre et notre civilisation pourraient devenir à la fin du siècle si la modification du climat s’emballe. Ce qui reste tout à fait probable car les mesures prises jusqu’ici n’ont quasiment aucun impact. Et le retrait de l’Amérique des accords de Paris ne va rien arranger. Je ne pense pas que nous arriverons à limiter la hausse de la température moyenne à 2° C. Il est déjà trop tard. Mais seulement quelques degrés de plus et le glas pourrait sonner pour l’humanité, comme le décrit The Uninhabitable Earth.

Cet article a été majoritairement bien accueilli par la communauté scientifique et par le grand public. On peut certes reprocher au journaliste de mettre en avant le scénario du pire – ce que certains on fait ; lire NY Magazine – mais ce qui est dépeint n’en reste pas moins possible, envisageable à quelques décennies d’aujourd’hui.

Allons-nous finir comme ça ? Quel gâchis si tel est le cas, d’autant plus que l’on ne pourra pas dire que l’on se savait pas. Et pourtant… Je fais partie de ceux qui pense qu’il est grand temps d’expliquer aux gens les conséquences de nos actes passés et présents, sans fard, sans discours poli et édulcoré. Oui, il faut faire peur pour faire prendre conscience. Tracer des courbes et donner des chiffres ne suffit pas. Il faut des mots forts, des images marquantes pour démarrer une  » réaction en chaîne  » pour reprendre les mots de David.

Il nous reste peu de temps pour éviter le scénario de la Terre hostile, voire de la Terre inhabitable. Agissons ou nos enfants pourraient compter parmi les derniers habitants de la petite planète bleue.

Une version au format pdf de l’article de D. Wallace-Wells est disponible ici.

Eléments pour nano-satellites

Je vous invite à visiter le side CubeSatShop sur lequel on peut trouver une très large gamme de produits testés et qualifiés et de vendeurs pour les CubeSats et les nano-satellites. Une preuve de plus que le domaine des nano- et micro-satellites est en pleine révolution. On peut désormais fabriquer en kit son CubeSat et ainsi l’adapter à la mission envisagée. Une fois le CubeSat assemblé et validé, on trouvera aussi une entreprise capable de le mettre en poste sur l’orbite prévue.

On trouve également sur le site CubeSatShop des informations pertinentes et bien synthétisées sur la technologie des CubeSats, leur histoire, les avantages et les limites et les avancées récentes.

MPCS 2017

Je rentre de Bari où je participais au congrès MicroPropulsion and CubeSats après avoir passé trois jours à Toulouse dans le cadre du séminaire E×B Plasmas for Space and Industrial Applications organisé par mon collègue J.-P. Boeuf du LAPLACE à Toulouse.

Le congrès MPCS est l’un des congrès les plus exaltants auxquels j’ai participé ces dernières années. J’ai énormément appris, je reviens la tête pleine d’idées et j’ai pu constater les progrès réalisés récemment dans le domaine de la propulsion électrique pour les Cubesats, nanosats et microsatellites. Le niveau de développement technologique des propulseurs à arc sous vide (VAT) et des propulseurs Electrospray m’a particulièrement frappé. Nous avons également eu des présentations passionnantes de nos collègues Autraliens (projet QB50), Japonais (missions HODOYOSHI-4 et PROCYON avec un MIG de 20 W) et Singapouriens (recherches conduites à l’Université de Technologie de Nanyang). J’ai aussi pu rencontrer pour la première fois les chercheurs chinois qui travaillent dans le domaine de la propulsion électrique. La rapidité avec laquelle les équipes chinoises avancent est très impressionnante. De notre côté, nous avons présenté des travaux récents sur nos propulseurs de Hall miniatures (50-100 W) et sur la configuration MS à écrantage magnétique.

Les deux jours passés à Bari sous le soleil d’Italie furent très agréables. Je tiens à remercier les organisateurs du congrès MPCS et bien sûr mon ami Francesco pour les belles visites qu’il a organisé et la délicieuse cuisine italienne qu’il nous a fait découvrir.

 

Aoba Velox 3

Aoba Velox 3 est le nom d’une mission en cours qui repose sur l’un des rares CubeSats équipé d’un système de propulsion électrique. Il s’agit d’un projet commun de nanosatellite entre le Japon (Kyushu Institute of Technology, Kyutech) et Singapour (Nanyang Technological University, NTU). L’université NTU a développé le CubeSat de taille 2U et pesant 2 kg. Ce dernier est équipé d’un micro propulseur pulsé (PPT) fonctionnant avec du PTFE (Teflon).

Le nanosatellite a été lancé en décembre 2016 vers l’ISS. Il a été déposé sur une orbite basse à 400 km d’altitude en janvier 2017. Le PPT sert à compenser la force de traînée qui freine le satellite et lui fait perdre de l’altitude. Grâce à la PE, la vitesse d’Aoba Velox 3 sera maintenue à 27,000km/h et la mission devrait durer six mois, contre 3 pour une mission identique sans propulsion.

A ce jour, très peu de CubeSats ont été équipés d’un système propulsif à causes des fortes contraintes imposées en terme de puissance disponible, masse, volume, thermique et composants électroniques.
On doit cependant mentionner la mission BricSat-P, fruit d’une collaboration entre l’United States Naval Academy et l’Université George Washington. Le CubeSat de 1,5 U était équipé de 4 micro-CAT (Cathode Arc Thruster ou Vacuum Arc Thruster) développée par l’équipe de Mikael Keidar à GWU. La mission a été lancée en mai 2015. Elle a démontré l’intérêt de la PE pour les nano-satellites et a ouvert la voie à de nombreux projets de CubeSats motorisés, telle que la mission CANYVAL-X pour laquelle les deux CubeSats seront équippés de micro-CAT.