Archives de l’auteur : Stéphane Mazouffre

Physicien des plasmas - Spécialiste en propulsion spatiale Directeur de Recherche au CNRS Responsable de l'équipe Propulsion Electrique au laboratoire ICARE à Orléans

Le monde va-t-il s’effondrer ?

Après avoir lu entre autres ouvrages L’Humanité en peril de F. Vargas et
Le plus grand défi de l’histoire de l’humanité d’A. Barrau (lire mes billets), j’ai lu en janvier dernier Devant l’effondrement d’Yves Cochet qui traite de la fin, i.e. de l’effondrement, puis de la résurrection sous une forme très affaiblie de nos sociétés modernes. Trois mois après cette lecture, la pandémie du virus CoVID-19 crée naturellement une résonance forte liée à l’arrêt soudain et brutal de nos sociétés et à la mise en confinement de la moitié de la population mondiale. Mais à ce stade, n’en déplaise à certains, notre civilisation, bien que vacillante, ne s’est pas encore effondrée.

Yves Cochet est mathématicien de formation, écologiste, député français, député européen, ministre de l’Environnement sous le gouvernement de Lionel Jospin et l’un des fondateurs de l’institut Momentum. Y. Cochet s’intéresse à l’Anthropocène (une époque conjecturale qui commence à la révolution industrielle et succède ainsi à l’Holocène), aux politiques de décroissance et à l’effondrement de la civilisation industrielle, c’est à dire à la collapsologie.

Je rejoins Yves Cochet et les membres de l’Institut Momentum sur la probabilité forte d’un basculement violent de nos modes de vie suite à l’effondrement de la civilisation des énergies fossiles. Notre monde se trouve en effet à un moment critique,  à l’aube d’une conjonction mortifère créée par l’addition et l’interaction de phénomènes ultimes : la fin des énergies fossiles, l’épuisement de l’ensemble des ressources, la chute sans fin de la biodiversité, la pollution de l’air, de l’eau, des sols et les changements climatiques dont la puissance et les effets ne sont hélas pas pris en compte à leur juste valeur. Il n’y a donc pas de doute à avoir, notre civilisation s’effondrera, signant ainsi la fin de l’Anthropocène. Reste à savoir quand, à quelle vitesse et jusqu’où ?
Avec cette vision du futur, à laquelle j’ai consacré plusieurs articles sur ce blog, je pourrais être considéré comme un collapsologue. Pourquoi pas.

Revenons à l’ouvrage d’ Yves Cochet. Il est bien écrit, bien structuré, riche et présente simplement des concepts et des modèles qu’il est utile de connaître. Je conseille sa lecture car il présente un point de vue qui doit être étudié et débattu. Cependant, je ne rejoins pas l’auteur sur plusieurs points.
Il y aura un effondrement mais je le pense lent et graduel et non abrupt et rapide. Je ne crois pas à un début de l’effondrement au cours de cette décennie mais je le vois plutôt se mettre en route dans le deuxième moitié du XXI siècle lorsque l’impact des effets combinés évoqués plus haut sera fort. Je ne pense pas non plus que le rebond, le retour à une vie relativement stable mais fragile et très différente de l’avant, se fasse rapidement (environ 30 ans après la chute d’après Y. C.). J’imagine plutôt des décennies sans états, sans gouvernement centralisateur durant lesquelles régneront des tribus et des clans dans une atmosphère probablement violente.
Finalement, j’imagine aussi une sortie du tunnel. J’ai aujourd’hui tendance à penser qu’une minorité échappera à l’effondrement et que cette minorité sera à même sur un temps long, des décennies voire des siècles, de reconstruire une civilisation évoluée, sorte de projection de l’époque actuelle dans un environnement bouleversé. Il faut y voir sans doute mon côté optimiste.

Tendance

Evolution du nombre de cas déclarés cumulés de CoVID-19 en fonction du nombre de jours pour la France et l’Italie. Echelle linéaire (gauche) et logarithmique (droite).

Vingt-deuxième jour de confinement. Tout va bien, il y a des situations bien plus difficiles et compliquées que la mienne, que la notre. Je suis à la maison avec mon fils. Je m’occupe de lui, de la maison et je travaille, beaucoup. On se croise avec Estelle. Elle bosse comme une dingue au service d’urgence de l’hôpital d’Orléans ; douze heure par jour depuis plus d’un mois. Mais ça va. Ils tiendront, ils se sont engagés. Ils sont là pour sauver des vies, quelles que soient les circonstances. C’est leur credo.

J’ai tracé sur les graphiques de la figure ci-dessus l’évolution journalière du nombre de cas déclarés de Coronavirus (données cumulées) depuis le 19 février dernier pour la France (courbe rouge) et pour l’Italie (courbe bleue). J’ai trouvé les chiffres sur le site de Eficiens qui offre un accès simple et pratique à de nombreuses statistiques. Ces chiffres sont aussi disponibles sur le site du Ministère de la Santé. Le graphique à gauche est en échelle linéaire alors que celui de droite est en échelle logarithmique (log décimal). Sur les deux graphiques on constate que le nombre de cas en Italie est nettement supérieur à celui de la France. Sur les courbes de gauche on constate bien un ralentissement mais en aucun cas un pic, c’est à dire un maximum. On le saura une fois le pic passé, à retardement. On verra alors le nombre de cas diminuer. Sur les courbes de droite en échelle log on distingue mieux les tendances et la vitesse de propagation de l’épidémie. Sur la courbe de la France j’ai ajouté en vert des lignes qui correspondent à un ajustement manuel aux données. Une droite en échelle log correspond à une évolution exponentielle, c’est à dire une évolution très rapide. La vitesse de propagation est alors donnée par la pente des droites. On voit qu’au début la croissance est extrêmement abrupte (le nombre de cas est multiplié par 1,3 chaque jour), puis vers le 25ème jour la croissance ralentit, tout comme au 40ème jour, ce qui marque peut-être l’impact du confinement. Si on constate bien un ralentissement, les données n’indiquent pas encore une pente nulle (droite horizontale) qui correspondrait à la fin de l’épidémie. Un ajustement avec une fonction sigmoïde simple (courbe en S), qui reproduit fidèlement les données actuelles, donne une fin d’épidémie au environ du 80ème jour soit le 8 mai. Pour observer le fameux maximum (le pic) il faut considérer le nombre de cas non cumulé c’est à dire observés quotidiennement ou bien le nombre de décès quotidien. Les spécialistes et des épidémiologistes prévoient un pic aux alentours du 12 avril. Attendons de voir. Ensuite on pourra envisager le déconfinement.

Silence

A cause de l’épidémie, ou plutôt de la pandémie, de Covid-19, nous sommes confinés à la maison depuis trois jours maintenant. Nous n’en sommes qu’au début, c’est une évidence. Le gouvernement parle de deux semaines mais il faut se rendre à l’évidence, la propagation de l’infection progresse ainsi que le nombre de morts. Je n’imagine pas reprendre une vie tout à fait « normale » avant la fin du mois d’avril, voire le mois de mai.

Je ne suis pas à plaindre malgré cet enfermement. Notre maison est grande, située dans un quartier tranquille et il y a un jardin ce qui nous permet de prendre l’air. Pour l’instant notre fils vit plutôt bien cette situation – tout comme moi – même s’il a intégré le fait qu’il ne s’agissait pas vraiment d’une période de vacances. Je découvre le télétravail car j’ai toujours préféré travailler à l’extérieur, dans un endroit dédié. J’ai tous les outils dont j’ai besoin, il n’y a pas de raison que je ne sois pas efficace même si il faut ajouter à mon activité d’autres tâches telles que faire l’école à mon fils et la préparation des repas. J’espère pouvoir profiter de cette période inattendue et un peu surréaliste pour lire d’avantage et écrire (des articles de physique).

J’ai encore du mal à réaliser la situation même si on a vu l’arrivée du virus et la montée en puissance de l’épidémie. La Chine d’abord, d’où s’est propagé ce virus mortel, puis d’autres pays asiatiques, puis l’Italie, puis la France. Je n’ai peut-être pas vraiment voulu croire ce que vivaient les chinois pouvait nous tomber dessus alors même que je suis un scientifique plutôt rigoureux et pragmatique. Il n’y avait aucune raison que la France soit épargnée. Désormais nous sommes confinés – mais pas totalement, ce qui d’ailleurs est discutable tout comme le maintien du premier tour des élections municipales – et il nous faut patienter, attendre en espérant ne pas être touché.

Je suis sorti prendre l’air hier soir vers vingt-trois heures sur notre terrasse. Le ciel était dégagé, la température agréable. Mais surtout, à mon grand étonnement, il n’y avait aucun, strictement aucun bruit autres que celui engendré par le mouvement des arbres dans le vent. Silence. Un grand silence. Quelle sensation agréable et nouvelle dans une ville ou règne un bruit de fond permanent. Pas de voix humaines, par de bruit de voitures ou de motos, pas d’avion au dessus de nos têtes. Rien. Silence. Un grand silence. Je continuerai à sortir le soir tard pour profiter de cette ambiance qui aura disparue dans quelques jours ou quelques semaines. Il faut en profiter, cela ne durera pas, et tant mieux.

IPSA-One

Voici un article sur l’association IPSA-One écrit par le journaliste Rémy Decourt, avec qui je collabore régulièrement, et paru récemment dans la revue Futura Sciences : Aragosat-1, un CubeSat réalisé par des étudiants de l’école IPSA.

IPSA-One est une association d’étudiants de l’école d’ingénieurs IPSA située à Ivry-sur-Seine dans laquelle j’enseigne la propulsion spatiale ionique entre autres sujets depuis plusieurs années. Cette jeune association, créée en 2016 et pilotée par des étudiants très motivés qui ne comptent par les heures, a pour objectif majeur de faire voler le CubeSat 3U Aragosat-1, dont la mission est la démonstration d’un système propulsif à plasma.

Mon équipe travaille avec IPSA-One depuis sa création via une collaboration formelle CNRS-IPSA. Nous avons ainsi aidé les étudiants à définir le type de propulseur le mieux adapté à leur mission. Après de nombreuses études théoriques et pratiques, les étudiants ont finalement opté pour un propulseur radio-fréquence qu’il ont baptisé NOO. Ce dernier est actuellement en développement. Les premiers essais dans une chambre à vide devraient avoir lieu à ICARE au printemps. La route est encore longue pour les membres d’IPSA-One et nul doute qu’elle sera sinueuse. Mais quand je vois leur détermination, leur motivation, leur engagement et la passion qui les anime, je ne doute pas une seule seconde du succès de cette aventure à laquelle je suis chanceux de participer.

Articles scientifiques

Notre article sur l’après colonisation de la planète Mars (open access – en accès libre) a été l’article le plus lu du journal Global Challenges en 2019. C’est un article qui sort de mon champ d’expertises mais j’ai pris beaucoup de plaisir à effectuer des recherches pour son écriture notamment sur lois qui régissent aujourd’hui l’exploitation de l’espace. Je remercie chaleureusement mais collègues, en particulier Igor, car ce fût une belle expérience très enrichissante.

Mars colonization: Beyond getting there, I. Levchenko, S. Xu, S. Mazouffre, M. Keidar, K. Bazaka, Global Challenges 2, 1800062 (2018)

L’un des articles les plus lu du journal Physics of Plasmas en ce début d’année avec 1217 vues traite des dernières avancées en propulsion spatiale ionique. Il est lui aussi en accès libre. C’est un article riche qui donne un aperçu assez juste de l’état actuel de la propulsion électrique même si faute de place nous n’avons pas pu traiter toutes les technologies. Il manque par exemple des résultats concernant les arcjets et les propulseurs MPD. Néanmoins une large part est consacrée aux propulseurs sans cathode à antenne(s) tels que les Helicons. Cet article est très complet puisque nous abordons aussi les cathodes et les simulations numériques. Finalement, en se basant sur les connaissances et les savoir-faire actuels et les besoins à venir (constellations, missions lunaires et martiennes, exploration du système solaire) nous avons consacré plusieurs pages aux perspectives réalistes pour le futur proche.

Perspectives, frontiers and new horizons for plasma-based space electric propulsion, I. Levchenko, S. Xu, S. Mazouffre, D. Lev, D. Pedrini, D. Goebel, L. Garrigues, F. Taccogna and K. Bazaka, Phys. Plasmas 27, 020601 (2020)

Je terminerai par l’article de synthèse (review) sur la propulsion électrique que j’ai écrit en 2016. C’est l’un des articles dont je suis le plus fiers et aussi celui qui m’a demandé le plus d’effort puisque j’y ai consacré plus de 300 heures. C’est l’un des articles les plus téléchargés et les plus cités (4866 téléchargement et 150 citations) du journal Plasma Sources Science and Technology. Ce journal a été créé en 1992 par, entres autres, mon directeur de thèse Daan Schram. C’est aujourd’hui le journal le plus renommé en physique des plasmas froids.

Electric propulsion for satellites and spacecraft: established technologies and novel approaches, S. Mazouffre, Plasma Sources Sci. Technol. 25 033002 (2016)

Chairs of Excellence

Je viens d’obtenir une Chaire d’Excellence (« Catedra de Excelencia  ») de l’Université Carlos III de Madrid. C’est une très agréable surprise car je ne pensais pas que mon projet, qui porte sur les phénomènes de transport dans les propulseurs Helicon, serait retenu. Il s’agit en effet de ma première tentative pour ce concours très sélectif qui récompense chaque année une quinzaine de chercheurs venus d’horizons très variés. Je remercie une fois encore le comité de sélection pour la confiance qu’il m’accorde et pour le soutien ainsi démontré à mon domaine de recherche. C’est un signal fort envoyé à notre communauté.

Je vais donc passer prochainement plusieurs mois à l’UC3M dans le groupe EP2 dirigé par mon ami E. Ahedo pour travailler en particulier sur le transport des ions et des neutres dans la tuyère magnétique d’un propulseur Helicon. J’accueillerai également mon collègues P. Farjado au sein de l’équipe PE de l’ICARE pour la mise en place des outils de diagnostics laser nécessaires à nos travaux communs.

BREXIT

Après avoir rejoint l’Union européenne en 1973, année de ma naissance, le Royaume-Uni vient de la quitter après de longs mois d’incertitude. C’est une bien triste nouvelle pour l’Europe, dont on ne mesure pas encore toutes les conséquences négatives, et un coup dur pour la construction d’une l’Union solide, forte et ambitieuse à même de défendre des valeurs démocratiques et humanistes.

Le BREXIT est un très bel exemple de la fragilité des démocraties qui restent à la merci des hommes et des femmes politiques qui sont à la manœuvre, souvent plus intéressés par leur carrière et la trace qu’ils ou elles laisseront plutôt que par le sort des citoyens qu’ils ou elles représentent.

Ce n’est pas la fin, nullement. Mais dans ces temps troubles et incertains où la liberté et la justice sont en danger car attaquées de toute part, cette lamentable aventure, qui est loin d’être finie par ailleurs, encourage les nationalistes, les négationnistes et les despotes en herbe et affaiblie le seul bloc capable de s’opposer aux deux puissances dominantes dont le modèle et les ambitions conduisent l’ensemble de l’humanité dans la mauvaise voie. Il faut désormais espérer que l’Union tire les leçons de cette fâcheuse histoire, rebondisse et propose une alternative raisonnable aux systèmes qui grignotent nos espérances.

Au-delà de l’horizon

Je viens de lire en deux nuits « Au-delà de l’horizon et autres nouvelles » , un recueil de nouvelles écrit par Franck Thilliez, un auteur français né en 1973, à la production très abondante depuis le début des années 2000. J’ai déjà parlé de cet auteur sur ce blog car j’apprécie ses ouvrages, notamment la série qui met en scène Sharko et Henebelle, qui m’offrent à chaque fois un moment d’évasion, de déconnexion.

Au-delà de l’horizon et autres nouvelles, paru le 2 janvier aux éditions Pocket, contient en tout douze nouvelles, de longueur et d’intensité variables mais qui sont toutes relativement sombres. J’ai particulièrement apprécié la nouvelle intitulée Origines qui aborde sous un angle original la flèche du temps et son hypothétique renversement. Les nouvelles Au-delà de l’horizon et Le Grand Voyage résonnent étrangement en ces temps où l’épidémie de Covid-19 fait, à juste titre, la une de l’actualité.

Propulsion électrique : entreprises

La liste des entreprises qui développent des propulseurs électriques pour les satellites et les sondes spatiales a été mise à jour. La dernière version est disponible ici : Entreprises.

J’ai dénombré 38 entreprises. Il est néanmoins probable que certaines d’entre-elles n’aient pas été référencées. En particulier je n’ai pas fait apparaître d’entreprises chinoises alors que ce pays a une très forte activité en propulsion avec de nombreux acteurs étatiques.

Parmi ces entreprises, on compte 20 startups dont la grande majorité a moins de 3 ans d’existence. Cela démontre la croissance rapide du secteur spatial porté par le développement des constellations. On constate aussi que la technologie des propulseurs à courant de Hall est dominante, avec 16 industriels concernés. Cette forte concentration s’explique en partie par la maturité de cette catégorie de systèmes propulsifs et par le grand rapport poussée sur puissance qu’elle procure tout en fournissant une impulsion spécifique supérieure à 1000 s.

Il va être intéressant de suivre l’évolution de ce secteur et des acteurs au cours de la décennie qui débute. Il semblerait que l’on approche d’un plateau. Je m’attends donc à une consolidation dans les années futures avec une réduction du nombre d’entreprises et la sélection de quelques technologies permettant de couvrir l’ensemble des besoins.

Bonne année 2020

Je vous souhaite, chères lectrices et chers lecteurs, une très bonne année. Que 2020, qui ouvre une nouvelle décennie, soit riche, pleine de grandes choses et vous apporte de la joie et de la réussite dans vos projets.

L’année 2019 fût, sur le plan professionnel, chargée et féconde en ce qui me concerne. Elle a vu la création du laboratoire commun ORACLE, qui associe l’équipe PE d’ICARE et la startup française EXOTRAIL, l’obtention de deux projets européens H2020 concernant de nouvelles technologies de propulsion, des résultats nouveaux et salués dans nos recherches sur les cathodes, les instabilités et les diagnostics, la consolidation de nos activités avec ENPULSION, l’ESA et le CNES et l’attribution de l’organisation du congrès IEPC en 2023 (suite à une compétition France/Chine serrée).

Toutes ces activités vont naturellement se poursuivre en 2020 avec, je l’espère, un renforcement de nos collaborations internationales. On devrait en plus disposer avant la fin de l’année d’une nouvelle version de la chambre EPIC. Il faut également noter que j’organiserai avec mon ami L. Garrigues la 5ème édition du congrès international MicroPropulsion & Cubesats du 22 au 24 juin prochain à Toulouse.
Nul doute donc que cette année sera bien remplie. Je souhaite aussi, pour mon équipe et nos collaborateurs, qu’elle soit pleine de découvertes et de progrès.

En ce moment de transition, je m’interroge sur ce que sera le monde dans dix ans, c’est à dire à la fin de la décennie qui débute. J’avoue être peu rassuré. Les changements qui se profilent sont largement sous-estimés et les défis à affronter encore difficiles à concevoir pour la plupart d’entre nous. Il faut néanmoins rester serein, se préparer à de grands bouleversements et tout faire pour assurer la transition vers une autre société, un autre monde.

Je regardais hier sur un écran l’Australie basculer dans la nouvelle année plusieurs heures avant nous. Le pays est dévasté par des incendies gigantesques et incontrôlés, mais le feu d’artifice fût grandiose et les exploitations de charbon tournent à plein régime. C’est la démonstration absolue du déni et de l’insouciance. Pour l’instant tout va (à peu près) bien…