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

CNRS dans Maddyness

Le CNRS s’est associé à Maddyness, le magazine des Startups Françaises, pour une mini série sur les liens étroits entre le CNRS, ses chercheurs et les startups de la DeepTech. La série est en accès libre sur la chaine MaddyPlay.

L’épisode 4 de la série, intitulé Startups et laboratoires, des liens privilégiés, concerne plus particulièrement mon laboratoire et mon équipe. Jean-Luc Maria, le CTO de la startup française Exotrail qui travaille dans le domaine de la micropropulsion et des microsatellites, y décrit intelligemment les relations fortes entre Exotrail et ICARE qui ont donné naissance il y a un peu plus de deux ans à la création du laboratoire commun ORACLE que je dirige. Les liens et les intérêts communs entre la recherche fondamentale, les applications, les entreprises et le marché sont expliqués de façon claire et pertinente. A voir pour tous ceux qui hésitent encore à franchir le pas. Le CNRS, nos entreprises et la France ont tout à gagner d’un rapprochement appuyé et serein entre les chercheurs et les entrepreneurs dans un monde ou la compétition est féroce, les défis sont extrêmes et les possibilités infinies.

Je conseille aussi l’épisode 3 qui traite de la place des Femmes dans la deeptech et dans les Science en général, un sujet encore trop négligé. Il est vrai que dans certains domaines, dont celui de la Physique, les femmes sont sous représentées. C’est à la fois triste et dommageable car elles apportent une vision et une approche différentes. Les femmes ont toute leur place dans nos disciplines. Il faut que les choses changent. Cela passe par la communication, l’information mais aussi et surtout par l’éducation. Il faut changer les regards et les postures, au grand bénéfice de tous. Dans cet épisode, on peut notamment écouter Martina Knoop, Directrice de Recherche au laboratoire PIIM à Marseille et directrice de la Mission pour les initiatives transverses et interdisciplinaires du CNRS et Ane Aanesland, CEO de la startup ThrustMe et ancienne chercheure au CNRS. J’ai eu la chance et le plaisir de côtoyer ces deux femmes au parcours exemplaire.

L’intégralité de la série est aussi disponible sur la chaine YouTube du CNRS.

Confinement n°3

J’écrivais il y a quinze jours un court article sur la pandémie de Covid-19 et l’année écoulée. Je ne me doutais pas qu’un troisième confinement approchait. Je n’y croyais pas en fait. Je pensais que la stratégie de notre gouvernement allait fonctionner. Mais hélas il n’en est rien. Les chiffres s’emballent. Les hôpitaux sont au bord de la saturation avec des personnels fatigués et las. Nous n’avons pas le choix. Alors les écoles seront fermées, de nombreux commerces aussi, la part de télétravail augmenté. Les semaines à venir vont être compliquées, chamboulées. Les travaux de recherche de mon équipe vont être impactés. Malgré des restrictions, on avait repris un rythme de croisière depuis septembre. L’impact du premier confinement était ainsi limité. Là, nous allons faire un bond d’un an en arrière. Je pense aussi à mes étudiants qui subissent les cours en ligne depuis une année, qui ne trouve pas de stage et qui vont entrer sur un marché du travail dégradé. Sale temps.

1 an

Une année déjà que nos vies sont rythmées par l’épidémie de SARS-CoV-2 ou COVID-19. Le temps passe. Mi-Mars 2020. Le premier confinement allait débuter. Expérience nouvelle. Deux mois au ralenti, couper physiquement du Monde. Plus de trois mois dans notre maison, n’ayant réintégré le laboratoire qu’à partir de la mi-juin. Un léger vent de liberté en été, la famille et quelques amis retrouvés, mais la pause aura finalement été de courte durée. Le deuxième confinement aura débuté alors que j’étais en vacances avec mon fils en Limousin. Puis ce dernier fût remplacé par le couvre feu qui est toujours d’actualité malgré l’arrivée des vaccins en début d’année. Certains ont cru naïvement, d’autres ont fait croire, que tout allait être réglé en quelques semaines ou quelques mois. Il n’en est rien car le défi est gigantesque, du jamais vu en fait. On peut espérer une situation moins tendue cet été puis la fermeture (provisoire ?) de la parenthèse en fin d’année. Le gouvernement fait tout ce qu’il peut avec les informations dont il dispose. Je ne les blame nullement ; ils « font le job », plutôt bien. Les autres pays ne font pas mieux. Reste le cas de la Chine. Mystère sur lequel il faudra un jour faire toute la lumière.

Et après ? Le monde aura changé, la société se sera transformée à n’en pas douter. Celle-ci sera plus numérique, plus surveillée encore avec moins de mouvements. L’épidémie n’aura finalement qu’accéléré la transformation et la transition. Tout c’est fait plus vite, peut-être trop vite. Cette nouvelle société sera-t-elle meilleure, plus juste, moins violente, capable de résoudre les grands défis qui pointent à l’horizon ? Rien n’est impossible. Mais je suis perplexe.

Vide

Je passe plusieurs jours par semaine à Paris depuis le début de l’année. Je m’y rends afin de donner des cours de propulsion spatiale à plasma à des étudiants en fin de Master. J’enseigne cette discipline depuis de nombreuses années dans divers établissements. A cause de la situation sanitaire actuelle, une grande partie de mes cours sont regroupés cette année au mois de janvier. D’où tous ces aller-retours.

Je constate que les parkings sont vides. Que les gares sont vides. Que les wagons sont déserts. Qu’il n’y a presque personne sur les quais du RER. La France fonctionne au ralenti. J’en ai la preuve chaque semaine. La situation s’est encore dégradée avec le couvre-feu généralisé de 6 à 18 heures. On voyage moins, on bouge moins, on travaille moins, on s’amuse moins, on se cultive moins. Je m’interroge alors. Pense-t-on moins ? Rêve-t-on moins ?

Un an bientôt que la crise sanitaire du CoViD a débuté en Europe. Qui aurait deviné et pronostiqué un tel ralentissement généralisé aux conséquences multiples ? Il y a désormais des vaccins. Tant mieux, on peut envisager un dégagement de l’horizon dans les mois à venir. La fin de la pandémie est peut-être pour cet été, ou, plus probablement, pour la fin de l’année 2021 (mais pas la fin des problèmes, loin de là). Il faut à ce stade espérer que les vaccins soient efficaces contre toutes les variantes de ce coronavirus et qu’ils procurent une longue période d’immunité car il semble impensable aujourd’hui de proposer une vaccination à très grande échelle chaque année. Il faut garder à l’esprit que vacciner 60 millions de personnes en six mois nécessite 10 millions de vaccination par mois soit 2,5 millions par semaine ou 357000 par jour. Les chiffres parlent d’eux même. Ramené à une année, on atteint tout de même 179000 vaccinations quotidiennes. On imagine l’organisation, les infrastructures et la logistique à mettre en œuvre. Et je ne parle pas du coût.

En rapport direct avec l’épisode actuel de crise, je vous recommande les lectures suivantes qui ont été écrites et publiées avant le début de tout ça :

Au-delà de l’horizon, recueil de nouvelles de Franck Thilliez, en particulier les deux nouvelles Au-delà de l’horizon et Le grand voyage.

Virus, Tome 1 Incubation ; bande dessinée de Sylvain Almeida et Rica.

PS 1 : mes fréquents déplacement me permettent de constater in vivo que finalement, et quoi qu’on dise, les citoyens français sont disciplinés et suivent les règles et les consignes malgré une certaine lassitude et de la souffrance.

PS 2 : aucun trains, au moins sur la ligne Orléans – Paris, n’a été supprimés malgré le couvre feu alors que les wagons sont vides donc les trains très loin d’être rentables. La situation serait elle la même si la SNCF était une entreprise privée ? On peut critiquer le service publique, qui certes ne fonctionne pas à la perfection, mais il faut se battre pour qu’il ne disparaisse pas. Qui veut une santé privée ? Une école et un enseignements supérieur privés ? Une recherche privée ? Une police privée ?

Lois de conservation

Lorsqu’il s’agit de l’EM-Drive, ou de concepts équivalents, mon rôle de physicien me conduit à mettre en avant les deux points suivants.

Violer la loi de conservation de la quantité de mouvement, ce que fait l’EM-Drive, est un problème sérieux qui ne peut pas être simplement négligé. Remettre en cause cette loi, et les autres lois de conservation, c’est remettre en cause les fondements de la physique. C’est balayer d’un coup l’ensemble des théories (Electromagnétisme, physique quantique, relativité, physique des particules…). C’est effacer d’un coup de gomme les Symétries qui fondent l’ensemble de nos connaissances. Il faut donc être prudent et proposer un cadre théorique qui à la fois englobe l’ensemble des modèles actuels et les dépasse. Or rien de tel à ma connaissance n’est suggéré.
A ce jour, aucune expérience digne de ce nom, c’est à dire respectant les protocoles et règles de la théorie de la mesure et proposant un calcul d’incertitude solidement établi, n’a prouver que l’EM-Drive génère une poussée. Au fur et à mesure que des expériences sont menées et affinées, telles que celles conduites au NRL ou bien au sein de l’équipe de mon collègue M. Tajmar, la valeur limite déterminée diminue. Je crains que dans un futur proche l’hypothétique poussée corresponde à la limite de détection ultime et devienne ainsi bien inférieure à 1 nN pour plusieurs centaines de Watts injectés dans la cavité.

D’où mon grand scepticisme. Mais aussi une certaine tristesse car, comme je l’ai à plusieurs reprises expliqué, la loi de conservation de la quantité de mouvement n’interdit nullement les voyages interstellaires mais elle oblige à recourir à des quantités d’énergie qui sont à ce jour et encore pour des siècles hors de portée pour l’humanité. Nous sommes pour longtemps confinés dans notre système Solaire.

Dans la même lignée je recommande la lecture de l’article de l’astrophysicien Paul Sutter » Can the EmDrive actually work for space travel? » publié en ligne sur le site Space.Com en novembre dernier.

Voyage vers les étoiles

Pourrons-nous un jour atteindre les étoiles qui nous encerclent et qui constituent notre Galaxie ?
La Physique ne s’y oppose pas. Alors un jour peut-être. Mais pas demain, ni même après demain. Nous ne serons guère plus avancés à la fin de ce siècle. A la fin du suivant ? Je ne sais pas. Dans mille ans ? La probabilité est plus élevée mais rien n’est garanti.

Pourquoi une telle échelle de temps ? On peut être sceptique en effet à la lecture des lignes qui précèdent. Après tout, le développement technologique de l’humanité accélère, les progrès sont exponentiels, la Lune est accessible, on posera bientôt le pieds sur Mars et l’exploration des planètes géantes et de leurs satellites est au programme. Alors ?

On peut invoquer de nombreuses raisons à l’impossibilité de réaliser un voyage vers les étoiles même proches dans les décennies à venir, voire les siècles, telles que les immenses distances à parcourir, la durée, l’autonomie du vaisseau… En réalité, tout cela se résume à une quantité triviale : l’énergie. La quantité d’énergie à mettre en jeu pour un voyage interstellaire effectué sur une durée raisonnable est gigantesque. Elle dépasse de très loin ce que nous savons exploiter et maîtriser. Il faudra donc attendre que l’humanité s’étende, que ses ressources et son potentiel augmentent et qu’elle sache gérer et manipuler des montagnes d’énergie et de matière. Je rappelle ici que notre civilisation n’a pas encore atteint le type I, d’après l’échelle de Kardachev, et ne l’atteindra pas avant plusieurs siècles.

Sur ce sujet je vous conseille le documentaire de la BBC intitulé « Will our spacecraft ever reach the stars? ». Je l’ai écouté en podcast il y a quelques jours. On y parle de propulsion, dont la propulsion électrique, de cryogénisation, de manipulation de la gravité… C’est très bien fait, simple, accessible et vrai. Vous y trouverez la réponse de divers collègues et spécialistes à la question posée au début de ce billet. Pas de surprise. Leur réponse n’est pas différente de la mienne.

Visages

Je recommande la lecture de cet article du New York Times : IA et visages.

C’est « scary » comme disent les américains. Des mathématiques, des algorithmes et des ordinateurs. Il reste encore quelques petites imperfections mais d’ici quelques mois ou quelques années on ne trouvera plus d’erreurs ou de failles. On approchera ainsi de la perfection. Puis après les images bi-dimensionnelles on fignolera les représentations 3D qui sont déjà bien avancées, pour preuve les jeux vidéo.

J’ai peur que dans le monde numérique de demain, le vrai ne se distingue plus du faux. Que la vérité s’efface peu à peu. Ce que l’on vit aujourd’hui n’est que le début d’un processus de falsification à grande échelle. Les complots et mensonges de demain seront quasiment indémontables. Comment alors ne pas se perdre ?

Propulseur MICRO R3

La startup ENPULSION, avec laquelle je collabore, vient de révéler son dernier propulseur, le MICRO R3, qui complète une gamme déjà large. Tout comme ses petits frères le MICRO R3 est un propulseur à émission de champ (FEEP en anglais) fonctionnant avec de l’indium liquide.

Le MICRO R3 est un propulseur de classe 100 W capable de délivrer une poussée de 1 mN et une impulsion spécifique de 6000 s. Les détails techniques et les caractéristiques sont disponibles ici. Le système, très compact puisque le volume total est de l’ordre de 1,5 U, développe une impulsion totale supérieure à 50 kNs, ce qui signifie que le temps de propulsion continue dépasse les 13000 h, soit 20 mois. Une tel niveau d’impulsion permet d’atteindre un increment de vitesse de plusieurs km/s pour un Cubesat de quelques kilogrammes, assez pour envisager des missions spatiales de grande envergure.

Je tiens à féliciter ici toute l’équipe d’ENPULSION pour le travail réalisé car je connais les difficultés à surmonter pour en arriver là. Je suis aussi ravi et fiers que deux de mes anciens étudiants aient participé activement à l’élaboration et à la qualification de ce nouveau produit pour la propulsion des Cubesats et des microsats. Continuez d’avancer, d’autant plus qu’il y a de sérieux concurrents derrière vous.

Je conseille à tous ceux qui désire en savoir d’avantage la lecture d’un article récemment paru dans SpaceNews qui retrace la jeune histoire d’ENPULSION et donne des informations sur l’ensemble de la gamme des propulseurs FEEP de cette entreprise.

ENPULSION avait déjà fait parler d’elle il y a quelques mois lorsqu’elle a dévoilé le premier micropropulseur à vecteur poussée orientable, le NANO AR3. L’objectif est d’accroitre la flexibilité du système propulsif et de se passer des systèmes d’orientation mécaniques. J’ai écrit deux articles sur ce sujet : Rendre les nanosatellites plus agiles (Air & Cosmos 2678 p. 18-19, mars 2020), Un moteur orientable va booster l’exploration spatiale, (Science & Vie 1233, p. 17, juin 2020).

Prix Nobel

Les Prix Nobel 2020 de Physique et de Chimie viennent d’être décernés.

Roger Penrose, Andrea M. Ghez et Reinhard Genzel ont été récompensés pour leur travaux théoriques et expérimentaux sur les trous noirs.
Je suis vraiment ravi que le Prix ait été attribué à Sir Roger Penrose. Je le considère comme l’un des plus grand physicien contemporains. Ces ouvrages et ses prises de parole m’ont marqués. J’ai encore en tête son brillant ouvrage (comme tous) intitulé » The Emperor’s New Mind: Concerning Computers, Minds, and The Laws of Physics « . Il m’a inspiré et renforcé dans mon souhait de faire de la recherche en Physique mon métier. Plus récemment j’ai lu » The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe » ; un livre long et ardu mais complet. J’en recommande la lecture.
Ce Prix récompense indirectement – à titre posthume hélas – les idées novatrices et les travaux de Stephen Hawking, le grand ami de R. Penrose.

Hier, le Prix Nobel de Chimie a été décerné à Jennifer Doudna et Emmanuelle Charpentier pour la mise au point récente d’un outil révolutionnaire pour la modification des gènes baptisé Crispr-Cas9. Félicitons nous d’abord que le deux récipiendaires soient des femmes, relativement jeunes en plus, ce qui en dit long sur l’importance de leur découverte. Il semble aujourd’hui évident que Crispr-Cas9 jouera un rôle majeur dans le futur de l’humanité, pour le meilleur ou pour le pire.
La chercheure française Emmanuelle Charpentier a certes fait ses études en France, dont un doctorat à l’Institut Pasteur. Mais après avoir beaucoup voyagé, elle est installée en Allemagne aujourd’hui où elle dirige l’Institut Max Planck de biologie des infections à Berlin. Quel dommage pour la France. Quelle perte.
Son histoire traduit l’état miséreux dans lequel se trouve la recherche française. Il n’y aura bientôt plus de Prix Nobel français, fait sur lequel s’accordent de grands noms tels que Claude Cohen-Tannoudji, Albert Fert, Jean-Pierre Sauvage, Pierre-Gilles de Gennes, Georges Charpak. On vit sur le peu d’acquis qui nous restent en regardant les autres nous passer devant. Manque de moyens, temps perdu à grapiller des miettes, Universités en décrépitude, mauvais recrutements, gaspillages, batailles politiques…

Ça brûle

Notre pensé est aujourd’hui obnubilée par l’épidémie du CoViD-19. Nous sommes littéralement focalisés sur cette maladie, oubliant que le monde tourne toujours ¹. Nous avons bien sûr raison de combattre le virus avec force, de mettre en place des règles pour éviter l’hécatombe, pour protéger les gens et maintenir à flot l’économie. Mais cette épisode, même si sa dimension est planétaire, n’est qu’un problème mineur avec des solutions, d’abord temporaires (masque, respect des distances, désinfection), puis définitive (traitement médical, vaccin). Dans quelques mois ou semestres cet épisode sera derrière nous et nous reviendrons à nos préoccupations premières.

Je crois sincèrement que cette pandémie occulte l’essentiel. Le monde va mal, de plus en plus mal, et les actions pour combattre les dérives sont dérisoires voire inexistantes. J’ai vu ces dernières semaines les images terrifiantes des incendies en Californie. J’ai vu des vidéos sur la fonte des glaciers et de la banquise, sur le recul de la forêt amazonienne. Je ne cite même pas les records de température, les inondations mortelles et les bêtises débitées par D. Trump. Les événements climatiques empirent chaque année, leur intensité augmente. Et rien. L’évidence est là. Mais il ne se passe rien. Des annonces mais aucune action sérieuse véritablement concrète. On nous promet des changements pour dans dix ans, vingt ans, 2050 voire 2100.

On reste immobile, attaché comme des mouches à la glue à notre mode de vie bien confortable. On pousse la machine à fond faisant fi des signaux d’alerte. En agissant de la sorte on se condamne et on condamne les suivants. Nous avons déjà perdu quarante ans. J’ai peur que nous en perdions quarante de plus. On se réveillera un jour prochain mais il sera bien trop tard. Un retour en arrière n’est et ne sera nullement compatible avec nos échelles de temps. Alors on subira.

1) Sur ce sujet les réflexions de BHL dans son dernier ouvrage sont pertinentes (Ce virus qui rend fou, Grasset 2020).