Le regard d'un physicien sur le monde d'aujourd'hui et de demain.
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
J’ai terminé il y a quelques jours la lecture du dernier roman de Michel Houellebecq intitulé « Sérotonine » que j’avais acheté le jour de sa sortie car je suis un amateur de celui que je considère comme l’un des grands écrivain français contemporain.
Ce n’est pas le meilleur texte de Houellebecq. Je préfère « La carte et le territoire », « Soumission » ou « Plateforme » que je trouve plus aboutis, cependant je conseille, pour ne pas dire je recommande, sa lecture. D’abord par ce que c’est du Houellebecq, avec des mots crus, des visions sans fard, des phrases sans fin et une histoire ancrée dans le réel qui traite du monde actuel, plus précisément de la France. Je devrais dire d’une vieille France qui perd de sa superbe au fil des jours, une France qui a décroché faute de réformes et d’ouverture d’esprit, une France paralysée face aux changements qui se retrouvera prochainement à la traîne, sans influence aucune, ni sur le cours de l’histoire ni sur son propre sort et celui de ses citoyens.
Houellebecq aurait pu intituler son roman « La chute » car c’est bien de lente agonie et de fin qu’il parle. Florent-Claude, le narrateur, ingénieur agronome de formation, quadragénaire sous Captorix est à mi-chemin de sa vie. Il réalise un beau matin que son passé, déjà médiocre, comme celui de son pays natal sera toujours mieux que l’avenir vers lequel il se dirige malgré lui car à bout de force et d’envie, car sans motivation, sans projet, sans but et rongé par le désespoir (de n’avoir pas osé ? d’avoir fait de mauvais choix ?).
Florent-Claude va mourir de tristesse, emporté par les regrets malgré quelques tentatives de rebond dans un pays qui s’effondre au milieu d’un monde qui bascule.
C’est drôle, brillant, réfléchi, documenté et bien écrit. Un roman qui de plus tombe à point à l’époque des Gilets Jaunes et de leur mouvement sans fin et sans solution. Il y a des longueurs, des passages sans grand intérêt (à l’inverse de ses autres créations, d’où mon classement) mais on se laisse emporter car on veut connaître l’avis de Florent-Claude sur la société et savoir comment, après les paysans, lui aussi va mal finir.
Signature de la convention du laboratoire ORACLE à Orléans. De gauche à droite : J-L. Maria (Exotrail), S. Mazouffre (ICARE), D. Henri (Exotrail), I. Zolghadri (ICARE), F. Godeferd (CNRS, INSIS), L. Hamon (CNRS, DR8), N. Heitz (Exotrail), S. Tsikata (ICARE), P. Dagaut (ICARE, Dir.)
ORACLE, acronyme pour “ labORAtoire Commun en propuLsion Electrique ” est un laboratoire commun entre l’équipe Propulsion Electrique d’ICARE et la jeune startup française Exotrail. Ce partenariat fort a pour objet de recherche la propulsion électrique pour les micro-satellites, en particulier les systèmes propulsifs miniatures à courant de Hall.
Cette collaboration est, certes un défi à relever dans un secteur très compétitif en mouvement perpétuel, mais aussi, et surtout, une belle aventure à laquelle je suis heureux et fiers de participer. ORACLE, dont on m’a confié la direction, va désormais faire de son mieux pour assurer une recherche de haute qualité qui permettra au CNRS/ICARE de continuer à jouer un rôle majeur en propulsion électrique et à Exotrail de fournir des produits performants, innovants et répondant aux besoins du marché.
Je tiens ici à remercier sincèrement David, Jean-Luc, Nicolas et Paul, ainsi que toute l’équipe d’Exotrail, pour la confiance et le crédit qu’ils accordent à mon équipe et au CNRS.
Voici le communiqué de presse diffusé sur et dans de très nombreux média.
The Institut de Combustion Aérothermique Réactivité Environnement (ICARE), a subsidiary of the French National Centre for Scientific Research (CNRS) and Exotrail have concluded a strategic agreement that will result in the creation of a joint laboratory dubbed ORACLE, from the French “labORAtoire Commun de propuLsion Electrique”.
This partnership involves a major actor of the New Space industry and a laboratory which is among the top institutions in the world in terms of electric micropropulsion and advanced plasma diagnostics. The objective of this major partnership is to accelerate advancements in the electric micro-propulsion of nano and micro-satellites through scientific and technological cooperation. ORACLE will result in:
A human and technical partnership uniting expertise and agility;
Pooling of equipment and investment in advancements and new technologies;
A synergy and convergence of the work and its applications.
The common laboratory will be hosted in ICARE’s facilities in Orleans. A PhD student funded by Exotrail is already working within ORACLE.
ORACLE – ELECTRIC PROPULSION JOINT-LABORATORY
ORACLE will focus on miniature Hall propulsion systems, suitable for nano and micro-satellites from ten to several hundred kilograms. Research carried out within ORACLE will fall into the New Space Sector (Private sector commercial initiatives) of the Space Industry and has the potential to significantly impact on the development of constellations of small satellites for Earth observation, Telecommunications, Defense and Internet Connected objects (Internet of Things/ IoT).
The work will focus on the miniaturization of Hall thrusters, a challenge both scientific and technological, and on the design of new generation thrusters that are more efficient, more flexible and capable of responding to various needs in terms of space missions.
By combining the expertise of state-of-the-art technologies with a mastery of the small satellite market ecosystem, ORACLE will become a major propulsion player for nano and micro-satellites, a competitive and strategic field for France and Europe.
Mr Stéphane Mazouffre, Director of Research at ICARE said: « The alliance between ICARE and Exotrail is an example of perfect synergy in the space sector. The joint laboratory will be able to progress our understanding of the complex physical mechanisms involved in these propulsive systems. In return, scientific progress will allow Exotrail to develop their commercial high-performance miniature thrusters. This partnership is the best approach to meet the expectations of stakeholders in a strategic, ultra-competitive and rapidly evolving field. »
Mr David Henri, CEO of Exotrail said: “ICARE was a pioneer in the field of miniaturization of electric thrusters, long before the era of small satellites; and Exotrail is one of the leading players in this global market. ORACLE is, therefore, a unique technical complementarity in Europe: the alliance of a leading scientific player with a technological and industrial start-up. It is the pooling of science and sharp market expertise. The next 5 years will bring major changes in the space industry – ORACLE will allow us to remain at the forefront of innovation to cope with these changes.”
Le défi du voyage vers les étoiles. De gauche à droite, Interprète, Pete Worden, Moi-même, Pierre Kervella, Nicolas Prantzos et Alain Cirou.
C’est le titre de la table ronde à laquelle j’ai été convié à participer le 1er novembre dernier dans le cadre de la 11ème édition des Rencontres du Ciel et de l’Espace (voir mon billet du 2 novembre).
Cette table ronde réunissait, face à un amphithéâtre plein, Pete Worden, directeur de Breakthrough Starshot, Nicolas Prantzos, astrophysicien à l’Institut d’astrophysique de Paris, Pierre Kervella, astronome à l’observatoire de Paris et moi-même. Elle était animée par Alain Cirou, le directeur de le rédaction du magazine Ciel & espace.
Moyen d’essais PIVOINE-2G du laboratoire ICARE à Orléans
Je viens de retrouver cette photographie prise lors du tournage du documentaire Living Universe (voir mon billet du 12 janvier dernier). Je la trouve très réussie. Il s’agit d’une photographie en 4K du moyen d’essais PIVOINE-2G localisé à l’ICARE. Cette chambre à vide à pompage cryogénique, en service depuis 1996 mais en évolution permanente, est dédiée à des essais de propulseurs électriques et à des expériences en propulsion en plasma. Son système de pompage permet d’utiliser des gaz tels que Xe, Kr et Ar et elle est conçue pour des tirs jusqu’à 25 kW. C’est dans ce banc que le propulseur à courant de Hall PPS20k-ML (SAFRAN – CNRS) a été testé. Il s’agit du propulseur le plus puissant jamais développé en Europe.
Depuis peu PIVOINE-2G est équipé d’un automate dernier cri qui autorise un fonctionnement en continu 24/24 et 7/7 . On peut ainsi conduire dans des conditions idéales des essais d’endurance sur plusieurs centaines d’heures.
Pour information je suis à gauche sur la photographie. La personne à droite est un ancien chercheur post-doctorant de mon équipe.
Je viens de terminer la lecture des trois premiers tomes de la série The Expanse, soit un peu pls de 2000 pages, écrits par James S. A. Corey (un pseudonyme qui regroupe les auteurs D. Abraham et T. Franck) :
Tome 1 : L’éveil du Léviathan,
Tome 2 : La guerre de Caliban,
Tome 3 : La porte d’Abaddon.
J’ai suivi avec grand plaisir les péripéties du capitaine Jim Holden et de son extravagante bande composée de Naomi, Alex et Amos sans oublier l’inspecteur Miller, un autre personnage clé de la saga. Leurs avanetures se déroule dans un futur où le ystème solaire est entièrement colonisé. Ce dernier est divisé politiquement entre les planètes intérieures dominées par la Terre, gouvernée par les Nations Unies, et la prospère Mars et les planètes extérieures de la ceinture d’astéroïdes régies par le mouvement de l’Alliance des Planètes Extérieures.
J’ai été emporté comme beaucoup de lecteurs par l’histoire de la famille Mao et les intrigues autour de la protomolécule. Mais ce que j’ai apprécié en particulier c’est le réalisme et la crédibilité de l’histoire sur le plan technologique bien sûr mais aussi sur le plan politique, sociologique et anthropologique. Tout comme les auteurs je reste persuadé que l’humain ne changera guère dans les décennies et les siècle à venir. En d’autres mots, l’Homme restera avide de pouvoir, de conquête et d’argent.
The expanse est en partie fondée sur le propulseur Epstein, du nom se son inventeur, Solomon Epstein, qui a permis à l’humanité de voyager à travers le système solaire sur des temps courts. Cette technologie de propulsion qui est basée sur la fusion nucléaire est décrite dans le roman Drive publié en 2012.
Si vous souhautez en savoir d’avantage sur The Expanse, les livres, la série tv et le propulseur Epstein je vous invite à visiter le site The Expanse Wiki.
Propulseur ISCT200v2 en tir dans la chambre NExET.
L’image ci-dessus montre le propulseur à courant de Hall ISCT100v2 en tir avec du xénon dans le moyen d’essais à pompage cryogénique NExET. Ce propulseur délivre une poussée de l’ordre de 5 mN avec un rendement anodique de ∼40 % à 130 W.La photographie a été prise la semaine dernière alors que mon équipe réalisait des expériences sur la densité de courant ionique et l’énergie des ions dans la plume du propulseur. Ces études sont destinées à mieux comprendre les propriétés de la décharge plasma des propulseurs de Hall miniatures. En parallèle il s’agissait aussi de valider de nouvelles architectures de diagnostics pour la plume plasma.
La nouveauté ici est l’utilisation d’une cathode creuse de type 1A qui est en cours de développement et de test dans l’équipe PE. Cette cathode est destinée à opérer dans la gamme de courant de décharge des propulseurs de classe 200-300 W.
De plus amples informations sur nos petits propulseurs à aimants, leurs caractéristiques et leurs performances sont disponibles dans deux articles récents publiés dans les journaux IEEE Trans. Plasma Sci. et Vacuum.
Une nouvelle version du propulseur, l’ISCT100v3 vient d’être développée au sein de l’équipe comme cela est expliqué dans mon billet du 29 octobre dernier.
Une extraordinaire aventure à laquelle je suis fiers, et enchanté à la fois, d’avoir participé.
Bien venu à bord du vaisseau Minerva…
LIVING UNIVERSE, un voyage interstellaire, une épopée moderne à la recherche d’une vie extra-terrestre complexe.
Les participants, l’ensemble des scientifiques sélectionnés.
Une belle récompense, une reconnaissance, pour moi et mon équipe. La question qui nous a été posée : la propulsion par plasma est-elle la mieux adaptée aux voyages vers les étoiles et les exoplanètes ? Oui et non à la fois…
LE FILM, version australienne.
Il existe également une version française qui sera diffusée sur la chaîne Arte, en 4 épisodes, dans le courant de l’année. Alors que notre intervention ne dure que trois minutes dans la version australienne (à partir de 1h12), la séquence sur la propulsion à plasma (épisode 2) est bien plus longue dans la version à venir.
La photographie ci-dessous est celle du propulseur à courant de Hall PPS-20K (20 kW de puissance nominale) prise lors du tournage du documentaire au sein de mon laboratoire au mois de juillet 2016. Le tournage, qui a duré trois jours, reste une expérience inoubliable pour tous les membres de mon équipe. On a découvert des gens agréables et très professionnels, un autre univers, d’autres méthodes de travail. Au final on s’est bien amusé même si parfois la répétition des scènes fut éprouvante. On a désormais tous hâte de voir le documentaire complet sur Arte – filmé en 4K – même si on a déjà visionné notre partie.
Propulseur de Hall PPS-20K (SAFRAN / CNRS) avec la chambre à vide NExET en arrière plan.
Photographie de l’objet céleste Ultima Thule prise par la sonde New Horizon.
La fin de l’année 2018 et le début de 2019 ont été riche en événements dans le domaine spatial. On assiste clairement depuis plusieurs années à un regain d’intérêt de la part des états (USA, Chine, Inde, Europe, Japon en particulier) mais aussi des entreprises privées pour l’exploration spatiale. Il faut s’en féliciter et y voir peut-être le retour à un nouvel âge d’or qui je le souhaite conduira à la construction de bases lunaires, prémices à la colonisation de notre satellite naturel, à l’arrivée de l’homme sur la planète Mars, à une exploration approfondie du système solaire avant son exploitation et, pourquoi pas, à l’envoi de sondes vers d’autres étoiles et vers des exoplanètes.
Mais revenons aux semaines passées. Trois grands événements sont à retenir.
Ultima Thule
L’image ci-dessus est une photographie d’Ultima Thule prise le 1er janvier lors de son survol par la sonde américaine New Horizon lancée en 2006 et dont l’objectif premier était le survol de Pluton (qui a eu lieu en 2015). Ultima Thule, qui appartient à la ceinture de Kuiper, est l’objet le plus éloigné de la Terre jamais exploré par l’homme. On a tous été surpris par sa forme surprenante et inattendue qui consiste en deux sphères connectées.
Cela fait penser à l’étonnement lorsque les premières images à haute résolution de l’astéroïde Ryugu envoyée par la sonde japonaise Hayabusa 2 nous sont parvenues.
Photographie de l’astéroïde Ryugu prise par la sonde Hayabusa 2.
Mission Insight Mars
L’atterrisseur InSight de la mission Insight Mars s’est posé sur le sol martien le 26 novembre. Il doit étudier les ondes sismiques et étudier le sol en profondeur. Pour mener à bien son programme de recherche, l’atterrisseur, ou station au sol, emporte deux instruments scientifiques : le sismomètre SEIS, développé en France, et HP3, un instrument qui permet de mesurer les flux de chaleur en provenance du cœur de la planète.
Face cachée de la Lune
Le 3 janvier au matin, le rover Yutu 2 de la mission chinoise Chang’e 4 s’est posé dans le cratère lunaire Von Kármán. Il s’agit d’une performance historique car Yutu 2 est le premier rover à fouler le sol de la face cachée de la Lune, celle que l’on ne voit jamais depuis la Terre. Pour communiquer avec la sonde les scientifiques chinois utilise comme relai le satellite Queqiao qui est positionné au point de Lagrange L2.
J’ai profité de cette journée de repos pour faire une randonnée, la dernière de l’année 2018 ; huit heures de marche dans le froid (-5 °C au départ) mais sous un beau soleil et 37 kilomètres parcourus au final. Je me suis baladé au milieu de près, étangs et forêts à la limite entre la Charente et la Haute-Vienne en passant par le Rocher aux Oiseaux où j’ai fait une petite pause le temps d’avaler un repas frugal et reprendre des forces. Ce lieu particulier, situé dans le bois de la Baulaude, est le point culminant de la Charente avec une altitude de 369 mètres, de 60 mètres inférieur au point culminant de ma ville natale.
Le magazine Industrie et Technologies a publié au mois de décembre dans son cahier technique un article sur la propulsion spatiale électrique dont je suis l’auteur. L’article est intitulé La propulsion électrique à l’ère des microsatellites (n° 1015-1016, déc. 2018, pages 53-60). J’ai pris beaucoup de plaisir à écrire cet article et a travaillé avec la rédaction de ce magazine français consacré à la veille technologique.
L’article est une introduction à la propulsion électrique (PE) destinée aux étudiants, techniciens et ingénieurs qui souhaitent en savoir d’avantage sur ce mode de propulsion pour les satellites et les sondes d’exploration. J’y décris le principe physique de base et ses implications, les avantages et limites de la PE avant de détailler les trois grandes familles de propulseurs électriques. Je termine par un bref historique et les utilisations actuelles et futures en mettant l’accent sur la micropropulsion c’est à dire l’ensemble des systèmes propulsifs développés pour les nano- et les micro-satellites.
La version intégrale de l’article est disponible ici.
