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

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).

Lectures

Voilà les livres que j’ai lu cet été pendant mes vacances en famille.
M, le bord de l’abîme, de Bernard Minier (genre : policier, science)
Eloge de l’énergie vagabonde, de Sylvain Tesson (genre : récit de voyage)
Surface, d’Olivier Norek (genre : policier)
Luca, de Franck Thilliez (genre : policier)
Marcher – Eloge des chemins et de la lenteur, de David Le Breton (genre : essai)

Le livre de B. Minier et celui de F. Thilliez ont pour trame de fond les nouvelles technologies et la numérisation de nos sociétés. Les héros de M gravitent dans le monde de l’Intelligence Artificielle. Quant à l’équipe du commandant Skarko elle découvre l’augmentation des corps. Dans les deux cas le lecteur, lui, passe du bon temps.

Un ouvrage ce détache de cette liste. Je recommande tout particulièrement la lecture du livre de D. Le Breton. On découvre ou redécouvre les raisons pour lesquelles on marche, ils marchent. Il ne manque rien. Je me suis souvent retrouvé dans les paragraphes et les citations. A lire absolument si on aime se balader, se promener, faire des randonnées, voyager, parcourir le monde, les villes ou son jardin.

Randonnée

Je suis parti à neuf heures du matin hier. J’ai du décaler un peu le début de ma randonnée à cause de d’une pluie abondante. Pas envie de commencer trempé. Je suis partit du gîte où nous avons désormais nos habitudes dans le hameau de Massempy pour me rendre en direction des Monts de Blond. J’ai rejoint Villeforceix puis Vaulry et Bachellerie en subissant plusieurs fortes averses. J’ai heureusement pu me protéger à chaque fois en regardant les gouttes venues du ciel s’écraser sur les arbres et le sol. J’avais décidé de rejoindre cette fois-ci l’imposant radar de l’aviation civile par l’est en suivant le chemin des crêtes. Je suis rentré par Fromental et la Roche des Fées dont je ne me lasse jamais depuis ma première visite au début des années 1990. J’ai atteint le gîte à la tombée de la nuit, fatigué de tous ces pas mais ravi.
J’ai en tout parcouru 48 kilomètres en onze heures de marche et subi 2920 mètres de dénivelé absolu soit +1460 m de dénivelé positif. J’ai bien dormi cette nuit là.

J’attendais cette journée depuis plusieurs semaines. Besoin de me retrouver seul, de marcher pour réfléchir et faire le vide après plusieurs mois compliqués en raison de l’épidémie de coronavirus, d’admirer les paysages Limousin, de regarder et écouter la faune, de sentir les odeurs de cette campagne qui m’a vu grandir et évoluer. Je n’ai pas été déçu. Me voilà prêt à repartir.

ISCT200-Neo

Propulseur de Hall ISCT200-Neo en tir à 250 V avec du xénon.

Mon équipe vient de terminer le développement du propulseur à courant de Hall (1) ISCT200-Neo. Je suis fiers du travail accompli en seulement quelques mois. Je tiens ici à remercier sincèrement tous les membres de EP_team et à les féliciter, en particulier Théo Lejosne qui a supervisé ce projet.

Il s’agit de la nouvelle version de l’ISCT200, un propulseur de classe 200 W. L’architecture de base et la géométrie restent celles de la série ISCT200 . La chambre est en nitrure de bore et le champ magnétique est produit à l’aide d’aimants permanents. Les améliorations concernent les aspects thermique et mécanique. En outre l’anode, qui joue aussi le rôle d’injecteur de gaz, a été réalisée en impression 3D. Nous avons ainsi poursuivi l’étude sur l’I3D conduite dans le cadre de la thèse de Lou Grimaud sur les propulseurs de Hall à écrantage magnétique.

La photographie ci-dessus montre le propulseur ISCT200-Neo en tir avec du xénon dans la chambre à vide EPIC. Le propulseur opère à 250 V de tension de décharge avec une pression résiduelle de 10-4 mbar-Xe.

(1) Les désignations « propulseur de Hall » ou « propulseur à effet Hall », qui sont le plus souvent utilisées, sont en réalité incorrectes. L’appellation « à courant de Hall » est une description juste du principe de fonctionnement qui fait référence au courant électronique dans la direction azimutale créé par la dérive en champs électrique et magnétique croisés.

Ejection de matière

Le trou noir MAXI J1820+070 éjectant une goutte géante de plasma – Première observation réalisée en novembre 2018.

L’image ci-dessus révèle un jet de matière relativiste produit par le trou noir MAXI J1820+070. Elle a été obtenue par une équipe Internationale à partir d’imagerie spatiale dans le domaine radio et dans le domaine des rayons X. Quelle belle et grande découverte qui fait suite à la première photographie d’un trou noir de la galaxie Messier 87 publiée en avril 2019. Comment ne pas être fasciné et ému par la beauté et la magie de notre Univers. Par sa complexité aussi.

C’est ce genre d’images et d’observations qui m’ont fait aimer la Science et la Physique en particulier. Jeune je me régalais des articles du magazine Science & Vie puis de La Recherche en rêvant de marcher sur les traces de ces hommes et de ces femmes qui nous faisaient avancer sur le long chemin de la connaissance. J’ai en grande partie réalisé mon souhait.

Les chiffres issus de l’étude de MAXI J1820+070 sont vertigineux : une vitesse d’éjection atteignant 80 % de la vitesse de la lumière, une énergie interne de l’ordre de 6×1052 eV et une quantité de matière estimée à 2×1017 kg. Face à cette démesure il nous faut rester humble. Nous ne représentons pas grand chose pour ne pas dire rien. Un souffle de trou noir et nous disparaissons instantanément sans laisser de traces.

Les lecteurs désireux d’en apprendre d’avantage peuvent lire la pré-étude déposée sur arXiv et l’article publié dans The Astrophysical Journal Letters.

Clap de fin pour l’A380

La compagnie aérienne Air France a décidé de ne plus faire voler sa flotte d’A380. La pandémie du coronavirus aura finalement accéléré la mise au hangar du géant des airs chez la compagnie nationale française qui avait initialement prévu un retrait complet de ses neuf avions pour la fin de l’année 2022.

De son côté Airbus avait déjà annoncé la fin de la production de son fleuron pour l’année prochaine. Seule la maintenance des appareils existants sera maintenue pour plusieurs années jusqu’à un retrait définitif que l’on imagine pour les années 2030.

Trop encombrant. Trop coûteux. Trop polluant. Trop long à charger et décharger. Peu rentable. Mal adapté aux besoins actuels…
Mais aussi beau, spacieux, confortable, silencieux, rassurant…
Je comprends l’impératif économique mais je regrette la décision. Quel bel avion. J’ai eu la chance de voler trois fois dans un A380 (d’Air France) sur des vols Paris – New York et Paris – Los Angeles, dont deux fois en classe affaire. Que de beaux souvenirs, de moments agréables à dix kilomètres d’altitude. Il est peu probable que je vole un jour à nouveau dans un A380 car les destinations desservies au départ de Paris ne sont pas celles qui m’attirent.
Dans quelques années j’expliquerai à mon fils la singularité des voyages en A380. Je lui dirai aussi comment la chute de ce monstre des airs était un signe de la décadence de la France et de l’Europe.

Lectures confinées

Le déconfinement débute.
Nous venons de traverser un drôle de moment, aussi fort qu’inattendu. Je ne me plains pas, j’ai bien vécu ce confinement forcé. La maison est grande et possède un jardin, mon fils était à mes côtés, le soleil était présent. J’ai pu profiter de ce temps paisible pour échanger, exercer mon métier de physicien, penser et lire.

Le monde d’après ?
Il sera certainement différent du monde d’avant car le choc fut violent et exogène. Le confinement a seulement duré deux mois mais il a révélé nos faiblesses. Nous étions perdu, désorienté, apeuré alors que nous n’avons manqué de rien dans nos riches sociétés et que nos libertés ne furent que peu entravée. Nous étions loin, très loin, d’un état de guerre ou de grande catastrophe. Je nous trouve finalement fragiles, dégonflés et totalement dépendants de technologies que nous ne maîtrisons pas. L’épidémie de coronavirus a accéléré des processus en cours tels que la numérisation de la vie et le repli sur soi, ce qui me laisse croire que demain pourrait être moins paisible, moins juste, moins libre et moins joyeux qu’hier.

Mais l’on peut tout de même être optimiste et garder confiance dans l’Homme et son futur. Cette crise unique et globale, en révélant les failles de nos systèmes, nous offre ainsi la formidable opportunité de réinventer et réenchanter le monde. Il faudra juste savoir négocier le virage pour que demain soit plus paisible, plus juste, plus libre et plus joyeux qu’hier.

Comme je l’écrivais j’ai profité de cette parenthèse imprévue pour lire plusieurs ouvrages aux profils variés en plus d’une grande quantité d’articles scientifiques. En voici la liste dans le désordre.

  • Les jeux de Némésis – The Expanse tome 5 de J. S. A. Corey
    Sept cents pages de détente. Les aventures de l’équipage du Rossinante restent captivantes et ce tome réserve des surprises. 
  • Le minimum théorique de L. Susskind, G. Hrabovsky
    Un grand ouvrage sur la mécanique. Il s’agissait de ma troisième relecture. J’apprends encore.
  • Le minimum théorique – Mécanique quantique de L. Susskind et A. Friedman
    Un ouvrage ardu qui nécessite de solide bases en mathématique, quoi qu’en dise Susskind, mais un ouvrage de référence qui explique avec un angle d’attaque inhabituel toutes les facettes de la mécanique quantique à qui sait prendre son temps.
  • Acceptation – La trilogie du rempart sud de J. Vandermeer
    L’histoire se termine. On en sait désormais plus sur la Zone X. Ce n’est pas un bon roman mais on va jusqu’à la dernière ligne de la dernière page car on veut comprendre.
  • Le rituel de l’ombre de E. Giacometti et J. Ravenne
    Une lutte entre les Nazis et les francs-maçons. Vite lu puis rangé dans un coin de ma bibliothèque. J’espérais mieux.
  • Initiation à la physique quantique de V. Scarami
    Une brillante introduction à une matière complexe mais essentielle pour comprendre et apprivoiser le cosmos. La lecture de ce petite livre devrait être obligatoire.

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.