MASCOT le petit robot

Arrivée de MASCOT sur Ryugu

Pas plus grand qu'une boite de chaussures, le petit robot MASCOT
(Mobile Asteroïd surface SCOuT) construit par les agences spatiales française (CNES) et allemande (DLR) a atterri le 3 octobre 2018 sur l'astéroïde Ryugu situé à près de 325 millions de km de la Terre.
Ce n'est vraiment pas banal d'envoyer une petite boite sur un astéroïde à près de 325 millions de km de la Terre! Je vais vous raconter son histoire.

Le voyage de MASCOT

C'est le 3 décembre 2014 que commence le voyage de MASCOT. Ce jour là, la sonde japonaise Hayabusa 2 quitte la Terre à bord du lanceur, la fusée H-2A. La sonde emporte avec elle le robot franco-allemand MASCOT ainsi qu'un système de collecte d'échantillons, des caméras, un spectromètre et trois rovers (petits véhicules "astromobiles").

Décollage de la fusée H-2A le 3 décembre 2014, depuis le centre spatial de Tanegashima dans le sud du Japon.

Après 1h 47 min de vol sans incidents, la sonde Hayabusa 2 est séparée de son lanceur et mise en orbite autour du Soleil. Son voyage dans l'espace va durer près de 4 ans, sa trajectoire subit de nombreuses corrections, la sonde survole la Terre qui par effet de fronde lui donne un regain de vitesse: c'est l'assistance gravitationnelle.  La sonde se rapproche peu à peu de l'astéroïde Ryugu et arrive finalement à 20 km de l'astéroïde le 27 juin 2018. Elle prend de nombreuses photos, étudie avec soin la surface de Ryugu, sa cartographie afin de préparer l'atterrissage de MASCOT.

L'atterrissage mouvementé de MASCOT

Le 3 octobre 2018 la sonde est positionnée à seulement 51 m de l'astéroïde, le petit robot est alors largué et fait une chute libre non contrôlée! sur Ryugu. Arrivé sur Ryugu, il faut par des manoeuvres à haut risque depuis la Terre lui faire exécuter des rebonds afin de le placer dans une position favorable. Ces   manoeuvres sont très délicates, mais les rebonds n'endommagent pas le robot très léger car la gravité est faible sur Ryugu .

Les activités de MASCOT

Dépourvu de panneaux solaires, le robot a de l'énergie fournie par une batterie pendant 17 h seulement.

Les quatre instruments embarqués dans le robot (une caméra, un radiomètre, un magnétomètre et un spectromètre) fonctionnent parfaitement , le robot analyse les matériaux de l'astéroïde et les résultats sont envoyés à la sonde Hayabusa 2 qui les transmet à la Terre.

Après 17 h de travail, MASCOT deviendra, hélas, un habitant silencieux de Ryugu pour l'éternité.

Les briques de la vie apportées par Ryugu

MASCOT est le "petit frère" de Philae, le robot déposé par la sonde Rosetta sur la comète Choury en novembre 2014, il y a 4 ans! (voir mes articles du 12/11/2015 et 17/11/2014).
Après la formation du système solaire il y a 4,6 milliards d'années, la jeune planète Terre a été bombardée par une multitudes de comètes et d'astéroïdes. Les robots Philae et MASCOT ont exploré respectivement une comète et un astéroïde afin de savoir quelles ont été les "briques"nécessaires à la vie sur Terre (eau, matières organiques, acides aminés,...) que cette comète ou cet astéroïde ont apportées à notre planète.

Mais l'exploration de Ryugu ne s'arrête pas avec MASCOT. La sonde va larguer une charge dont l'explosion formera un cratère et des débris de l'astéroïde seront prélevés et rapportés par la sonde à son retour sur Terre en 2020.

La fidélité

Il y a bien longtemps que je n'ai fait de philosophie. Je vais vous entretenir de la FIDÉLITÉ, sujet plus reposant, si je puis dire, que les taxis volants, l'intelligence artificielle ou les voyages vers la Lune ou vers Mars. Comme le bonheur ou l'amitié (sujets de philosophie que j'ai traités dans mon blog), j'évoquerai la fidélité  avec des photos et des citations sans faire de commentaires, c'est à vous d'en faire et d'en tirer peut-être des leçons.

La fidélité des animaux 

Tous les jours, le chien Hachiko accompagnait son maître, professeur d'université, jusqu'à la gare de Shibuya à Tokyo et attendait son retour devant la gare. Un jour, le professeur mourut en plein cours devant ses étudiants et le soir, comme d'habitude, Hachiko attendit son maître devant la gare. Tous les soirs, pendant 9 ans, le chien continua de se rendre à la gare pour attendre son maître. 

Une statue en l'honneur du chien fidèle Hachiko a été érigée devant la gare et les amoureux viennent tous les jours prêter serment de fidélité.

Voici un bel exemple de fidélité que les humains devraient suivre.

La fidélité des humains

Certains (hommes ou femmes) vont chercher ailleurs cette forme de tranquillité, de bonheur, de garde-fou qu'est la fidélité.

La fidélité en amitié

A un ami fidèle on peut tout dire :

     





La fidélité au travail

Photo prise dans le journal L'Aisne Nouvelle

Incroyable mais vrai! On remet des diplômes et des médailles à des salariés d'une entreprise pour leur
fidélité au travail. Les médailles décernées sont
Grand or:40 ans
Or:          35 ans
Vermeil:  30 ans
Argent:    20 ans

La fidélité à soi-même

Une dernière citation

C'est une citation personnelle:

FIDÉLITÉ  rime bien avec ÉTERNITÉ  mais encore mieux avec RIVALITÉ.

Les taxis volants

Dans la mythologie perse et arabe les tapis volants étaient utilisés comme moyen de transport aérien.  Aladdin, dans le conte des Mille et une Nuits, se déplace sur un tapis volant. Aujourd'hui ce n'est plus un rêve mais une réalité: les  taxis volants existent bien,  la lettre p de tapis a été remplacée par la lettre x de taxis ! 

Le taxi volant Cora     

Larry Page, cofondateur de Google, vient de dévoiler un prototype de taxi volant baptisé Cora. C'est un aéronef à décollage et atterrissage verticaux muni de 12 rotors électriques répartis sur les ailes et d'une hélice à l'arrière du fuselage. Si une panne grave devait se produire, un parachute s'ouvrirait automatiquement pour un atterrissage en douceur. Il peut voler à 915 m d'altitude, sur une distance de 100 km et à une vitesse maximale de 180 km/h. Il peut emporter deux passagers et voler de façon totalement autonome. Les vols seront   supervisés par des opérateurs au sol. Cora est testé actuellement en Nouvelle-Zélande.

Taxi volant à Dubaï

Un premier test de taxi volant électrique sans pilote a été réalisé à Dubaï. Il peut voler pendant 30 min à une vitesse maximale de 100 km/h. Deux personnes peuvent prendre place à bord. Dubaï prévoit d'intégrer à terme un service de taxis volants dans son réseau de transport.                                                                                                   

Une station de taxis drones

taxis drones sur le toit d'un immeuble avec les deux aires V d'atterrissage et de décollage.

La firme allemande Volocopter vient de publier une simulation montrant le fonctionnement d'une station de taxis drones installée sur le toit d'un immeuble. Grace à un système de rotation continue, (comme les télésièges ou les télécabines en montagne),Volocopter dit pouvoir faire décoller et atterrir un taxi drone toutes les 30 secondes.

Des taxis volants sur la Seine

Alain Thébault et Anders Bringdal sont les deux fondateurs du Seabubble, ce taxi volant testé sur la Seine à Paris du 16 au 28 mai 2018. A l'intérieur, derrière le pilote, quatre sièges se font face. En prenant de la vitesse, l'engin électrique s'élève jusqu'à 50 cm au-dessus de l'eau. Les ponts parisiens passent les uns après les autres alors qu'en cette fin de journée les voitures avancent péniblement pare-chocs contre pare-chocs. Dans ce taxi aucun bruit, aucune vague, aucune pollution de CO2.

L'avenir des taxis volants

Uber, Airbus, Boeing, Royce Rolls, Dubaï, la Chine, le Japon et bien d'autres pays envisagent de mettre en service d'ici peu (en 2023-2025) des taxis volants. Mais pourquoi cette course effrénée vers ce nouveau moyen de transport? Pour deux raisons essentielles: ces engins ne sont pas polluants puisqu'ils sont électriques; leur but est de désengorger les mégapoles soumises à des embouteillages monstres.

Reste le coût. L'objectif est de démocratiser un tel service. Uber, cherchant toujours les prix les plus bas, veut que le prix d'une course en taxi volant soit équivalent à celui d'une course en taxi usuel.

Les taxis volants sont pour bientôt! Ils sont parfaitement réalisables, relativement peu coûteux, contrairement aux voyages sur la Lune ou sur Mars (voir mon article"Une station internationale lunaire" du 17/09/2018). Mais les voyages sur la Lune ou sur Mars ne sont pas de simples courses. A suivre.....

Une station internationale lunaire

Un regain d'intérêt pour la Lune se manifeste. Pour succéder à l'ISS (International Space Station), la NASA , l'ESA et les autres partenaires de l'ISS envisagent d'installer une station spatiale autour de la Lune.

Les points de Lagrange

Je vous ai déjà indiqué ce que sont les points de Lagrange dans mon article du 25/03/2015. Rappelons ce problème connu de la mécanique céleste.  Considérons non pas le couple (Soleil-Terre) mais le couple (Terre-Lune) (figure ci-dessous):

Lorsque la Lune tourne autour de la Terre, on démontre qu'un troisième corps de masse négligeable est entraîné en restant immobile par rapport à la Terre et la Lune s'il se trouve en l'un des 5 points L1, L2, L3, L4, L5 appelés points de Lagrange du nom de son découvreur le mathématicien français Lagrange en 1772.

L'installation d'une station lunaire 

Une station sera envoyée non pas en l'un des points de Lagrange mais à proximité des points L1 et L2  et décrira autour de la Lune une orbite NRHO (Near Rectilinear Halo Orbit) presque rectiligne et très stable, de sorte que la station sera toujours exposée au Soleil pour capter de l'énergie solaire et sera visible en permanence depuis la Terre et la Lune. Par des manoeuvres de correction minimes, on pourra faire passer la station d'une orbite à une autre.

   
Vous voyez sur la simulation ci-contre une multitude d'orbites NRHO possibles. Ce sont des ovales très allongés entourant la Lune.

La NASA étudie sur une telle simulation les orbites qu'elle choisira pour la future station.

Les missions de la station

Exploration de la Lune
A la différence avec l'ISS occupée en permanence par un équipage de six astronautes renouvelé tous les six mois environ, la station abritera un équipage de quatre personnes pour des périodes d'environ 30  à 40 jours. La station aura la possibilité de naviguer autour de la Lune en décrivant diverses orbites comme nous l'avons indiqué plus haut. Les astronautes pourront ainsi explorer toute la Lune longuement et souvent.

Moon Village

Ce n'est pas de la science-fiction mais un projet de l'ESA (la NASA européenne).

L'ESA envisage d'installer sur la Lune un village, Moon Village, en envoyant depuis la station, des humains et des robots (simulation ci-contre).

On pourra alors savoir comment le corps humain s'adapte, sur un long terme, aux effets de la gravitation réduite sur la Lune.

On exploitera les ressources de notre satellite en terres rares, en titane et en hélium 3. Une navette remplie d'hélium 3 rapporterait sur Terre l'équivalent d'un milliard de barils de pétrole.

En transit sur la Lune
Véhicules et matériel seront envoyés depuis la Terre dans la station spatial, puis de là sur la Lune où ils seront en transit avant d'aller sur Mars. Il en sera de même pour les astronautes qui feront leur apprentissage sur le sol lunaire avant de partir sur Mars.

Vous avez fait un bien long et beau voyage dans l'Univers, jusqu'à Mars! Ce rêve deviendra-t-il réalité? On prévoit d'installer une station spatiale lunaire vers 2025. En route pour Mars après 7 mois de voyage vers 2035......

Le futur avion supersonique

Dans un exercice posé au Bac  S  Métropole 2012, l'élève est surpris d'apprendre que le claquement d'un fouet est un bang supersonique, l'extrémité du fouet atteignant une vitesse supérieure à la vitesse du son. Cherchons à comprendre comment est produit ce bang par un avion supersonique.

Le bang d'un avion supersonique

Les réacteurs d'un avion émettent des ondes de pression. Une onde de pression est une onde sonore, une perturbation brutale de la pression de l'air qui se propage dans toutes les directions à la vitesse du son (340 m/s environ, soit 1224 km/h).Trois cas peuvent se présenter, illustrés par les trois images ci-dessous (images du blog "Sens Physique"):

1. L'avion se déplace à une vitesse inférieure à la vitesse du son

Les ondes de pression entourent l'avion.

2. L'avion se déplace à la vitesse du son

                                                      

L'avion rattrape les ondes de pression qui s'accumulent à l'avant de l'avion pour former un mur: le mur du son.











3. La vitesse de l'avion dépasse la vitesse du son

L'avion franchit le mur du son, les ondes de pression se trouvent derrière l'avion et engendrent un cône de pression, le cône de Mach, on entend un bang retentissant.

Le futur avion supersonique

Au début des années 1970, les Américains avaient interdit les vols supersoniques sur leur territoire en raison du bruit insupportable émis lors du franchissement du mur du son. Cette décision visait essentiellement à brider le développement du Concorde.

Le majestueux Concorde

En 2003 ce fut l'arrêt du Concorde, aujourd'hui un regain d'intérêt pour les avions supersoniques se manifeste. Pour des raisons d'ordre militaire (la rapidité d'atteinte des objectifs), d'ordre économique (le transport de passagers et de fret en réduisant considérablement la durée de la traversée des Etats- Unis), de nombreux projets sont en cours. La NASA en particulier cherche à construire des avions supersoniques en diminuant le niveau sonore du bang afin de le rendre acceptable aux populations. La NASA affirme que son futur jet X-Plane "volera à Mach 1,4 (1,4 fois la vitesse du son) à 16 800 m d'altitude en émettant le son d'une portière de voiture qui claque". Ce jet sera commercialisé en 2035.
En attendant, la NASA fait des simulations avec un prototype le F/A-18. La carlingue de ce dernier est optimisée afin de réduire les ondes de choc, le pilote d'essai multiplie des passages à différentes altitudes, des vols en piqué, pour déterminer le niveau sonore du bang le plus faible possible.

Une pollution gigantesque de l'air !

Bien des découvertes ou avancées technologiques présentent des dangers (la bombe atomique, l'intelligence artificielle, les manipulations génétiques,....). Il en sera de même, hélas, pour le futur avion supersonique. Le Conseil International pour le transport propre émet de grandes inquiétudes: les avions supersoniques provoqueraient une augmentation exponentielle des émissions de CO2. Ils pourraient brûler cinq à sept fois plus de carburant par passager que les avions subsoniques classiques.

C'est la rançon du progrès!

Les particules élémentaires

En 1964  Brout, Englert et Higgs émirent une hypothèse: l'existence d'une particule élémentaire appelée boson BEH (initiales de Brout, Englert, Higgs) ou encore boson de Higgs. En 2012 la découverte fut annoncée au CERN (Centre Européen de Recherche Nucléaire). Dans un anneau de 27 km  de circonférence s'entrechoquèrent deux faisceaux de protons qui donnèrent naissance au fameux boson, le graal des astronomes, astrophysiciens et autres scientifiques.  

Le modèle standard de la physique des particules

De quoi sont constitués les atomes et les molécules de la matière. Nous ne sommes plus dans la chimie traditionnelle. Il existe des particules élémentaires beaucoup plus petites que les atomes, elles constituent ce qu'on appelle le modèle standard de la physique des particules.

Je ne décrirai pas entièrement tout ce modèle intéressant, passionnant, mais assez compliqué pour un lecteur lambda. J'ai retenu de ce modèle les fermions sortes de "briques" de la matière et les bosons qui sont des "ciments" de ces "briques", des interactions.

Par exemple, les fermions les plus connus sont les électrons qui gravitent autour du noyau d'un atome, le "ciment" qui assure la cohésion des électrons avec le noyau est le photon.

Autre exemple: les quarks qui sont des fermions  se trouvant à l'intérieur des protons et des neutrons du noyau. Les "ciments" qui assurent la cohésion de ces quarks sont les gluons.

Le boson de Higgs

Il manquait dans ce modèle le boson de Higgs. C'est chose faite.
Ci-contre une simulation de la collision de deux protons à 14 TeV (14 téraélectronvolts) produisant un boson de Higgs qui se désintègre aussitôt en plusieurs particules en bleu.




Ce boson donne de la masse à la plupart des  particules du modèle standard.

A la recherche d'un nouveau boson

On cherche depuis longtemps à intégrer dans le modèle standard le graviton, boson de la gravitation. La recherche scientifique ne s'arrête pas!

La théorie des cordes

Brian Green dans son livre L'Univers élégant nous présente une théorie surprenante, que l'on a bien du mal à comprendre,  la théorie des cordes, dans laquelle les espaces sont de dimensions 11 ou 16 ou 26 ou plus encore, au lieu de la dimension 4 de l'espace-temps d'Einstein.
Les cordes de l'Univers sont de minuscules élastiques, des brins d'énergie en vibration, des centaines de milliards de milliards de fois plus petits que l'atome. Ces cordes se trouveraient à l'intérieur de toutes les particules élémentaires.
Tout comme les vibrations des cordes d'un violon donnent les notes de musique, les vibrations de ces minuscules cordes donneraient les propriétés (masse, charge,...) aux particules élémentaires.
Les lacunes du modèle standard de l'Univers seraient ainsi comblées par de nouvelles particules élémentaires révélées par ces vibrations..
Mais alors toutes ces minuscules cordes vibreraient harmonieusement ! Notre Univers serait une véritable symphonie cosmique !

Les géodésiques

Après la quadrature du cercle (voir mon article précédent), je vais encore faire un peu de mathématiques mais en évitant tout calcul. Je donnerai diverses interprétations des géodésiques.

Géodésiques d'une sphère

On sait que la ligne droite est le plus court chemin d'un point à un autre sur une surface plane. Mais si la surface n'est pas plane quel est ce plus court chemin? Sur une sphère, par exemple, le plus court chemin n'est pas la ligne droite puisqu'on ne peut pas tracer de ligne droite sur une surface sphérique.

Ce plus court chemin s'appelle une géodésique. On démontre qu'une géodésique d'une sphère est un grand cercle de la sphère, son centre est le centre de la sphère.

Si on assimile la Terre à une sphère, les marins ou les aviateurs connaissaient bien ces géodésiques permettant de gagner du temps et du carburant.

Par exemple pour aller de Paris à Los Angeles si un avion emprunte une géodésique, il monte très haut vers le Nord sur un grand cercle de la Terre, frôlant même le cercle arctique.

Géodésiques d'un cylindre de révolution

Nous appellerons cylindre de révolution la surface engendrée par la révolution  autour d'un axe fixe (OO') d'un segment de droite  parallèle à (OO'). Ce segment de droite est une génératrice du cylindre. Si l'on découpe le cylindre suivant une génératrice et si on le met à plat sur un plan, on obtient un rectangle.

Le cylindre est une surface développable. D'une façon générale une surface développable est une surface que l'on peut mettre à plat sur un plan. On définit alors les géodésiques de la surface comme étant les courbes qui se développent suivant des lignes droites.  

Ainsi lorsqu'on développe un cylindre de révolution, les génératrices , les cercles, les hélices circulaires (voir fig.) se développent suivant des lignes droites. Ce sont les géodésiques du cylindre.

Géodésiques d'un cône de révolution

Un cône de révolution est aussi une surface développable. Ses géodésiques sont des génératrices ou de belles courbes que vous voyez sur la figure ci-contre.

Géodésiques de l'espace-temps

Rappelons que dans la théorie de la relativité générale d'Einstein publiée en 1915, l'Univers est un espace à 4 dimensions appelé espace-temps. La gravitation n'est plus une force d'attraction newtonienne mais une déformation de l'espace-temps par la présence d'un corps massif.On peut considérer l'espace-temps  comme un tissu élastique dans lequel est plongé un corps massif qui déforme le tissu, lui donne une certaine courbure.

Selon Einstein les masses, les rayons lumineux, arrivant dans ce champ de gravitation suivent  des géodésiques de l'espace-temps. 

Ces géodésiques sont encore les plus courts chemins dans l'espace-temps qui n'est plus un espace de notre géométrie euclidienne mais un autre espace, l'espace de Riemann.

 Une géodésique humaine !

                 
            "L'humour est le plus court chemin d'un homme à un autre"
                                                                                                  (Wolinsky)

Georges Wolinsky était journaliste et dessinateur à Charlie Hebdo. Il fut assassiné  par Daech le 7 janvier
2015. Ne l'oublions pas!

La quadrature du cercle

Devant une situation impossible certains s'écrient: "C'est la quadrature du cercle!" Mais qu'est-ce donc que cette quadrature du cercle?

Cercle et disque

Rappelons la différence entre cercle et disque. 

Un cercle est l’ensemble des points d’un plan situés à égale distance d’un même point appelé centre. Cette distance est le rayon du cercle.

La surface plane limitée par le cercle est un disque. C'est l’ensemble des points  situés à une distance du centre inférieure ou égale au rayon.

• le périmètre d'un cercle  (ou circonférence) de rayon R est 2π R

• l'aire du disque limité par ce cercle est π R²

Problème

Construire à l’aide de la règle et du compas un carré dont l’aire est égale à l'aire du disque π R².                    

Si le côté du carré a pour longueur c l'aire du carré est  c² , nous avons donc:                        c² = π R²  d'où  c  = ( √π ) R  

C'est la présence de π (nombre transcendant dans le langage des mathématiques) qui rend impossible la construction avec la règle et le compas de la longueur ( √π ) R donc la construction du carré. 
Ce problème est appelé: quadrature du cercle. Pendant des siècles les mathématiciens ont cherché à résoudre un tel problème en utilisant règle et compas mais en vain. 

         LA QUADRATURE  DU CERCLE  EST IMPOSSIBLE  A  RESOUDRE



Aujourd'hui
De nos jours, "la quadrature du cercle" est une expression que l'on emploie pour désigner un projet irréalisable, un problème social, économique, sentimental même,....., insurmontable.

Mais, parfois, au lieu de nous écrier désespérément: "C'est la quadrature du cercle!" nous pourrions nous exclamer: "Impossible n'est pas français!" . 
Cette citation ô combien admirable, volontaire, positive est attribuée à Napoléon 1er. Il la lançait souvent à ses soldats.

Le projet ITER

Après bien des années d'interminables tractations, le 28 juin 2005 s'est produit un évènement historique: l'Union Européenne, les Etats Unis, la Russie, le Japon, la Chine et la Corée du Sud ont signé à Moscou un accord afin d'installer le fameux projet ITER en France, à Cadarache (Bouches-du-Rhône). Quelle belle victoire économique, scientifique et politique pour la France! Mais où en est-on aujourd'hui de ce projet? 

ITER

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) sera un réacteur nucléaire qui produira de l'énergie de la même façon que les étoiles et notre Soleil, par la fusion à très haute  température de noyaux de deutérium et de tritium (isotopes de l'hydrogène, ayant même numéro atomique 1, mêmes propriétés chimiques mais des propriétés nucléaires différentes).

Le projet

Le projet ITER est l'un des projets les plus ambitieux au monde dans le domaine de l'énergie. Il a pour mission de démontrer la faisabilité de la réaction de fusion nucléaire précédente, afin d'aboutir à son exploitation industrielle.
Si elle est maitrisée cette fusion permettra de produire une énergie considérable, alors que s'épuisent les réserves de pétrole et que la population mondiale dépassera 9 milliards d'habitants en 2050. La fusion nucléaire produit une énergie propre c'est-à-dire sans émission de CO₂ gaz à effet de serre. Les déchets radioactifs ont une durée de vie beaucoup plus courte que ceux des centrales nucléaires classiques à fission nucléaire. Le deutérium est abondant dans la nature, chaque mètre cube d'eau en contient 35 g et le tritium peut être obtenu à partir d'un élément, le lithium, lui même relativement abondant.

Le tokamak 

Quel nom bizarre !  Ce sont des physiciens soviétiques qui ont inventé  dans les années 1950 le TOKAMAK (TOroïdalnaïa KAmera s MAgnitnymi Katushkami) que l'on peut traduire par: chambre toroïdale avec bobines magnétiques. C'est un  anneau dans lequel est confiné, maintenu en suspension, un plasma grâce à un champ magnétique créé par des bobines supraconductrices.

De nombreux tokamaks ont été expérimentés mais le tokamak ITER sera le plus grand  au monde (rayon de plasma 6,2 m, volume  de plasma 840 m³), le plasma sera formé de noyaux de deutérium et de tritium porté à une température de150 millions de degrés C ! soit 10  fois celle au coeur du Soleil ! C'est à cette température que ces noyaux légers fusionneront en  noyaux plus lourds d'hélium (schéma ci-dessous):




La masse totale des noyaux d'hélium obtenus étant inférieure à celle des noyaux de deutérium et de tritium en fusion, la masse manquante m a été transformée en une énergie considérable E suivant la formule d'équivalence entre masse et énergie d'Einstein, bien connue: E=m c², c étant la vitesse de la lumière.

Le chantier

La photo ci-dessous vous montre l'état actuel du chantier gigantesque, l'un des plus grands en Europe. Vous voyez, à gauche, le tokamak ITER circulaire en construction:

Prévisions

Le coût du projet ITER a subi une forte inflation, de 6 milliards d'euros prévus à 18 milliards. Certains pays, dont les Etats- Unis, ont voulu se retirer du projet. Certains physiciens de renom ont demandé son arrêt, y voyant un "gouffre financier" et un "mirage scientifique".

Mais le projet poursuit son chemin (ITER en latin signifie chemin). Bernard Bigot directeur général d'ITER Organization a annoncé un calendrier réaliste:le plasma du tokamak ITER sera achevé en 2025 et sa fusion se produira 10 ans plus tard en 2035 pour fournir une puissance énergétique de 500 MW (500 mégawatts ou 500 millions de watts) pendant des périodes de 400 à 600 secondes.L'énergie produite par ITER ne sera pas récupérée, ITER ne produira pas d'électricité mais  montrera la faisabilité de cette filière énergétique conformément au projet ITER.

Cette faisabilité étant démontrée, il est prévu de créer sur un site non encore déterminé un prototype de centrale nommé DEMO (de l'anglais DEMOnstration Power Plant) qui produira de l'électricité à l'horizon 2040. DEMO devrait produire 2000 MW en continu.

L'exploitation industrielle par des réacteurs à fusion nucléaire se fera dans la seconde moitié de ce siècle.

Aujourd'hui

Actuellement le chantier procure beaucoup d'emplois et de nombreuses retombées économiques pour énormément d'entreprises. On peut visiter le chantier par petits groupes conduits en bus, ces visites sont très instructives !

Les miracles de la génétique

Depuis la découverte de la molécule d'ADN, cette molécule géante à double hélice, par James Watson et Francis Crick en 1953, que de chemin parcouru par la génétique!

Le clonage 

Le clonage est l'obtention d'un être vivant génétiquement identique à l'original qui a fourni son génome (son patrimoine génétique). L'être vivant obtenu est un clone de l'original. Parmi les clonages citons le plus connu:
Dolly était la copie génétique d'une autre brebis de 6 ans son aînée. Cela se passe en 1996. On prélève une cellule dans le pis d'une brebis, on lui enlève son noyau que l'on fait fusionner avec un ovule préalablement énucléé d'une autre brebis.Après fécondation, l'oeuf obtenu se divise un certain nombre de fois (c'est la division cellulaire) pour donner un embryon que l'on transplante dans une troisième brebis qui va donner naissance à Dolly, clone de la première brebis.

Après Dolly, de nombreux clonages ont été pratiqués. Par exemple, en 2004 Little Nicky a été un magnifique chaton, exacte réplique de Nicky, félin trop tôt disparu d'une dame qui a versé 50 000 dollars pour avoir ce clone!

En Argentine, Crestview Genetics produit en moyenne une cinquantaine de clones par an. Ce sont des clones des plus brillants chevaux de course de polo d'Argentine.

La greffe de cellules souches

On pourrait être tentés de fabriquer ainsi des clones de génies, de surhommes, de beaux individus, pour obtenir une race d'êtres "supérieurs". Pendant la seconde guerre mondiale les nazis ont bien essayé d'en faire. Mais fort heureusement, pour des raisons éthiques, le clonage humain est formellement interdit.

Néanmoins, en suivant le même processus que dans le clonage, on peut utiliser des cellules souches à des fins thérapeutiques. Les cellules souches sont les cellules mères de tous les organes et tissus du corps humain. On en trouve dans les embryons humains, le sang du cordon ombilical, la moelle osseuse. On fait fusionner un noyau d'une cellule souche avec un ovule préalablement énucléé, après fécondation on obtient un embryon donnant des cellules du coeur, du foie, du rein, de la moelle osseuse, etc, que l'on transplante sur le patient.

Ci-contre (suivre les images dans l'ordre 1-2-3-4-5-6), nous assistons à une autogreffe, le prélèvement de cellules souches se faisant sur le patient lui-même. Son avantage est qu'il n'y a aucun rejet des cellules puisqu'elles proviennent
du patient.

Certaines leucémies et certains lymphomes sont soignés et guéris par une greffe de cellules souches de la moelle osseuse.

En 2013 la DMLA (Dégénérescence Maculaire Liée à l'Age) a été soignée avec des cellules souches de la rétine, deux patientes ont recouvert la vue.

Les ciseaux moléculaires qui découpent les gènes

Non! Ce n'est pas de la science fiction! En 2012 la Française Emmanuelle Charpentier et sa consoeur américaine Jennifer Doudna ont mis au point les ciseaux moléculaires CRISPR-Cas9 capables de découper des gènes. Les deux chercheuses auront peut-être, ultérieurement, un Prix Nobel.

Ces "ciseaux" permettent d'éliminer un gène nocif, il est ensuite remplacé par un gène qui aide à lutter contre une maladie ou décuple les performances.

Les chercheurs de l'hôpital de Chengdu en Chine ont été les premiers en  octobre 2016 à utiliser les   ciseaux moléculaires pour lutter contre le cancer du poumon.

Le chercheur Jan Peter van  Pijkeren de l'Université du Wisconsin (Madison) fait avaler aux victimes d'une attaque microbienne de leur intestin un CRIPS-Cas9 contre les assaillants microbiens.
Mais il est bien difficile de franchir le "rubicon éthique" en découpant des gènes de l'homme.
Plus de 3000 laboratoires de recherche dans le monde utilisent les ciseaux moléculaires au service de la médecine et aussi de l'agriculture.

Autres applications

Vous pouvez voir ou revoir, si cela vous intéresse!, d'autres applications dans mon article "La magie de l'ADN" du 10 Février 2017 : l'empreinte génétique, la médecine génétique, la puce à ADN, l'ordinateur à ADN.

Je ne parle pas des applications nombreuses et parfois contestées (les OGM) dans l'agriculture. Ceci est une autre histoire.

Les pyramides d'Egypte

" Soldats, du haut de ces pyramides 40 siècles vous contemplent". Ces paroles ont été adressées à ses soldats par le général Bonaparte le 21 juillet 1798 au pied des pyramides de Gizeh. Nous sommes fascinés par ces pyramides si mystérieuses.

Des mastabas aux pyramides

Dans l'Ancien Empire (2700 à 2200 avant J.C.), les souverains et les dignitaires construisaient de grands édifices pour leurs sépultures. Au commencement ce fut des mastabas. Un mastaba a la forme d'un tronc de pyramide dont les bases sont rectangulaires, il avait un étage unique. Il y eut ensuite des mastabas à deux étages, puis trois, etc, pour obtenir une pyramide à degrés.

                                                                                      

La plus célèbre est la pyramide à degrés de Djoser à Saqqara (photo ci--contre).

Il y eut  ensuite une évolution progressive vers les pyramides dont les plus célèbres sont celles des pharaons Khéops, Khéphren et Mykérinos sur le plateau de Gizeh près du Caire.

La pyramide de Khéops est la plus grande.









Devant l'une de ces pyramides se trouve le Sphinx avec un corps de lion et la tête représentant Khéops.

Les mamelouks auraient détruit le nez d'un coup de canon. Certains pensent que c'est un acte de vandalisme d'un paysan égyptien.

On peut voir, exposée au pied de la pyramide de Khéops, une barque solaire dans un état de conservation remarquable.
Une procession devait transporter dans cette barque le corps du souverain sur le Nil dans l'au-delà pour une vie éternelle.
Après son voyage sur le Nil, le défunt était placé dans un sarcophage dans une chambre de sa pyramide.

La pyramide de Khéops

Attardons-nous sur cette pyramide, la plus étudiée, la plus grande des trois pyramides de Gizeh, la seule des 7 merveilles du monde antique qui subsiste. Aucune structure au monde n'est plus mystérieuse!

Description
La base de la pyramide est un carré de 230 m de côté, sa hauteur à l'origine est de 146 m et aujourd'hui 138 m. Chaque côté est orienté vers l'un des quatre points cardinaux: Nord, Est, Sud, Ouest.

L'intérieur de la pyramide est représenté par cette coupe:

De nombreux conduits et chambres ont été explorés. La chambre dite de la Reine et la chambre dite du Roi étaient vides, les pillards au cours des siècles les ayant visitées!

De nouvelles technologies pour étudier la pyramide
L'exploration de la pyramide utilise maintenant les nouvelles technologies.
"N'abimez pas ma pyramide!" ne cesse de répéter le docteur Zahi Hawass l'Egyptologue bien connu. L'essentiel est d'introduire des petits robots non invasifs, non destructifs, pour ne pas détériorer l'édifice.
Le robot Djedi, doté d'une intelligence artificielle, se déplace dans un conduit de la chambre de la Reine. Il monte une marche, bute sur une porte, introduit une micro-caméra "serpent" par un trou creusé lors d'une mission précédente. La caméra peut alors photographier, derrière la porte, des peintures, des hiéroglyphes datant de la construction de la pyramide.

Les muons sont des particules élémentaires en abondance dans l'Univers, elles peuvent traverser la pierre et la matière sans les détériorer. La mission Scanpyramids a déployé plusieurs détecteurs de muons dans la pyramide. Plus il y a de matière, moins il y a de muons et inversement moins il y a de matière, plus il y a de muons. A l'aide de capteurs on a pu mesurer la concentration de muons et on a découvert une forte concentration de muons dans un grand vide, donc l'existence d'une cavité d'au moins 30 m de long.

Construction de la pyramide
C'est un grand mystère! Aucune trace, aucun écrit de l'époque ne subsistent. Comment plusieurs millions de blocs de pierre pesant chacun plusieurs tonnes ont pu être élevés pour construire cette pyramide? Voici les trois théories les plus connues:

La théorie machiniste. Selon Pierre Crozat, on utilisait des machines (des leviers) pour faire grandir une petite pyramide initiale par accrétion de pyramides successives pour obtenir la pyramide qui accueillera le Pharaon à sa mort.

La pyramide a été bâtie en pierres réagglomérées. Selon Joseph Davidovits, plutôt que de tailler et traîner des énormes bloc massifs sur des rampes, on fabriquait sur place de la pierre réagglomérée c'est-à-dire une pierre calcaire naturelle traitée comme du béton.

La théorie de Jan-Pierre Houdin est la plus crédible. Il a fallu 23 ans, jusqu'à la mort du Roi, pour élever la pyramide. Une rampe extérieure a d'abord été construite afin de monter les blocs de pierre jusqu'au niveau de la base de la chambre du Roi, soit jusqu'à 43 m de hauteur. Au delà, la rampe extérieure devrait être beaucoup trop longue et de pente beaucoup trop forte pour monter les blocs jusqu'au sommet. Jean-Pierre Houdin avance l'hypothèse de la construction d'une rampe intérieure en forme de spirale composée de segments rectilignes raccordés à angle droit.

Je n'ai fait qu'effleurer bien des problèmes! Les pyramides d'Egypte resteront toujours aussi mystérieuses, nombreux seront les archéologues qui continueront à les étudier pendant encore des siècles!

Si vous voulez continuer ce beau voyage en Egypte, vous pourriez peut-être lire les deux articles de mon blog:
            Promenade sur le Nil     du 29/12/2015
            Le papyrus d'Ani           du 24/02/2015

Bon voyage et bonne lecture!.....

Les galaxies

Nous voulons toujours aller plus loin, la recherche scientifique est insatiable. Après avoir envoyé des hommes sur la lune nous avons envoyé des sondes sur les planètes tournant autour du Soleil, nous avons ensuite découvert des milliers d'exoplanètes, planètes tournant autour d'une étoile de notre galaxie. Mais cela ne suffit pas! Il y  a des centaines de milliards de galaxies! Nous chercherons encore des exoplanètes dans ces galaxies dans l'espoir, toujours, de trouver une vie extraterrestre.

Qu'est-ce qu'une galaxie?

C'est un assemblage de milliards d'étoiles, de gaz, de poussières cosmiques et de matière noire, sorte de cocon qui maintient les étoiles à l'intérieur de la galaxie. De plus, un trou noir super massif dans lequel tombent des étoiles se trouverait en son centre.

Parmi les découvreurs de galaxies, nous ne citerons que le plus célèbre, Edwin Hubble (1889-1953), astronome américain qui montra dans les années 1920 qu'il existait d'autres galaxies que la nôtre et fit la découverte de la fameuse loi qui porte son nom sur l'expansion de l'Univers: les galaxies s'éloignent les unes des autres à une vitesse proportionnelle à leur distance.

Il existe, en gros, quatre types de galaxies:

Les galaxies spirales

La galaxie du Tourbillon

Dans une galaxie spirale les bras lumineux contenant plusieurs milliards d'étoiles s'enroulent autour du bulbe (renflement central) en formant des spirales.
Dans certains planétariums et musées on vend des cartes en relief de148 mm x148 mm de cette magnifique galaxie du Tourbillon (appelée en anglais Whirlpool Galaxy).                    
Cette photo a été prise par le télescope spatial Hubble. 

La Voie Lactée

Ci-contre notre galaxie (appelée Voie Lactée ou Galaxie avec un G majuscule). C'est une galaxie spirale barrée, les bras spiraux émergent de la barre blanche contenant des milliards d'étoiles.

Nous, les humains, nous sommes dans le petit point jaune qui représente le soleil avec ses planètes, sur le bras d'Orion.
Ce n'est pas une photo mais une simulation effectuée par de très gros ordinateurs utilisant nos observations.
Vue du sol, la Voie Lactée, dans un ciel dégagé sans pollution lumineuse, apparaît sous la forme d'une traînée laiteuse.

Les galaxies elliptiques

Galaxie elliptique NGC 1132 prise par le télescope spatial Hubble

Elles ont la forme d'ellipsoïdes (ballons de rugby) plus ou moins allongés

Les galaxies lenticulaires

Ce sont des intermédiaires entre les galaxies elliptiques et les galaxies spirales, le bulbe en forme de lentille est dénué de bras spiraux.

Les galaxies irrégulières

Elles ont un aspect difforme. Ci-contre la galaxie irrégulière NGC 4214. Dans les zones brillantes, se forment beaucoup d'étoiles chaudes de formation récente.

Quelques chiffres

Si vous n'aimez pas les chiffres, et je le comprends fort bien (on peut contempler les étoiles, les galaxies, l'Univers, sans aimer ces calculs), vous pouvez ne pas lire ce qui suit.

L'année-lumière

Cette union insolite des mots année et lumière désigne non pas un temps comme on pourrait le croire mais une distance.
L'année-lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1 an. Calculons cette distance.
Nous allons faire un calcul écrit en italique, à la portée de tout le monde, que vous pourrez suivre si vous ne lisez pas trop vite cet article et si vous faites un tout petit effort. Dans le cas contraire, laissez de côté ce calcul et notez seulement le résultat en caractères gras:

La vitesse de la lumière dans le vide est une constante universelle fixée exactement à 299 792 458 m/s (300 000 km/s en arrondissant) c'est-à-dire qu'en une seconde la lumière parcourt dans le vide 299 792 458 m. Donc si l'on multiplie le nombre de secondes qu'il y a dans une année par 299 792 458 m nous aurons la distance correspondant à une année-lumière.
Rappelons qu'une année contient 365,25 jours (en tenant compte de l'année bissextile), un jour contient 24 heures, une heure contient 60 minutes et  une minute contient 60 secondes. Donc dans une année il y a:
                                                365,25 x 24 x 60 x 60 secondes
Une année-lumière est donc égale à:
                                                299 792 458 x 365,25 x 24 x 60 x 60 m
soit en arrondissant:

                                                9 460 milliards de km 

Cette distance est énorme! C'est pourquoi au lieu de manipuler des milliards de km il est plus commode de calculer, en Astronomie, les distances en années-lumière. Les nombres obtenus sont  beaucoup plus simples.

La Galaxie
Notre galaxie ou Voie Lactée a un diamètre d'environ 100 000 années-lumière. Elle contient entre 100 et 200 milliards d'étoiles dont le Soleil.

La galaxie d'Andromède
C'est une galaxie spirale, la galaxie la plus proche de nous, à environ 2,5 millions d'années-lumière. Cela signifie que la lumière venant de cette galaxie et qui  nous arrive maintenant dans nos télescopes ou nos lunettes est partie de la galaxie il y a 2,5 millions d'années.
Etant relativement proches, notre galaxie et la galaxie d'Adromède, sous l'effet de la gravitation, s'attirent, se rapprochent. Cette dernière fonce dans la direction de la Voie Lactée à la vitesse de 400 000 km/h. La collision se ferait dans 4 milliards d'années environ.
La galaxie d'Andromède a un diamètre d'environ 140 000 années-lumière.Elle contient environ mille milliards d'étoiles.


Les galaxies naines
Ce sont de petites galaxies de diamètre quelques milliers d'années-lumière et contenant un nombre de l'ordre de 10 milliards d'étoiles.
Elles gravitent souvent autour de galaxies plus importantes.

Ci-contre la galaxie d'Andromède accompagnée de ses deux galaxies satellites (naines elliptiques).












Je m'arrête là, car j'ai bien peur de vous donner le vertige!