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jeudi 10 décembre 2009
samedi 20 septembre 2008
Des ballons pour Mars ?
Mai 1992
La créature s'ébroue, en danger mortel sous l'aube naissante. Une brassée d'air évente ses replis livides. Feulement d'un parachute que l'on rudoie. Va-t-elle crever là ? Expirer sous les ruades du vent ? A ses pieds, dans la plaine de Chryse, le cobra de métal est coincé entre les rochers. Il la retient, piège mortel. Le soleil est trop haut, bientôt sa peau va éclater. Elle tire, tire encore. Jusqu'à ce tourbillon improbable, miséricorde de poussière, qui la libère. Dans un ciel blanc d'étoiles, la méduse de mylar s'élève enfin. Emportant son boulet de titane et d'électronique.
"Elle décolle". Au centre de contrôle de Toulouse, les ingénieurs sont atteints d'un rire nerveux. Le stress s'évacue. A l'instant, les écrans des ordinateurs viennent de s'éveiller pour offrir des centaines de données. Les imprimantes crépitent, livrent les renseignements atmosphériques : température, pression, vitesse du vent. Signe que le ballon vient de quitter le sol martien pour un nouveau vol. A la clef, une journée entière de survol de la planète rouge. Avec sa fournée de trouvailles et de découvertes.
"Non, ce n'est pas un rêve. Le ballon que nous préparons sera effectiment un être étrange, s'envolant le jour pour survoler Mars et se posant la nuit, pour ausculter le sol et les entrailles de la planète, à l'aide des instruments contenus dans sa queue". Christian Tarrieu, responsable du projet des ballons martiens, au Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) de Toulouse, vit depuis quatre ans aux heures de cette créature de fiction. En fait il est l'heureux père de deux monstres hybrides. Deux jumeaux, ballons et serpents à la fois, puisque la mission sera doublée, pour plus de sûreté. Des créatures de vent et de technologie, qui jongleront en 1997 avec les lois martiennes pour nous livrer le maximum de renseignements sur ce monde secret et quasiment inconnu. "Ils sont prèts à être réalisés, les études sont quasiment terminées", poursuit l'ingénieur. En fait, le vrai problème pour les explorateurs gonflables du CNES est aujourd'hui de s'assurer de la partance de leur train spatial pour Mars. Les difficultés économiques et politiques de la CEI ont évidemment précipité les organismes spatiaux de l'ex-URSS dans une série de turbulences et d'incertitudes. Et le maître d'oeuvre de l'opération demande à ses partenaires étrangers de mettre la main à la poche pour assurer la survie de l'opération. Cela paraît probable. Les scientifiques sont optimistes et c'est toujours à bord de fusées Proton que les ballons français doivent décoller vers Mars, en 1996.
L'idée est de Jacques Blamont. Cette "figure" du CNES, depuis trente ans court les colloques et les réunions de travail avec des dessins de ballons pleins la tête. Pour ce fils spirituel de Pilâtre de Rosier, le ballon est l'arme absolue pour explorer les planètes dotées de la moindre parcelle d'atmosphère. Infiniment moins cher qu'un véhicule tout-terrain, capable de changer d'altitude et de franchir des barres montagneuses, l'aérostat peut aussi emporter une palette d'outils scientifiques sur des distances considérables.
La preuve en a été faite en 1985 dans l'atmosphère de Vénus, quand les sondes soviétiques Vega y gonflèrent les deux premier ballons d'exploration atmosphérique, d'inspiration française. Le bilan, fut toutefois mitigé. "Parce que les Soviétiques n'avaient pas tenu compte de tous nos conseils", commente un chercheur français.
Cette fois, pour Mars, les ingénieurs du CNES et de Zodiac peaufinent des ballons qui vont au bout de leurs idées.
"Le problème n'est pas simple car s'il est vrai que Mars a une atmosphère, elle nous est très mal connue, et y envoyer voguer des ballons demande quelques décisions délicates", souligne Christian Tarrieu.
Pour commencer, les chercheurs de la Nasa, de l'Institut de Sciences Spatiales de Moscou (IKI) et du CNES ont demandé à des superordinateurs de digérer toutes les données connues sur ce monde hostile, pour établir des cartes météorologiques de la planète rouge. Ils n'ont pas été déçus. Dans ce monde de glace, les températures oscillent entre moins 50 et moins 100 degrés C, et les vents saturés de poussières rouges atteignent aisément 70 km/h, quand ils ne déferlent pas en tornades de 200 km/h ! Envoyer des baudruches de 45 mètres de hauteur et 12 mètres de diamètre gonflées à l'hélium se promener dans cette ambiance, entre des reliefs qui peuvent dépasser 20 km d'altitude, demande pour le moins d'adapter les coutumes de l'aérostation.
A commencer par le matériau, puisque les ballons terrestres réalisés en polyéthylène craqueraient sous le seul effet du froid. On a donc opté pour le Mylar, un film plastique translucide de DuPont de Nemours, dont l'épaisseur de 6 millièmes de millimètres a été calculée pour réduire le poids et l'encombrement du balon. Cette matière, dont on a testé le dépliage sans rupture sous un viaduc, a aussi été longuement étudiée pour pouvoir se réchauffer sous le soleil. C'est ce "chauffage" naturel par les infra-rouges qui provoquera la dilatation de l'hélium le jour, et le décollage matinal de notre ballon-lézard, pour un vol entre 2 et 4 km d'altitude. Le soir, avec le rafraichissement apporté par l'ombre, le ballon se dégonfle et se pose en douceur.
Ce n'est pas tout. Pliée, la baudruche devra tenir dans un "camembert" de 35 cm de hauteur, d'où elle sera finalement extraite par un système de fils cassants, qui lui permettront de se gonfler à la seule vitesse idéale pour éviter sa rupture : 300 secondes.
Car évidemment, le gonflement par l'hélium des ballons aura lieu pendant la descente des sondes martiennes vers le sol. Un scénario que l'on imagine d'une aisance inouïe, verouillé au quart de seconde.
Les créatures sont éveillées vers 10.000 d'altitude. Sorties de leurs cocons, elles se boursouflent en quelques minutes, toujours sous la protection des parachutes qui freinent la descente de leurs mères. L'opération terminée, les bouteilles vides sont larguées, et la chute continue, dans le sillage d'un bouclier de protection. Quand celui-ci percute le sol, au bout d'un filin de 400 mètres, le cordon ombilical se rompt. Chaque bulle est alors libre. De sa nacelle elle déploie encore le "guiderope", cette queue de titane de 7 mètres de long, qui trainera sur le sol la nuit. Un appendice reptilien fait d'une vingtaine de cylindres reliés par des cardans, et qui sera soumis à toutes les embardées du ballon, à des chocs extrèmement violents contre les rochers. Bardé d'équipements scientifiques, d'une électronique réchauffée par des piles, et notamment d'un radar capabe de fouiller le sol martien à un km de profondeur, cet ustensile "renifleur" permettra peut-être enfin de savoir combien il y a d'eau sur Mars.
C'est le grand mystère de notre cousine pourpre. Car on subodore que jadis, une atmosphère chaude et moite faisait ruisseler des torrents clairs sur les montagnes. Les indices ? Des traces de rivières, d'érosion, de canyons que l'on croirait terrestres. Ou est passée cette eau ? Evaporée, peut-être, en partie. Mais aussi enfouie, gelée, pense-t-on. Formant avec la poussière un pergélisol, un soc gelé à moins 60 degrés en moyenne.
Le radar du guiderope permettra peut-être d'étudier cette eau. Et de savoir si un jour, des projets délirants comme d'aller "ensemencer" la planète rouge pourraient se réaliser.
Dans le doute, nos sondes martiennes seront soigneusement stérilisées avant le décollage. Histoire d'éviter toute contamination sauvage de ce sol inviolé par des virus ou des germes terriens. On ne sait jamais. Avouez que le comble serait de découvrir dans quelques décennies que une vie malencontreusement importée par les hommes, aux alentours de l'an 2.000.
La créature s'ébroue, en danger mortel sous l'aube naissante. Une brassée d'air évente ses replis livides. Feulement d'un parachute que l'on rudoie. Va-t-elle crever là ? Expirer sous les ruades du vent ? A ses pieds, dans la plaine de Chryse, le cobra de métal est coincé entre les rochers. Il la retient, piège mortel. Le soleil est trop haut, bientôt sa peau va éclater. Elle tire, tire encore. Jusqu'à ce tourbillon improbable, miséricorde de poussière, qui la libère. Dans un ciel blanc d'étoiles, la méduse de mylar s'élève enfin. Emportant son boulet de titane et d'électronique.
"Elle décolle". Au centre de contrôle de Toulouse, les ingénieurs sont atteints d'un rire nerveux. Le stress s'évacue. A l'instant, les écrans des ordinateurs viennent de s'éveiller pour offrir des centaines de données. Les imprimantes crépitent, livrent les renseignements atmosphériques : température, pression, vitesse du vent. Signe que le ballon vient de quitter le sol martien pour un nouveau vol. A la clef, une journée entière de survol de la planète rouge. Avec sa fournée de trouvailles et de découvertes.
"Non, ce n'est pas un rêve. Le ballon que nous préparons sera effectiment un être étrange, s'envolant le jour pour survoler Mars et se posant la nuit, pour ausculter le sol et les entrailles de la planète, à l'aide des instruments contenus dans sa queue". Christian Tarrieu, responsable du projet des ballons martiens, au Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) de Toulouse, vit depuis quatre ans aux heures de cette créature de fiction. En fait il est l'heureux père de deux monstres hybrides. Deux jumeaux, ballons et serpents à la fois, puisque la mission sera doublée, pour plus de sûreté. Des créatures de vent et de technologie, qui jongleront en 1997 avec les lois martiennes pour nous livrer le maximum de renseignements sur ce monde secret et quasiment inconnu. "Ils sont prèts à être réalisés, les études sont quasiment terminées", poursuit l'ingénieur. En fait, le vrai problème pour les explorateurs gonflables du CNES est aujourd'hui de s'assurer de la partance de leur train spatial pour Mars. Les difficultés économiques et politiques de la CEI ont évidemment précipité les organismes spatiaux de l'ex-URSS dans une série de turbulences et d'incertitudes. Et le maître d'oeuvre de l'opération demande à ses partenaires étrangers de mettre la main à la poche pour assurer la survie de l'opération. Cela paraît probable. Les scientifiques sont optimistes et c'est toujours à bord de fusées Proton que les ballons français doivent décoller vers Mars, en 1996.
L'idée est de Jacques Blamont. Cette "figure" du CNES, depuis trente ans court les colloques et les réunions de travail avec des dessins de ballons pleins la tête. Pour ce fils spirituel de Pilâtre de Rosier, le ballon est l'arme absolue pour explorer les planètes dotées de la moindre parcelle d'atmosphère. Infiniment moins cher qu'un véhicule tout-terrain, capable de changer d'altitude et de franchir des barres montagneuses, l'aérostat peut aussi emporter une palette d'outils scientifiques sur des distances considérables.
La preuve en a été faite en 1985 dans l'atmosphère de Vénus, quand les sondes soviétiques Vega y gonflèrent les deux premier ballons d'exploration atmosphérique, d'inspiration française. Le bilan, fut toutefois mitigé. "Parce que les Soviétiques n'avaient pas tenu compte de tous nos conseils", commente un chercheur français.
Cette fois, pour Mars, les ingénieurs du CNES et de Zodiac peaufinent des ballons qui vont au bout de leurs idées.
"Le problème n'est pas simple car s'il est vrai que Mars a une atmosphère, elle nous est très mal connue, et y envoyer voguer des ballons demande quelques décisions délicates", souligne Christian Tarrieu.
Pour commencer, les chercheurs de la Nasa, de l'Institut de Sciences Spatiales de Moscou (IKI) et du CNES ont demandé à des superordinateurs de digérer toutes les données connues sur ce monde hostile, pour établir des cartes météorologiques de la planète rouge. Ils n'ont pas été déçus. Dans ce monde de glace, les températures oscillent entre moins 50 et moins 100 degrés C, et les vents saturés de poussières rouges atteignent aisément 70 km/h, quand ils ne déferlent pas en tornades de 200 km/h ! Envoyer des baudruches de 45 mètres de hauteur et 12 mètres de diamètre gonflées à l'hélium se promener dans cette ambiance, entre des reliefs qui peuvent dépasser 20 km d'altitude, demande pour le moins d'adapter les coutumes de l'aérostation.
A commencer par le matériau, puisque les ballons terrestres réalisés en polyéthylène craqueraient sous le seul effet du froid. On a donc opté pour le Mylar, un film plastique translucide de DuPont de Nemours, dont l'épaisseur de 6 millièmes de millimètres a été calculée pour réduire le poids et l'encombrement du balon. Cette matière, dont on a testé le dépliage sans rupture sous un viaduc, a aussi été longuement étudiée pour pouvoir se réchauffer sous le soleil. C'est ce "chauffage" naturel par les infra-rouges qui provoquera la dilatation de l'hélium le jour, et le décollage matinal de notre ballon-lézard, pour un vol entre 2 et 4 km d'altitude. Le soir, avec le rafraichissement apporté par l'ombre, le ballon se dégonfle et se pose en douceur.
Ce n'est pas tout. Pliée, la baudruche devra tenir dans un "camembert" de 35 cm de hauteur, d'où elle sera finalement extraite par un système de fils cassants, qui lui permettront de se gonfler à la seule vitesse idéale pour éviter sa rupture : 300 secondes.
Car évidemment, le gonflement par l'hélium des ballons aura lieu pendant la descente des sondes martiennes vers le sol. Un scénario que l'on imagine d'une aisance inouïe, verouillé au quart de seconde.
Les créatures sont éveillées vers 10.000 d'altitude. Sorties de leurs cocons, elles se boursouflent en quelques minutes, toujours sous la protection des parachutes qui freinent la descente de leurs mères. L'opération terminée, les bouteilles vides sont larguées, et la chute continue, dans le sillage d'un bouclier de protection. Quand celui-ci percute le sol, au bout d'un filin de 400 mètres, le cordon ombilical se rompt. Chaque bulle est alors libre. De sa nacelle elle déploie encore le "guiderope", cette queue de titane de 7 mètres de long, qui trainera sur le sol la nuit. Un appendice reptilien fait d'une vingtaine de cylindres reliés par des cardans, et qui sera soumis à toutes les embardées du ballon, à des chocs extrèmement violents contre les rochers. Bardé d'équipements scientifiques, d'une électronique réchauffée par des piles, et notamment d'un radar capabe de fouiller le sol martien à un km de profondeur, cet ustensile "renifleur" permettra peut-être enfin de savoir combien il y a d'eau sur Mars.
C'est le grand mystère de notre cousine pourpre. Car on subodore que jadis, une atmosphère chaude et moite faisait ruisseler des torrents clairs sur les montagnes. Les indices ? Des traces de rivières, d'érosion, de canyons que l'on croirait terrestres. Ou est passée cette eau ? Evaporée, peut-être, en partie. Mais aussi enfouie, gelée, pense-t-on. Formant avec la poussière un pergélisol, un soc gelé à moins 60 degrés en moyenne.
Le radar du guiderope permettra peut-être d'étudier cette eau. Et de savoir si un jour, des projets délirants comme d'aller "ensemencer" la planète rouge pourraient se réaliser.
Dans le doute, nos sondes martiennes seront soigneusement stérilisées avant le décollage. Histoire d'éviter toute contamination sauvage de ce sol inviolé par des virus ou des germes terriens. On ne sait jamais. Avouez que le comble serait de découvrir dans quelques décennies que une vie malencontreusement importée par les hommes, aux alentours de l'an 2.000.
jeudi 17 juillet 2008
Ariane 5
janvier 1994
"Tout ça, c'est plus grand que Paris", lâche un technicien, son regard rivé sur un horizon défoncé à coups de Caterpillar.
A vol de fusée, nous sommes à plus de 6.000 km d'Europe. Champignon de béton, fourmilière de métal, le Centre Spatial Guyanais de Kourou est fébrile. Malgré les cataractes que déverse à l'envi le ciel équatorial, et les coups de masse du soleil, la nouvelle base de lancement, la troisième du site, est prète. Sur plus de deux mille hectares, le surnaturel a surgi de l'esprit des hommes.
Salles de contrôle, site d'intégration, usines de poudre et d'hydrogène ont poussé au milieu de la latérite sanguine. Les plus beaux, les plus orgueilleux bâtiments qui aient jamais fait face à la forêt gluante. A Petit Saut, on a noyé d'un barrage toute une vallée de la forêt. Ses turbines sont chargées de gaver d'électricité une Guyane en explosion économique, dans le sillage du Centre Spatial.
A quelques minutes des tôles tordues et déjà rouillées du pas de tir des fusées françaises "Véronique", héroïnes oubliées des années 60, l'"Ensemble de Lancement numéro3" est un écrin appétissant, mais encore vide. Kourou attend Ariane 5.
La fusée géante qui mettra l'Europe sur la même orbite que les Etats-Unis et la Russie, est annoncée. Un premier exemplaire de test vient d'être assemblé en France, à "Ariane City", le gigantesque établissement de l'Aérospatiale des Mureaux, près de Paris. Le transport de cette version d'essai de la machine aura lieu au printemps à travers les flots de l'Atlantique, pour qu'elle vienne se frotter aux installations de la base. Assemblage complet du lanceur dans le bâtiment de 90 mètres de hauteur, transport sur la gigantesque table d'acier de 900 tonnes, mise à feu du moteur sur le site....
Et la fourmilière de Guyane de jubiler encore un peu davantage, à cette idée... A propos, c'est pour quand, le vol inaugural de la reine Ariane ?
A Kourou, ne guettez pas ces mots sur les lèvres. De l'ingénieur au dernier des manutentionnaires, l'événement n'est connu que par son nom de code : "V 501". On vous révèlera alors que cette ascension-là est inscrite au calendrier en octobre 1995. C'est à dire demain, pour les gens de l'industrie de l'espace.
Une proximité qui ne gène guère le chapelet routinier des missions Ariane 4. Les différentes versions de l'actuel cheval de bataille de l'Europe spatiale déchirent quasiment tous les mois le ciel, du côté de l'île du Diable. Une mélopée, qui dépose dans le noir de l'espace ses fardeaux de satellites et d'autres missions orbitales.
Mais depuis peu d'autres hurlements se sont joints à ces rugissements-là. Des sons d'une violence inouïe, qui dans la forêt font détaler les tatous et trembler jusqu'aux "tayis", les grands ébéniers au bois si dur.
C'est que les techniciens de l'Agence Spatiale Européenne, du CNES, de l'Aérospatiale et des autres partenaires européens sont déjà au chevet des moteurs surpuissants de leur nouvelle créature.
A deux reprises, les propulseurs à poudre, ceux que l'on assemblera à Kourou pour gagner en souplesse et en sûreté de réalisation, ont délivré leur fournaise. Dans une fosse géante de 60 mètres, leurs flammes de 600 tonnes de poussée ont fait rougir la pierre à plus de 3.000 degrés. Fait grincer les dix mille tonnes du socle d'acier et de béton qui les clouaient au sol... De furieux pétards , dont sera flanquée de part et d'autre la géante.
Mais gare : au moindre défaut, ces engins-là se transformeraient en feux d'artifice... Les Européens n'ont qu'à se souvenir du dramatique accident de la navette américaine Challenger.
"Nous procédons à des essais fouillés. Tout s'est bien déroulé pendant les deux premiers, mais sur une troisième version du propulseur nous avons détecté quelques anomalies sur la structure des blocs de poudre. Nous sommes en train de modifier notre mode de coulage de ces élements, pour corriger l'imperfection, et les tests reprendront dans les prochains mois", explique Jacques Durand, responsable du programme Ariane 5à l'Agence Spatiale Européenne.
Avec ces deux paquets de dynamite de trente mètres de haut, et un propulseur central à hydrogène et oxygène liquide (moteur Vulcain), Ariane 5 affichera au décollage une poussée de plus de 1.300 tonnes. A comparer avec les 468 tonnes que crache la plus puissante des Ariane actuelles.
Largement de quoi arracher du sol, donc, les 740 tonnes de la nouvelle fusée. Mais les propulseurs à poudre, s'ils sont capables de séparer Ariane et son plancher d'acier, ne sont que des "turbos" d'un principe sommaire. Ils ne fonctionnent que durant les 130 secondes de la première phase du vol. A l'épuisement de la poudre, vers 60 km dans l'azur, les deux tubes latéraux sont ejectés, puis récupérés en mer, pour examen des enveloppes...
Le moteur central, le Vulcain, devra faire en solo le reste du boulot, assurant la lourde tâche de pousser Ariane vers l'orbite. Et cela pendant plus de dix minutes.
C'est lui qui fait perler la sueur au front des ingénieurs. Sur plusieurs des cinq échecs d'Ariane, c'est une version moins puissante de ce type de moteur qui était en cause... Manque de préparation, de soins, d'essais ? Cette fois, pas question de louper la marche. Vulcain est passé au crible depuis des années déjà, sur les bancs d'essais de Lampoldshausen, en RFA, et à la SEP de Vernon (Eure). Au total, plus de 400 répetitions de mise à feu, de combustion, de tenue en puissance et en durée sont prévus. A chaque fois, l'engin sera passé au crible.
Il faut dire qu'engouffrer 25 tonnes d'hydrogène liquide et 130 tonnes d'oxygène liquide en l'espace de dix minutes dans des tubulures et des injecteurs, augmenter leur température de plusieurs centaines de degrés, les libérer sous forme de gaz, assurer la combustion harmonieuse de ce mélange explosif, et tout cela pour en extraire une poussée de plus de 100 tonnes est une alchimie qui peut faire haleter plus d'un spécialiste.
En octobre 1995, pendant les dix minutes de colère du premier Vulcain, le temps du Centre Spatial sera devenu l'eau épaisse qui goutte à goutte suinte des arbres.... Dix années de travail, un programme de 33 milliards de francs seront suspendus au fonctionnement de centaines de tuyauteries, pompes, turbo-pompes, à une centaine de kilomètres plus haut, dans le vide du cosmos...
Dans le centre de contrôle de Kourou, , ce sont les pulsations cardiaques des responsables, des techniciens de vol que l'on devrait mettre sous surveillance : au début des vols d'Ariane, un membre de l'équipe est décédé au cours d'un lancement, sous l'émotion...
Cette orgie de moteurs dopés et d'ergols (les carburants) stockés à bord suffit à dresser le portrait robot de la géante européenne : une croqueuse d'énergie.
Normal, donc, que la masse totale des combustibles l'emporte la balance : sur 740 tonnes au décollage, une Ariane 5 est faite de 470 tonnes de poudre (propulseurs latéraux), de 155 tonnes d'oxygène et d'hydrogène, de 10 tonnes d'ergols stockables pour la mise en place finale des satellites en orbite...
Soit 630 tonnes d'explosifs... Restent à peine105 tonnes pour la structure, les enveloppes des réservoirs, l'électronique, les satellites....
De fait, l'irruption de ce poids lourd du transport spatial au sein de l'écurie des fusées européennes fera l'effet d'un coup de semonce international.
Ariane 5, capable d'emporter 50 % de charge de plus en orbite (6.800 kg vers l'orbite géostationnaire, à 36.000 km d'altitude), avec une fiabilité relevée à 99 % et une baisse des coûts de lancement d'au moins 10 % sera l'aboutissement d'une incroyable aventure. Celle des politiques et industriels européen, des ingénieurs et des techniciens du vieux continent, qui en l'espace de vingt années, sont venus damer le pion de leurs concurrents sur le terrain de jeu préféré des "grands".
Les chiffres sont éloquents. Arianespace, l'entreprise chargée de vendre la fusée européenne sur le marché mondial possède aujourd'hui le plus beau carnet de commandes de la planète : trente sept satellites à lancer, pour un montant approchant les 17 milliards de francs. Ce qui signifie aussi que plus de la moitié du marché mondial de lancement de satellites civils est aujourd'hui entre les mains des Européens.
"Si nous voulons conserver une telle place, face à une concurrence de plus en plus vive, nous devons faire des efforts, et Ariane 5, c'est l'illustration de cette démarche, mais aussi l'aboutissement de la logique européenne du transport spatial", décode Jacques Durand.
Est-ce tout ?
Il y a encore quelques mois, les bureaux d'études astronautiques européens planchaient sur une mini-navette spatiale européenne, Hermès, dont on disait qu'Ariane V devrait pouvoir l'emporter vers l'espace. La croisière des Européens vers les étoiles avait trouvé sa nef, capables d'emporter des passagers vers des stations orbitales internationales, et pourquoi pas, européenne...
Ce projet a été réduit en cendres, atomisé. Sous l'effet des restrictions budgétaires imposées par divers Etats membres de l'Agence.
De cette aventure il reste pourtant à Ariane quelques restes. A commencer par un joli programme de développement de ses performances, qui doivent évoluer au fil des ans pour rejoindre ce qui aurait constitué un idéal pour mettre en orbite une navette lourdement chargée de fret.
Mais aussi, et surtout, une fiabilité imposée. La machine à lancer Hermès se devait d'assurer le sécurité de ses équipages, et viser un taux d'échec très faible, dès la conception du projet. Cet atout-là, Ariane V le conserve, intact...
Comment s'étonner alors que les féconds esprits de l'agence spatiale aient présenté récemment au choix de leurs décideurs politiques une nouvelle panoplie d'outils destinés à assurer à l'Europe la possibilité d'envoyer des astronautes en orbite ?
Moins couteux que le projet Hermès, beaucoup plus légere, la "capsule" CTV (véhicule de transfert d'équipage) offre ainsi d'emporter (et de ramener sur Terre) quatre personnes, avec quelques bagages, mais aussi de procéder à quelques expériences en orbite. Un retour aux capsules Apollo ou Soyouz, diront les fatalistes. Une sorte de compromis entre le carosse Hermès et la citrouille que constituerait le fait de devoir rester au sol, répondent les initiateurs du projet...
"Son principal avantage est de parfaitement s'insérer entre les moyens lourds des Américains, avec leur grosse navette, et ceux des Russes, avec leurs capsules sans fret", explique Jean-Jacques Dordain, responsable de la stratégie et la politique internationale à l'ESA.
Le petit CTV serait complété par un véhicule automatique de transfert (ATV), capable de livrer des charges à des stations orbitales, et de soutenir le CTV en orbite. Autres accessoires que l'on trouve dans ce mini-programme : un bras-robot pour pouvoir travailler dans l'espace, ainsi qu'une combinaison spatiale, développée en partenariat avec la Russie, et qui doterait astronautus Europeanus d'une autonomie de 7 heures.
C'est mesquin ?
Pour certains, c'est encore trop. Mais pour les ingénieurs et les politiques, c'est suffisant pour entretenir, à tarif raboté, la flamme des industriels européens pour l'espace.
C'est un ticket qui devrait aussi leur permettre de participer à d'éventuelles réalisations de stations orbitales internationales.
Et pourquoi pas, pour nous autres piétons, de continuer à rêver, encore, un peu...
"Tout ça, c'est plus grand que Paris", lâche un technicien, son regard rivé sur un horizon défoncé à coups de Caterpillar.
A vol de fusée, nous sommes à plus de 6.000 km d'Europe. Champignon de béton, fourmilière de métal, le Centre Spatial Guyanais de Kourou est fébrile. Malgré les cataractes que déverse à l'envi le ciel équatorial, et les coups de masse du soleil, la nouvelle base de lancement, la troisième du site, est prète. Sur plus de deux mille hectares, le surnaturel a surgi de l'esprit des hommes.
Salles de contrôle, site d'intégration, usines de poudre et d'hydrogène ont poussé au milieu de la latérite sanguine. Les plus beaux, les plus orgueilleux bâtiments qui aient jamais fait face à la forêt gluante. A Petit Saut, on a noyé d'un barrage toute une vallée de la forêt. Ses turbines sont chargées de gaver d'électricité une Guyane en explosion économique, dans le sillage du Centre Spatial.
A quelques minutes des tôles tordues et déjà rouillées du pas de tir des fusées françaises "Véronique", héroïnes oubliées des années 60, l'"Ensemble de Lancement numéro3" est un écrin appétissant, mais encore vide. Kourou attend Ariane 5.
La fusée géante qui mettra l'Europe sur la même orbite que les Etats-Unis et la Russie, est annoncée. Un premier exemplaire de test vient d'être assemblé en France, à "Ariane City", le gigantesque établissement de l'Aérospatiale des Mureaux, près de Paris. Le transport de cette version d'essai de la machine aura lieu au printemps à travers les flots de l'Atlantique, pour qu'elle vienne se frotter aux installations de la base. Assemblage complet du lanceur dans le bâtiment de 90 mètres de hauteur, transport sur la gigantesque table d'acier de 900 tonnes, mise à feu du moteur sur le site....
Et la fourmilière de Guyane de jubiler encore un peu davantage, à cette idée... A propos, c'est pour quand, le vol inaugural de la reine Ariane ?
A Kourou, ne guettez pas ces mots sur les lèvres. De l'ingénieur au dernier des manutentionnaires, l'événement n'est connu que par son nom de code : "V 501". On vous révèlera alors que cette ascension-là est inscrite au calendrier en octobre 1995. C'est à dire demain, pour les gens de l'industrie de l'espace.
Une proximité qui ne gène guère le chapelet routinier des missions Ariane 4. Les différentes versions de l'actuel cheval de bataille de l'Europe spatiale déchirent quasiment tous les mois le ciel, du côté de l'île du Diable. Une mélopée, qui dépose dans le noir de l'espace ses fardeaux de satellites et d'autres missions orbitales.
Mais depuis peu d'autres hurlements se sont joints à ces rugissements-là. Des sons d'une violence inouïe, qui dans la forêt font détaler les tatous et trembler jusqu'aux "tayis", les grands ébéniers au bois si dur.
C'est que les techniciens de l'Agence Spatiale Européenne, du CNES, de l'Aérospatiale et des autres partenaires européens sont déjà au chevet des moteurs surpuissants de leur nouvelle créature.
A deux reprises, les propulseurs à poudre, ceux que l'on assemblera à Kourou pour gagner en souplesse et en sûreté de réalisation, ont délivré leur fournaise. Dans une fosse géante de 60 mètres, leurs flammes de 600 tonnes de poussée ont fait rougir la pierre à plus de 3.000 degrés. Fait grincer les dix mille tonnes du socle d'acier et de béton qui les clouaient au sol... De furieux pétards , dont sera flanquée de part et d'autre la géante.
Mais gare : au moindre défaut, ces engins-là se transformeraient en feux d'artifice... Les Européens n'ont qu'à se souvenir du dramatique accident de la navette américaine Challenger.
"Nous procédons à des essais fouillés. Tout s'est bien déroulé pendant les deux premiers, mais sur une troisième version du propulseur nous avons détecté quelques anomalies sur la structure des blocs de poudre. Nous sommes en train de modifier notre mode de coulage de ces élements, pour corriger l'imperfection, et les tests reprendront dans les prochains mois", explique Jacques Durand, responsable du programme Ariane 5à l'Agence Spatiale Européenne.
Avec ces deux paquets de dynamite de trente mètres de haut, et un propulseur central à hydrogène et oxygène liquide (moteur Vulcain), Ariane 5 affichera au décollage une poussée de plus de 1.300 tonnes. A comparer avec les 468 tonnes que crache la plus puissante des Ariane actuelles.
Largement de quoi arracher du sol, donc, les 740 tonnes de la nouvelle fusée. Mais les propulseurs à poudre, s'ils sont capables de séparer Ariane et son plancher d'acier, ne sont que des "turbos" d'un principe sommaire. Ils ne fonctionnent que durant les 130 secondes de la première phase du vol. A l'épuisement de la poudre, vers 60 km dans l'azur, les deux tubes latéraux sont ejectés, puis récupérés en mer, pour examen des enveloppes...
Le moteur central, le Vulcain, devra faire en solo le reste du boulot, assurant la lourde tâche de pousser Ariane vers l'orbite. Et cela pendant plus de dix minutes.
C'est lui qui fait perler la sueur au front des ingénieurs. Sur plusieurs des cinq échecs d'Ariane, c'est une version moins puissante de ce type de moteur qui était en cause... Manque de préparation, de soins, d'essais ? Cette fois, pas question de louper la marche. Vulcain est passé au crible depuis des années déjà, sur les bancs d'essais de Lampoldshausen, en RFA, et à la SEP de Vernon (Eure). Au total, plus de 400 répetitions de mise à feu, de combustion, de tenue en puissance et en durée sont prévus. A chaque fois, l'engin sera passé au crible.
Il faut dire qu'engouffrer 25 tonnes d'hydrogène liquide et 130 tonnes d'oxygène liquide en l'espace de dix minutes dans des tubulures et des injecteurs, augmenter leur température de plusieurs centaines de degrés, les libérer sous forme de gaz, assurer la combustion harmonieuse de ce mélange explosif, et tout cela pour en extraire une poussée de plus de 100 tonnes est une alchimie qui peut faire haleter plus d'un spécialiste.
En octobre 1995, pendant les dix minutes de colère du premier Vulcain, le temps du Centre Spatial sera devenu l'eau épaisse qui goutte à goutte suinte des arbres.... Dix années de travail, un programme de 33 milliards de francs seront suspendus au fonctionnement de centaines de tuyauteries, pompes, turbo-pompes, à une centaine de kilomètres plus haut, dans le vide du cosmos...
Dans le centre de contrôle de Kourou, , ce sont les pulsations cardiaques des responsables, des techniciens de vol que l'on devrait mettre sous surveillance : au début des vols d'Ariane, un membre de l'équipe est décédé au cours d'un lancement, sous l'émotion...
Cette orgie de moteurs dopés et d'ergols (les carburants) stockés à bord suffit à dresser le portrait robot de la géante européenne : une croqueuse d'énergie.
Normal, donc, que la masse totale des combustibles l'emporte la balance : sur 740 tonnes au décollage, une Ariane 5 est faite de 470 tonnes de poudre (propulseurs latéraux), de 155 tonnes d'oxygène et d'hydrogène, de 10 tonnes d'ergols stockables pour la mise en place finale des satellites en orbite...
Soit 630 tonnes d'explosifs... Restent à peine105 tonnes pour la structure, les enveloppes des réservoirs, l'électronique, les satellites....
De fait, l'irruption de ce poids lourd du transport spatial au sein de l'écurie des fusées européennes fera l'effet d'un coup de semonce international.
Ariane 5, capable d'emporter 50 % de charge de plus en orbite (6.800 kg vers l'orbite géostationnaire, à 36.000 km d'altitude), avec une fiabilité relevée à 99 % et une baisse des coûts de lancement d'au moins 10 % sera l'aboutissement d'une incroyable aventure. Celle des politiques et industriels européen, des ingénieurs et des techniciens du vieux continent, qui en l'espace de vingt années, sont venus damer le pion de leurs concurrents sur le terrain de jeu préféré des "grands".
Les chiffres sont éloquents. Arianespace, l'entreprise chargée de vendre la fusée européenne sur le marché mondial possède aujourd'hui le plus beau carnet de commandes de la planète : trente sept satellites à lancer, pour un montant approchant les 17 milliards de francs. Ce qui signifie aussi que plus de la moitié du marché mondial de lancement de satellites civils est aujourd'hui entre les mains des Européens.
"Si nous voulons conserver une telle place, face à une concurrence de plus en plus vive, nous devons faire des efforts, et Ariane 5, c'est l'illustration de cette démarche, mais aussi l'aboutissement de la logique européenne du transport spatial", décode Jacques Durand.
Est-ce tout ?
Il y a encore quelques mois, les bureaux d'études astronautiques européens planchaient sur une mini-navette spatiale européenne, Hermès, dont on disait qu'Ariane V devrait pouvoir l'emporter vers l'espace. La croisière des Européens vers les étoiles avait trouvé sa nef, capables d'emporter des passagers vers des stations orbitales internationales, et pourquoi pas, européenne...
Ce projet a été réduit en cendres, atomisé. Sous l'effet des restrictions budgétaires imposées par divers Etats membres de l'Agence.
De cette aventure il reste pourtant à Ariane quelques restes. A commencer par un joli programme de développement de ses performances, qui doivent évoluer au fil des ans pour rejoindre ce qui aurait constitué un idéal pour mettre en orbite une navette lourdement chargée de fret.
Mais aussi, et surtout, une fiabilité imposée. La machine à lancer Hermès se devait d'assurer le sécurité de ses équipages, et viser un taux d'échec très faible, dès la conception du projet. Cet atout-là, Ariane V le conserve, intact...
Comment s'étonner alors que les féconds esprits de l'agence spatiale aient présenté récemment au choix de leurs décideurs politiques une nouvelle panoplie d'outils destinés à assurer à l'Europe la possibilité d'envoyer des astronautes en orbite ?
Moins couteux que le projet Hermès, beaucoup plus légere, la "capsule" CTV (véhicule de transfert d'équipage) offre ainsi d'emporter (et de ramener sur Terre) quatre personnes, avec quelques bagages, mais aussi de procéder à quelques expériences en orbite. Un retour aux capsules Apollo ou Soyouz, diront les fatalistes. Une sorte de compromis entre le carosse Hermès et la citrouille que constituerait le fait de devoir rester au sol, répondent les initiateurs du projet...
"Son principal avantage est de parfaitement s'insérer entre les moyens lourds des Américains, avec leur grosse navette, et ceux des Russes, avec leurs capsules sans fret", explique Jean-Jacques Dordain, responsable de la stratégie et la politique internationale à l'ESA.
Le petit CTV serait complété par un véhicule automatique de transfert (ATV), capable de livrer des charges à des stations orbitales, et de soutenir le CTV en orbite. Autres accessoires que l'on trouve dans ce mini-programme : un bras-robot pour pouvoir travailler dans l'espace, ainsi qu'une combinaison spatiale, développée en partenariat avec la Russie, et qui doterait astronautus Europeanus d'une autonomie de 7 heures.
C'est mesquin ?
Pour certains, c'est encore trop. Mais pour les ingénieurs et les politiques, c'est suffisant pour entretenir, à tarif raboté, la flamme des industriels européens pour l'espace.
C'est un ticket qui devrait aussi leur permettre de participer à d'éventuelles réalisations de stations orbitales internationales.
Et pourquoi pas, pour nous autres piétons, de continuer à rêver, encore, un peu...
jeudi 12 juin 2008
Les ride de l'univers
texte/entretien avec Stephen Hawking
mai 1992
Des rides sur l'Univers
Jusqu'à l'aube de ce siècle, on pensait que l'Univers ne changeait guère avec le temps. Les théologiens et les philosophes débattaient d'ailleurs pour déterminer si l'Univers avait toujours été là, ou bien s'il avait été conduit à apparaitre dans un passé plus ou moins récent. Comme il n'y avait guère d'observations concluantes pour trancher dans un sens ou dans l'autres, les chercheurs élaboraient leurs théories sur du sable.
La situation fut complètement modifiée au début des années 20, quand l'astronome Edwin Hubble découvrit que l'univers était en expansion continue : les galaxies lointaines s'éloignent de nous, et plus elles sont loin, plus elles s'éloignent rapidement.
Puisque les galaxies s'éloignent ainsi les unes des autres, elles doivent fatalement avoir été plus voisines dans le passé. Si l'on remonte à contre-sens le film de l'expansion de l'univers, il y a environ 15 milliards d'années, les galaxies ont ainsi dû être entassées les unes sur les autres. Des travaux mathématiques que Roger Penrose et moi avons menés ont montré qu'en accord avec la Théorie de la Relativité Générale d'Einstein, cet instant doit correspondre à ce qui s'appelle une singularité, un endroit où l'espace et le temps eurent un début ou une fin. Dans ce cas, il s'agit évidemment d'un début, le Big Bang.
Une forte évidence que l'univers débuta avec le Big Bang s'imposa en 1965, avec la découverte d'un bruit de fond de radiations micro-ondes, venant vers nous de toutes les directions du cosmos. Si vous dérèglez votre téléviseur, et le maintenez sur un canal vide de tout signal radio en provenance d'un satellite, quelques pour cent du bruit de fond et de la neige que vous voyez sur votre écran proviennent de cette rumeur, du bruit de fond de l'univers. Ce rayonnement est une sorte de fossile, ce qui reste comme trace à travers le cosmos de la boule de feu qui a existé, un bref moment après le Big Bang.
Un élément remarquable de ce bruit de fond consistait en son uniformité. Il paraissait rigoureusement le même, quelque soit la direction dans laquelle on regarde, du moins dans la limite des capacités de mesure des instruments dont nous disposions. Une explication plausible de ce caractère étrangement homogène fut proposée en 1981 par le physicien Alan Guth, du Massachussets Institute of Technology de Boston (Etats-Unis). Il suggéra que que l'univers initial, à son premier instant aconnu ce qu'on apelle une période d'inflation, doublant de volume à chaque fraction de sseconde, juste cmme les prix doublent tous les quelques mois dans certains pays. Cette folle croissance aurait rendu l'univers et le rayonnement fossile très calmes et homogènes, identiques dans toutes les directions de l'espace. Pourtant, j'ai montré à cette époque, et d'autres scientifiques sont parvenus aux mêmes résultats, que cela n'était pas possible. L'univers et le rayonnement fossile ne pouvaient pas être tout à fait homogènes, nous disaient les calculs. Il devait y avoir de petites irrégularités dans la distribution de la matière et des rayonnements d'énergie dans l'univers primitif. Avec le temps, ces irrégularités seraient devenues des lieux de croissance, obligeant la matière à se rassembler, à s'agglutiner pour former des galaxies, des étoiles, des planètes.
Depuis longtemps, les astronomes mesuraient le rayonnement fossile de manière de plus en plus précise, de façon à mettre le doigt sur ces infimes variations d'intensité avec la direction, qui devraient se produire si la théorie de formation de notre univers primitif et des galaxies est correcte.
Jusqu'à présent, suspense : ils n'avaient rien trouvé. Et cela devenait plutôt embarassant : si la précision des mesures avait encore progressé un peu sans que l'on ne trouve rien, nous aurions dû conclure que nos theories et nos représentations de l'univers primitif étaient fausses.
Heureusement, les derniers résultats du satellite COBE montrent le genre de fluctuations du bruit de fond qui étaient attendues par les théoriciens. Et ceci est excessivement important. Cela confirme confirme nos théories sur les premiers instants de l'univers, et comment des structures comme les galaxies, les étoiles, les planètes et même les hommes vinrent à exister dans un univers qui pourtant, à l'origine, était homogène. Cette observation est comparable, par son importance, à celle de l'expansion de l'univers ou la mise en évidence du rayonnement fossile.
Stephen Hawking
.
mai 1992
Des rides sur l'Univers
Jusqu'à l'aube de ce siècle, on pensait que l'Univers ne changeait guère avec le temps. Les théologiens et les philosophes débattaient d'ailleurs pour déterminer si l'Univers avait toujours été là, ou bien s'il avait été conduit à apparaitre dans un passé plus ou moins récent. Comme il n'y avait guère d'observations concluantes pour trancher dans un sens ou dans l'autres, les chercheurs élaboraient leurs théories sur du sable.
La situation fut complètement modifiée au début des années 20, quand l'astronome Edwin Hubble découvrit que l'univers était en expansion continue : les galaxies lointaines s'éloignent de nous, et plus elles sont loin, plus elles s'éloignent rapidement.
Puisque les galaxies s'éloignent ainsi les unes des autres, elles doivent fatalement avoir été plus voisines dans le passé. Si l'on remonte à contre-sens le film de l'expansion de l'univers, il y a environ 15 milliards d'années, les galaxies ont ainsi dû être entassées les unes sur les autres. Des travaux mathématiques que Roger Penrose et moi avons menés ont montré qu'en accord avec la Théorie de la Relativité Générale d'Einstein, cet instant doit correspondre à ce qui s'appelle une singularité, un endroit où l'espace et le temps eurent un début ou une fin. Dans ce cas, il s'agit évidemment d'un début, le Big Bang.
Une forte évidence que l'univers débuta avec le Big Bang s'imposa en 1965, avec la découverte d'un bruit de fond de radiations micro-ondes, venant vers nous de toutes les directions du cosmos. Si vous dérèglez votre téléviseur, et le maintenez sur un canal vide de tout signal radio en provenance d'un satellite, quelques pour cent du bruit de fond et de la neige que vous voyez sur votre écran proviennent de cette rumeur, du bruit de fond de l'univers. Ce rayonnement est une sorte de fossile, ce qui reste comme trace à travers le cosmos de la boule de feu qui a existé, un bref moment après le Big Bang.
Un élément remarquable de ce bruit de fond consistait en son uniformité. Il paraissait rigoureusement le même, quelque soit la direction dans laquelle on regarde, du moins dans la limite des capacités de mesure des instruments dont nous disposions. Une explication plausible de ce caractère étrangement homogène fut proposée en 1981 par le physicien Alan Guth, du Massachussets Institute of Technology de Boston (Etats-Unis). Il suggéra que que l'univers initial, à son premier instant aconnu ce qu'on apelle une période d'inflation, doublant de volume à chaque fraction de sseconde, juste cmme les prix doublent tous les quelques mois dans certains pays. Cette folle croissance aurait rendu l'univers et le rayonnement fossile très calmes et homogènes, identiques dans toutes les directions de l'espace. Pourtant, j'ai montré à cette époque, et d'autres scientifiques sont parvenus aux mêmes résultats, que cela n'était pas possible. L'univers et le rayonnement fossile ne pouvaient pas être tout à fait homogènes, nous disaient les calculs. Il devait y avoir de petites irrégularités dans la distribution de la matière et des rayonnements d'énergie dans l'univers primitif. Avec le temps, ces irrégularités seraient devenues des lieux de croissance, obligeant la matière à se rassembler, à s'agglutiner pour former des galaxies, des étoiles, des planètes.
Depuis longtemps, les astronomes mesuraient le rayonnement fossile de manière de plus en plus précise, de façon à mettre le doigt sur ces infimes variations d'intensité avec la direction, qui devraient se produire si la théorie de formation de notre univers primitif et des galaxies est correcte.
Jusqu'à présent, suspense : ils n'avaient rien trouvé. Et cela devenait plutôt embarassant : si la précision des mesures avait encore progressé un peu sans que l'on ne trouve rien, nous aurions dû conclure que nos theories et nos représentations de l'univers primitif étaient fausses.
Heureusement, les derniers résultats du satellite COBE montrent le genre de fluctuations du bruit de fond qui étaient attendues par les théoriciens. Et ceci est excessivement important. Cela confirme confirme nos théories sur les premiers instants de l'univers, et comment des structures comme les galaxies, les étoiles, les planètes et même les hommes vinrent à exister dans un univers qui pourtant, à l'origine, était homogène. Cette observation est comparable, par son importance, à celle de l'expansion de l'univers ou la mise en évidence du rayonnement fossile.
Stephen Hawking
.
T'as quel âge, l'univers ?
Big Bang
Avez-vous remarqué ? Les galaxies continuent de ronronner, la lune de nous narguer, et le soleil de se coucher à l'heure. Comme si un petit satellite de la NASA, besognant depuis plus de deux ans à traquer dans l'ombre du cosmos les séquelles du grand boum n'avait pas mis l'autre semaine le petit monde de l'astronomie en émoi. "Ouf", a-t-on entendu, dans un colloque du côté de Washington. C'est qu'après plus de deux ans, le satellite COBE qui s'obstinait à ne rien déceler, a enfin bien voulu, quelques règlages aidant, livrer aux scientifiques le portrait robot qu'ils attendaient de l'univers . "Dessine nous le big bang", lui demandaient-ils depuis 1989, à la manière du Petit Prince s'obsédant d'un mouton. Et voilà. Ils sont comblés. Le rayonnement résiduel, très faible mais omniprésent dans le cosmos, une des traces les plus tangibles du fameux big bang par lequel notre monde a commencé son histoire, n'est plus un vilain fond gris. Depuis quelques semaines il dessine de jolis nuages roses. C'est tout ?
"C'est énorme, estime George Smoot, astrophysicien à Berkeley. Si vous êtes croyant, c'est comme regarder Dieu en face". "C'est la découverte du siècle, peut-être de tous les temps", annonce pour sa part le célèbre théoricien Stephen Hawking, de Cambridge, en Grande-Bretagne.
Commentaire inhabituel, pour un homme respecté, immobilisé dans sa chaise par une redoutable maladie nerveuse et d'habitude peu enclin à dégainer le superlatif. "Cela vaudra sûrement aux découvreurs le prix Nobel", assène-t-il.
Vrai, Hawking et ses confrères théoriciens ont quelques raisons de s'égosiller de bonheur. Ce que le satellite de la NASA vient d'appercevoir, ces irrégularités de la rumeur du big bang, quelques chercheurs les avaient déjà reniflées. Dans leurs équations. Et depuis le grand Pythagore, en physique, il n'existe pas meilleure confirmation pour une théorie que de constater de visu des faits, jusque-là inconnus, mais frappés en chifres d'or par la seule astuce du calcul. Comme les chefs de gare qui aiment les trains à l'heure, les découvreurs ne respirent que pour la géniale trouvaille attendue, clef de voûte de leur cathédrale théorique. Imaginez l'électrochoc quand la découverte en question porte sur la formation de l'Univers soi-même.
Mais, dira-t-on, émise au début de ce siècle, la thèse du big bang a déjà quelques décennies de vol à son compteur. Et ce concept a même été passablement galvaudé lors de sa diffusion vers le public, puisqu'aujourd'hui, on nous sert même du big bang en chanson (Julien Clerc). Alors, quoi de neuf sous le soleil ?
Ce qui se chuchotait à peine, ces dernières années, c'est que la thèse du grand boum initial, si elle était encore dominante, commençait à essuyer de redoutables tirs de barrage. Nombre d'astronomes relevaient dans leurs filets des observations qui cadraient mal avec la théorie reine. Et parmi les épines les plus profondément fichées dans la semelle du big bang, trônait l'aspect désespérement homogène de la rumeur de la création du monde, ce fameux rayonnement fossile.
Comment, en effet, expliquer que des galaxies aient pu grapiller de la matière pour se former, alors que tout ce qu'on mesurait jusqu'ici suggérait que le grand flash initial avait été parfaitement lisse et homogène ? C'est comme si des grumeaux se formaient tout d'un coup, sans raison, dans une soupe jusque-là bien onctueuse. Impossible. Il devait déjà y avoir dans ce potage-là des irrégularités, de minuscules graines de grumeaux, susurraient les équations têtues. Les dents des fourchettes sont trop écartées, les instruments de mesure trop peu sensibles, expliquaient les astronomes. A moins que la théorie du big-bang soit imparfaite, risquaient d'impertinents chercheurs, qui déjà s'attablaient pour écrire d'autres biographies à notre monde.
Ce match des théoriciens est aujourd'hui réglé. En mesurant dans l'espace ce qu'aucun instrument n'avait encore détecté depuis la Terre, COBE a déclaré le big boum vainqueur par K.O. "Nous sommes morts", a même dit, bon joueur, l'un des opposants. Le halo résiduel du grand flash, vieux de 15 milliards d'années, n'est pas homogène du tout, a déclaré ce robot, promu juge de paix intersidéral. Ce bruit porte bien en lui les marques des irrégularités qui donnèrent naissance aux amas de matière, aux galaxies, aux étoiles, aux planètes, à la vie, et à l'homme. cela peut paraitre rassurant. Mais à propos, d'où viennent ces rides, comment sont-elles apparues, pourquoi ?
La découverte de COBE, c'est un choc ?
C'est une observation formidable, extraordinaire, qui apporte une confirmation très forte à la théorie du big bang, car elle vient compléter nos informations sur l'étape de formation des galaxies, qui a conditionné celle des planètes, des hommes. Si l'univers avait été homogène à ce moment là, nous ne serions pas là pour en parler.
Nous avons maintenant une "image" de ce qu'était l'univers 300.000 ans après sa création. C'est la plus vieille que nous puissions obtenir, car avant ces 300.000 ans, l'univers nous est dissimulé par un mur opaque. Les électrons étaient libres et entravaient le parcours des photons, les particules de la lumière
Cette découverte affecte-t-elle vos travaux ?
Elle concerne tous les astronomes, mais il reste beaucoup d'autres questions. Comme celle de la masse manquante. Si on veut savoir ce que deviendra l'univers, s'il poursuivra son expansion sur la lancée du big bang, ou bien s'il s'arrètera à un moment pour s'effondrer sur lui même (grand effondrement ou big crunch), il faut déterminer sa masse. Mais nous avons là un problème. La masse visible de l'univers (les étoiles et les galaxies) ne représente qu'un pour cent de la "masse critique" nécéssaire pour stopper l'expansion de l'univers. En extrapolant la masse invisible dont en sent les effets sur les mouvements étoiles et les galaxies, on arrive à 10 % du total nécéssaire. Il nous manque donc aujourd'hui 90 % de la masse de l'univers pour parvenir à la masse critique. Où est-elle ? Est-elle constituée de matière très difficile à détecter, comme les neutrinos et d'autres particules ? Ou alors organisée dans des corps célestes invisibles, comme les trous noirs ou les naines brunes, ces étoiles manquées ? Parce que nous ne connaissons pas la nature de cette masse manquante, nous ne savons pas comment sont nées les galaxies, ni comment elles ont constitué cette fantastique tapisserie cosmique.
Le big bang est-il le bon scénario ?
Jusqu'à nouvel ordre, c'est celui qui décrit le mieux l'univers avec les informations dont nous disposons actuellement. Mais tout peut être mis en question si une nouvelle observation vient contredire le big bang.
Comme il y a eu jadis les univers magiquee, mystique, mathématique, géocentrique, il y aura, dans le futur, une longue série d'autres univers qui se rapprocheront toujours davantage du véritable Univers. Mais je pense que nous ne l'atteindrons jamais.
Cela dit, tout nouveau modèle devra intégrer les éléments du big bang, comme la physique d'Einstein a incorporé les acquis précédents de celle de Newton.
Alors COBE n'a pas vu la trace de la main de Dieu ?
Pour donner un sens à l'Univers, il faut qu'il y ait une conscience capable d'apréhender sa beauté et son harmonie. Pas forcément notre forme de conscience d'ailleurs. C'est ma conviction. Les réglages de cet Univers sont à mes yeux trop fins pour être les résultats du seul hasard. Mais je ne pense pas que nous accédions un jour au secret de la vraie nature de l'Univers. La mélodie secrète des choses nous restera à jamais dissimulée, même si nous pouvons nous en rapprocher de plus en plus par différents moyens.
Trinh Xuan Thuan, astrophysicien à l'université de Virginie, est l'auteur de "La mélodie secrète", (Ed Fayard) et livre son point de vue dans "Un astrophysicien : entretiens avec Jacques Vauthier "(Ed Beauchêne-Fayard).
big bang : une théorie à vertiges
En un instant tellement bref qu'il est impossible de le décompter, fut le Tout, partout. Durant ce frémissement, qu'étaient les forces qui gouvernent l'énergie et la matière ? Nul ne le sait. Entre zéro et zéro secondes et 43 chiffres après la virgule, notre physique est aveugle. Sur les dessins, par commodité, on représente le "gros boum" comme un point qui explose, poussant vers un futur joliment coloré et la droite de la page, l'organisation de la matière et du monde. Une image qui n'a, en fait, pas grand chose à voir avec le premier vagissement de notre Univers. Les équations le suggèrent : le big bang a eu lieu, partout, simultanément, en tout point d'un univers qui était déjà immense et Tout, puisqu'en dehors de lui, rien n'existait...
"Rien a voir avec une explosion... On ne sait pas si l'univers était fini ou infini, mais peut importe, la température dépassait cent milliards de degrés", explique le prix Nobel de physique Steven Weinberg, dans "Les trois premières minutes de l'univers" (Seuil). Peu à peu, ce halo d'énergie s'est refroidi, permettant aux particules, aux forces, à la matière d'apparaître. Nos meilleurs télescopes, ne peuvent guère nous aider à contempler cela. En contemplant au loin, comme COBE, ces images qui nous parviennent du passé à la vitesse de la lumière, ils ne pourront jamais voir au-delà du 300.000 anniversaire du monde. Avant, les électrons, libres, empêchaient la lumière, les photons, de se propager. Il n'existe pas d'image de ce monde-là.
Y-a-t-il vraiment eu un moment zéro avant lequel il n'existait rien, s'interroge Hawking dans son best-seller, "Une brève histoire du temps" (Flammarion). Difficile à nos esprits habitués à décompter le temps, à voir naître et mourir des êtres, d'échaffauder une vision d'une histoire sans point originel. Les mathématiques le peuvent, avec des notions de limites. Tentons un exemple grossier. L'horizon fuit devant nos yeux au fur et à mesure que nous montons les marches de la tour Eiffel. Très vite, on s'apperçoit que pour voir un peu plus loin, par-delà les collines de St Cloud, il faut monter bien plus haut qu'au début. Extrapolons : si l'on utilisait tous les matériaux disponibles sur cette Terre, pour bâtir une tour immense, on ne verrait guère plus loin que l'horizon situé sur le rayon central de la planète. En tous cas, on ne verrait jamais l'Australie et la Nouvelle-Zélande. Et s'il en était ainsi pour notre Univers ? Un monde en géométrie sphérique, dont l'horizon est le brouillard du big bang ?
Dans cette perspective, Hawking imagine un univers sans début et sans fin, en perpétuelle croissance puis effondrement, dont aucun Dieu n'aurait eu à choisir les lois. D'autres physiciens envisagent encore que le début de notre univers correspondrait à la formation d'un trou noir, dans un autre monde. Enfin des astronomes comme Trinh Xuan Thuan demeurent persuadés que l'objet de l'univers est l'apparition de la conscience, et que le sens secret du monde échappera toujours à la science. Mystique ou matérialiste, chacun voit donc le big bang à sa porte. Avant un éventuel grand effondrement (big crunch), il reste quelques milliards d'années pour ce débat.
Cobe : le héros des étoiles
Les astronomes sont des gens simples. Depuis Gallilée, tout ce qu'ils réclament, pour explorer le Monde, ce sont des lunettes, des machines. Et avec COBE (Cosmic Background Explorer), c'est un satellite à remonter le temps que les chercheurs du Centre Goddard de la NASA et de Berkeley ont imaginé. Lancé à la fin de 1989, et placé sur orbite à 900 km d'altitude, le satellite est tellement sensible qu'il doit en permanence se réfugier dans l'ombre de la Terre, à l'abri des ardeurs solaires. Dix mille fois plus sensibles que les instruments utilisés jusque là, ses bolomètres (thermomètres de très haute précision) sont capables de mesurer le cent-millonième de degré. Pour cela, ils baignent dans 600 litres d'hélium liquide, à moins 271,2 degrés C. Ce congélateur en orbite compare le rayonnement fossile de l'univers, le même que celui qu'émettrait un corps noir chauffé à 3 degrés K, c'est à dire moins 270 degrés C, dans toutes les directions de l'espace. Cette rumeur radio-électrique, qui nous provient de l'univers quand il avait environ 300.000 de nos années, est la première "image" qui nous est accessible du cosmos. Un bruit de fond qui correspond à la subite apparition de la matière organisée, dans une sorte de flash.
mai 1992
Avez-vous remarqué ? Les galaxies continuent de ronronner, la lune de nous narguer, et le soleil de se coucher à l'heure. Comme si un petit satellite de la NASA, besognant depuis plus de deux ans à traquer dans l'ombre du cosmos les séquelles du grand boum n'avait pas mis l'autre semaine le petit monde de l'astronomie en émoi. "Ouf", a-t-on entendu, dans un colloque du côté de Washington. C'est qu'après plus de deux ans, le satellite COBE qui s'obstinait à ne rien déceler, a enfin bien voulu, quelques règlages aidant, livrer aux scientifiques le portrait robot qu'ils attendaient de l'univers . "Dessine nous le big bang", lui demandaient-ils depuis 1989, à la manière du Petit Prince s'obsédant d'un mouton. Et voilà. Ils sont comblés. Le rayonnement résiduel, très faible mais omniprésent dans le cosmos, une des traces les plus tangibles du fameux big bang par lequel notre monde a commencé son histoire, n'est plus un vilain fond gris. Depuis quelques semaines il dessine de jolis nuages roses. C'est tout ?
"C'est énorme, estime George Smoot, astrophysicien à Berkeley. Si vous êtes croyant, c'est comme regarder Dieu en face". "C'est la découverte du siècle, peut-être de tous les temps", annonce pour sa part le célèbre théoricien Stephen Hawking, de Cambridge, en Grande-Bretagne.
Commentaire inhabituel, pour un homme respecté, immobilisé dans sa chaise par une redoutable maladie nerveuse et d'habitude peu enclin à dégainer le superlatif. "Cela vaudra sûrement aux découvreurs le prix Nobel", assène-t-il.
Vrai, Hawking et ses confrères théoriciens ont quelques raisons de s'égosiller de bonheur. Ce que le satellite de la NASA vient d'appercevoir, ces irrégularités de la rumeur du big bang, quelques chercheurs les avaient déjà reniflées. Dans leurs équations. Et depuis le grand Pythagore, en physique, il n'existe pas meilleure confirmation pour une théorie que de constater de visu des faits, jusque-là inconnus, mais frappés en chifres d'or par la seule astuce du calcul. Comme les chefs de gare qui aiment les trains à l'heure, les découvreurs ne respirent que pour la géniale trouvaille attendue, clef de voûte de leur cathédrale théorique. Imaginez l'électrochoc quand la découverte en question porte sur la formation de l'Univers soi-même.
Mais, dira-t-on, émise au début de ce siècle, la thèse du big bang a déjà quelques décennies de vol à son compteur. Et ce concept a même été passablement galvaudé lors de sa diffusion vers le public, puisqu'aujourd'hui, on nous sert même du big bang en chanson (Julien Clerc). Alors, quoi de neuf sous le soleil ?
Ce qui se chuchotait à peine, ces dernières années, c'est que la thèse du grand boum initial, si elle était encore dominante, commençait à essuyer de redoutables tirs de barrage. Nombre d'astronomes relevaient dans leurs filets des observations qui cadraient mal avec la théorie reine. Et parmi les épines les plus profondément fichées dans la semelle du big bang, trônait l'aspect désespérement homogène de la rumeur de la création du monde, ce fameux rayonnement fossile.
Comment, en effet, expliquer que des galaxies aient pu grapiller de la matière pour se former, alors que tout ce qu'on mesurait jusqu'ici suggérait que le grand flash initial avait été parfaitement lisse et homogène ? C'est comme si des grumeaux se formaient tout d'un coup, sans raison, dans une soupe jusque-là bien onctueuse. Impossible. Il devait déjà y avoir dans ce potage-là des irrégularités, de minuscules graines de grumeaux, susurraient les équations têtues. Les dents des fourchettes sont trop écartées, les instruments de mesure trop peu sensibles, expliquaient les astronomes. A moins que la théorie du big-bang soit imparfaite, risquaient d'impertinents chercheurs, qui déjà s'attablaient pour écrire d'autres biographies à notre monde.
Ce match des théoriciens est aujourd'hui réglé. En mesurant dans l'espace ce qu'aucun instrument n'avait encore détecté depuis la Terre, COBE a déclaré le big boum vainqueur par K.O. "Nous sommes morts", a même dit, bon joueur, l'un des opposants. Le halo résiduel du grand flash, vieux de 15 milliards d'années, n'est pas homogène du tout, a déclaré ce robot, promu juge de paix intersidéral. Ce bruit porte bien en lui les marques des irrégularités qui donnèrent naissance aux amas de matière, aux galaxies, aux étoiles, aux planètes, à la vie, et à l'homme. cela peut paraitre rassurant. Mais à propos, d'où viennent ces rides, comment sont-elles apparues, pourquoi ?
On ne vous l'avait pas dit ? La quète du Saint Graal astrophysique continue, plus que jamais. (voir les réponses de Trin h Xuan Thuan). Sur des raidillons de l'espace-temps qui prennent plus que jamais l'allure d'un grand jeu de l'oie cosmique : quand on croit toucher le but, on se retrouve à la case départ, ou presque !
La mélodie secrète
de Trinh Xuan Thuan
La mélodie secrète
de Trinh Xuan Thuan
La découverte de COBE, c'est un choc ?
C'est une observation formidable, extraordinaire, qui apporte une confirmation très forte à la théorie du big bang, car elle vient compléter nos informations sur l'étape de formation des galaxies, qui a conditionné celle des planètes, des hommes. Si l'univers avait été homogène à ce moment là, nous ne serions pas là pour en parler.
Nous avons maintenant une "image" de ce qu'était l'univers 300.000 ans après sa création. C'est la plus vieille que nous puissions obtenir, car avant ces 300.000 ans, l'univers nous est dissimulé par un mur opaque. Les électrons étaient libres et entravaient le parcours des photons, les particules de la lumière
Cette découverte affecte-t-elle vos travaux ?
Elle concerne tous les astronomes, mais il reste beaucoup d'autres questions. Comme celle de la masse manquante. Si on veut savoir ce que deviendra l'univers, s'il poursuivra son expansion sur la lancée du big bang, ou bien s'il s'arrètera à un moment pour s'effondrer sur lui même (grand effondrement ou big crunch), il faut déterminer sa masse. Mais nous avons là un problème. La masse visible de l'univers (les étoiles et les galaxies) ne représente qu'un pour cent de la "masse critique" nécéssaire pour stopper l'expansion de l'univers. En extrapolant la masse invisible dont en sent les effets sur les mouvements étoiles et les galaxies, on arrive à 10 % du total nécéssaire. Il nous manque donc aujourd'hui 90 % de la masse de l'univers pour parvenir à la masse critique. Où est-elle ? Est-elle constituée de matière très difficile à détecter, comme les neutrinos et d'autres particules ? Ou alors organisée dans des corps célestes invisibles, comme les trous noirs ou les naines brunes, ces étoiles manquées ? Parce que nous ne connaissons pas la nature de cette masse manquante, nous ne savons pas comment sont nées les galaxies, ni comment elles ont constitué cette fantastique tapisserie cosmique.
Le big bang est-il le bon scénario ?
Jusqu'à nouvel ordre, c'est celui qui décrit le mieux l'univers avec les informations dont nous disposons actuellement. Mais tout peut être mis en question si une nouvelle observation vient contredire le big bang.
Comme il y a eu jadis les univers magiquee, mystique, mathématique, géocentrique, il y aura, dans le futur, une longue série d'autres univers qui se rapprocheront toujours davantage du véritable Univers. Mais je pense que nous ne l'atteindrons jamais.
Cela dit, tout nouveau modèle devra intégrer les éléments du big bang, comme la physique d'Einstein a incorporé les acquis précédents de celle de Newton.
Alors COBE n'a pas vu la trace de la main de Dieu ?
Pour donner un sens à l'Univers, il faut qu'il y ait une conscience capable d'apréhender sa beauté et son harmonie. Pas forcément notre forme de conscience d'ailleurs. C'est ma conviction. Les réglages de cet Univers sont à mes yeux trop fins pour être les résultats du seul hasard. Mais je ne pense pas que nous accédions un jour au secret de la vraie nature de l'Univers. La mélodie secrète des choses nous restera à jamais dissimulée, même si nous pouvons nous en rapprocher de plus en plus par différents moyens.
Trinh Xuan Thuan, astrophysicien à l'université de Virginie, est l'auteur de "La mélodie secrète", (Ed Fayard) et livre son point de vue dans "Un astrophysicien : entretiens avec Jacques Vauthier "(Ed Beauchêne-Fayard).
big bang : une théorie à vertiges
En un instant tellement bref qu'il est impossible de le décompter, fut le Tout, partout. Durant ce frémissement, qu'étaient les forces qui gouvernent l'énergie et la matière ? Nul ne le sait. Entre zéro et zéro secondes et 43 chiffres après la virgule, notre physique est aveugle. Sur les dessins, par commodité, on représente le "gros boum" comme un point qui explose, poussant vers un futur joliment coloré et la droite de la page, l'organisation de la matière et du monde. Une image qui n'a, en fait, pas grand chose à voir avec le premier vagissement de notre Univers. Les équations le suggèrent : le big bang a eu lieu, partout, simultanément, en tout point d'un univers qui était déjà immense et Tout, puisqu'en dehors de lui, rien n'existait...
"Rien a voir avec une explosion... On ne sait pas si l'univers était fini ou infini, mais peut importe, la température dépassait cent milliards de degrés", explique le prix Nobel de physique Steven Weinberg, dans "Les trois premières minutes de l'univers" (Seuil). Peu à peu, ce halo d'énergie s'est refroidi, permettant aux particules, aux forces, à la matière d'apparaître. Nos meilleurs télescopes, ne peuvent guère nous aider à contempler cela. En contemplant au loin, comme COBE, ces images qui nous parviennent du passé à la vitesse de la lumière, ils ne pourront jamais voir au-delà du 300.000 anniversaire du monde. Avant, les électrons, libres, empêchaient la lumière, les photons, de se propager. Il n'existe pas d'image de ce monde-là.
Y-a-t-il vraiment eu un moment zéro avant lequel il n'existait rien, s'interroge Hawking dans son best-seller, "Une brève histoire du temps" (Flammarion). Difficile à nos esprits habitués à décompter le temps, à voir naître et mourir des êtres, d'échaffauder une vision d'une histoire sans point originel. Les mathématiques le peuvent, avec des notions de limites. Tentons un exemple grossier. L'horizon fuit devant nos yeux au fur et à mesure que nous montons les marches de la tour Eiffel. Très vite, on s'apperçoit que pour voir un peu plus loin, par-delà les collines de St Cloud, il faut monter bien plus haut qu'au début. Extrapolons : si l'on utilisait tous les matériaux disponibles sur cette Terre, pour bâtir une tour immense, on ne verrait guère plus loin que l'horizon situé sur le rayon central de la planète. En tous cas, on ne verrait jamais l'Australie et la Nouvelle-Zélande. Et s'il en était ainsi pour notre Univers ? Un monde en géométrie sphérique, dont l'horizon est le brouillard du big bang ?
Dans cette perspective, Hawking imagine un univers sans début et sans fin, en perpétuelle croissance puis effondrement, dont aucun Dieu n'aurait eu à choisir les lois. D'autres physiciens envisagent encore que le début de notre univers correspondrait à la formation d'un trou noir, dans un autre monde. Enfin des astronomes comme Trinh Xuan Thuan demeurent persuadés que l'objet de l'univers est l'apparition de la conscience, et que le sens secret du monde échappera toujours à la science. Mystique ou matérialiste, chacun voit donc le big bang à sa porte. Avant un éventuel grand effondrement (big crunch), il reste quelques milliards d'années pour ce débat.
Cobe : le héros des étoiles
Les astronomes sont des gens simples. Depuis Gallilée, tout ce qu'ils réclament, pour explorer le Monde, ce sont des lunettes, des machines. Et avec COBE (Cosmic Background Explorer), c'est un satellite à remonter le temps que les chercheurs du Centre Goddard de la NASA et de Berkeley ont imaginé. Lancé à la fin de 1989, et placé sur orbite à 900 km d'altitude, le satellite est tellement sensible qu'il doit en permanence se réfugier dans l'ombre de la Terre, à l'abri des ardeurs solaires. Dix mille fois plus sensibles que les instruments utilisés jusque là, ses bolomètres (thermomètres de très haute précision) sont capables de mesurer le cent-millonième de degré. Pour cela, ils baignent dans 600 litres d'hélium liquide, à moins 271,2 degrés C. Ce congélateur en orbite compare le rayonnement fossile de l'univers, le même que celui qu'émettrait un corps noir chauffé à 3 degrés K, c'est à dire moins 270 degrés C, dans toutes les directions de l'espace. Cette rumeur radio-électrique, qui nous provient de l'univers quand il avait environ 300.000 de nos années, est la première "image" qui nous est accessible du cosmos. Un bruit de fond qui correspond à la subite apparition de la matière organisée, dans une sorte de flash.
Seti pas cher
automne 93
SETI
Dans son bureau qui joue les phares et surplombe un campus de Berkeley immergé dans les arbres, Stuart Bowyer déambule nerveusement. Directeur du Centre pour l'astrophysique en ultra-violets extrèmes, et père comblé d'un satellite qui récolte en ce moment des données sur des milliers d'étoiles et de galaxies, il commente la lecture d'un article paru dans la presse locale après l'annonce de sa "découverte". Un "papier" qui laisse carrément penser que la localisation de la lointaine patrie d'E.T. est réalisée...
"Non, non, nous n'avons rien trouvé, nos signaux ne sont que des candidats... Nous avons identifié cent soixante quatre signaux puissants et inconnus, qui ne correspondent pas à des étoiles répertoriées, et qu'il va nous falloir maintenant étudier, vérifier. Ils sont probablement d'origine naturelle, ou dus à des interférences, je ne crois pas un instant que nous tenions là un signal intelligent..."
Avec de petites lunettes que l'on devine vite lancée sur le nez chaque matin, le longiligne professeur a tout du scientifique plus à l'aise dans son laboratoire qu'à l'air libre, face aux turpitudes du monde des Terriens... Peut-être est-ce pour cela qu'il traverse le campus comme une fusée, au volant de sa méchante voiture de sport rouge ?
Mais pourquoi diable un "prof" renommé de Berkeley se met-il à la pêche aux Extra-Terrestres ?
"Il faut prendre des risques, faire du SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), chercher à détecter une autre forme d'intelligence, qui j'en suis convaincu, existe, c'est notre devoir...", enchaîne Stuart, en écho à notre étonnement.
Depuis trente années, dans la foulée de Frank Drake le visionnaire, certains astronomes ornent les radio-télescopes de circuits étranges, des appareils de détection de signaux radio "artificiels". Des engins capables de différencier le vacarme "naturel" d'une étoile et celui, bien différent, d'un paysage audiovisuel à la sauce E.T. C'est l'âme même du "SETI" : un mélange d'informatique (reconnaissance du signal) et de radio (détection) chargé de déceler une poussière d'aiguille dans le gouffre du cosmos. Imaginez : par une belle nuit, l'oeil humain capte la lumière émise par quelques 3.000 étoiles. Pour avoir une idée du nombre d'étoiles présentes dans notre seule galaxie, il faut tenter de se représenter, derrière chacun de ces 3.000 points, quelques cent millions d'autres astres, invisibles car trop éloignés ! Et ce n'est là que le début de l'infernale multiplication : on estime à 20 milliards le nombre de telles galaxies présentes dans l'univers...
Face à cet infini atterrant, l'amélioration des ordinateurs a peu à peu redonné le moral aux traqueurs d'E.T.. Et il y eut même un joli feu d'artifice médiatique, le 12 octobre de l'année dernière : Avec la complicité du 500-ème anniversaire du débarquement de l'Amiral Colomb, la NASA haussait d'un ton son programme SETI, en mettant en route son MCSA (Multi Channel Spectrum Analyser). Ce gros ordinateur consacré à la détection de signaux radio-électriques non naturels, était relié à la plus sensible des oreilles de la planète : le télescope géant d'Arecibo, sept hectares de grillage d'aluminium tendus dans une incroyable cuvette naturelle, au coeur de l'île de Porto-Rico. Un couple 10.000 fois plus performant que tout ce qui avait été mis en place jusque-là...
"Le problème, c'est le temps. On ne dispose en tout que de cinq pour cent du temps d'observation d'Arecibo pour faire du SETI, ce qui ne permettra en dix ans d'écouter que dans la direction de huit cent étoiles", constate Stuart Bowyer dans un soupir.
D'où une autre idée : mettre au point de petits ordinateurs, ultra-rapides, capables de scruter des millions de fréquences, à installer derrière plusieurs gros radiotélescope de la planète. Le matériel est suffisamment transparent et léger pour pouvoir être placé derrière les expériences classiques des astronomes, et travailler en permanence. Finie, la bagarre pour obtenir des créneaux d'observation. Le Serendip 3, la machine mise au point à Berkeley par Chuck Donelli et Dan Werthimer est une petite merveille d'électronique que n'importe qu'elle autre équipe, travaillant sur les énergies des galaxies ou les jets de matière peut accepter d'héberger, et du coup, gaver de données vingt quatre heures par jour !
Résultat : en quatorze mois de travail trente millions de milliards de données ont été disséquées par ces "Moulinettes" électroniques, et cent soixante quatre signaux "anormaux" ont été repérés.
AJOUTS
Sur la carte du ciel, celle que tiennent à jour les ordinateurs du laboratoire de Berkeley, les signaux suspects forment un mini-univers de points rouges. Des îles perdues dans le silence du cosmos, retenues par la trieuse infernale, parce que leur signal était "anormal". Généralement trop puissant pour cette partie du ciel, compte tenu de ce que laissent supposer les connaissances du ciel.
"Mais vous savez, on peut très bien faire d'autres découvertes", lâche Dan Werthimer.
"Cette électronique ne coûte pas très cher, et on peut s'étonner que l'on aie pas mis systématiquement des circuits de ce type derrière chaque télescope", commente un autre astronome.
Il faut se souvenir que la supernova du siècle, observée le 24 février 1987 par Ian Shelton, a été découverte à l'occasion d'un travail que la plupart des astronomes professionnels répugnent à faire : la calibration d'un télescope, qui consiste à enregistre l'éclat de quelques étoiles, pour construire des références de travail. Fastidieux...
La machine à traquer E.T. serait-elle aussi une machine à balayer les galaxies et à courir la découverte astronomique ?... Stuart serait un cachotier malicieux ?
D'ici un an, le nouveau bébé électronique de Dan Werthimer, Serendip 4 offrira au labo de changer de registre, avec une vitesse de traitement monstrueuse, comparable à celle d'une batterie de cinquante ordinateurs géants Cray 2.
A la différence que la plaque d'électronique ne saura rien faire d'autre que de sonder 140 millions de fréquences chaque seconde et demie !
Sur l'écran de contrôle, les points rouges vont croître et se multiplier.
Le rêve peut-il habiter dans des plaques d'électronique à l'affût ?
SETI
Dans son bureau qui joue les phares et surplombe un campus de Berkeley immergé dans les arbres, Stuart Bowyer déambule nerveusement. Directeur du Centre pour l'astrophysique en ultra-violets extrèmes, et père comblé d'un satellite qui récolte en ce moment des données sur des milliers d'étoiles et de galaxies, il commente la lecture d'un article paru dans la presse locale après l'annonce de sa "découverte". Un "papier" qui laisse carrément penser que la localisation de la lointaine patrie d'E.T. est réalisée...
"Non, non, nous n'avons rien trouvé, nos signaux ne sont que des candidats... Nous avons identifié cent soixante quatre signaux puissants et inconnus, qui ne correspondent pas à des étoiles répertoriées, et qu'il va nous falloir maintenant étudier, vérifier. Ils sont probablement d'origine naturelle, ou dus à des interférences, je ne crois pas un instant que nous tenions là un signal intelligent..."
Avec de petites lunettes que l'on devine vite lancée sur le nez chaque matin, le longiligne professeur a tout du scientifique plus à l'aise dans son laboratoire qu'à l'air libre, face aux turpitudes du monde des Terriens... Peut-être est-ce pour cela qu'il traverse le campus comme une fusée, au volant de sa méchante voiture de sport rouge ?
Mais pourquoi diable un "prof" renommé de Berkeley se met-il à la pêche aux Extra-Terrestres ?
"Il faut prendre des risques, faire du SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), chercher à détecter une autre forme d'intelligence, qui j'en suis convaincu, existe, c'est notre devoir...", enchaîne Stuart, en écho à notre étonnement.
Depuis trente années, dans la foulée de Frank Drake le visionnaire, certains astronomes ornent les radio-télescopes de circuits étranges, des appareils de détection de signaux radio "artificiels". Des engins capables de différencier le vacarme "naturel" d'une étoile et celui, bien différent, d'un paysage audiovisuel à la sauce E.T. C'est l'âme même du "SETI" : un mélange d'informatique (reconnaissance du signal) et de radio (détection) chargé de déceler une poussière d'aiguille dans le gouffre du cosmos. Imaginez : par une belle nuit, l'oeil humain capte la lumière émise par quelques 3.000 étoiles. Pour avoir une idée du nombre d'étoiles présentes dans notre seule galaxie, il faut tenter de se représenter, derrière chacun de ces 3.000 points, quelques cent millions d'autres astres, invisibles car trop éloignés ! Et ce n'est là que le début de l'infernale multiplication : on estime à 20 milliards le nombre de telles galaxies présentes dans l'univers...
Face à cet infini atterrant, l'amélioration des ordinateurs a peu à peu redonné le moral aux traqueurs d'E.T.. Et il y eut même un joli feu d'artifice médiatique, le 12 octobre de l'année dernière : Avec la complicité du 500-ème anniversaire du débarquement de l'Amiral Colomb, la NASA haussait d'un ton son programme SETI, en mettant en route son MCSA (Multi Channel Spectrum Analyser). Ce gros ordinateur consacré à la détection de signaux radio-électriques non naturels, était relié à la plus sensible des oreilles de la planète : le télescope géant d'Arecibo, sept hectares de grillage d'aluminium tendus dans une incroyable cuvette naturelle, au coeur de l'île de Porto-Rico. Un couple 10.000 fois plus performant que tout ce qui avait été mis en place jusque-là...
"Le problème, c'est le temps. On ne dispose en tout que de cinq pour cent du temps d'observation d'Arecibo pour faire du SETI, ce qui ne permettra en dix ans d'écouter que dans la direction de huit cent étoiles", constate Stuart Bowyer dans un soupir.
D'où une autre idée : mettre au point de petits ordinateurs, ultra-rapides, capables de scruter des millions de fréquences, à installer derrière plusieurs gros radiotélescope de la planète. Le matériel est suffisamment transparent et léger pour pouvoir être placé derrière les expériences classiques des astronomes, et travailler en permanence. Finie, la bagarre pour obtenir des créneaux d'observation. Le Serendip 3, la machine mise au point à Berkeley par Chuck Donelli et Dan Werthimer est une petite merveille d'électronique que n'importe qu'elle autre équipe, travaillant sur les énergies des galaxies ou les jets de matière peut accepter d'héberger, et du coup, gaver de données vingt quatre heures par jour !
Résultat : en quatorze mois de travail trente millions de milliards de données ont été disséquées par ces "Moulinettes" électroniques, et cent soixante quatre signaux "anormaux" ont été repérés.
AJOUTS
Sur la carte du ciel, celle que tiennent à jour les ordinateurs du laboratoire de Berkeley, les signaux suspects forment un mini-univers de points rouges. Des îles perdues dans le silence du cosmos, retenues par la trieuse infernale, parce que leur signal était "anormal". Généralement trop puissant pour cette partie du ciel, compte tenu de ce que laissent supposer les connaissances du ciel.
"Mais vous savez, on peut très bien faire d'autres découvertes", lâche Dan Werthimer.
"Cette électronique ne coûte pas très cher, et on peut s'étonner que l'on aie pas mis systématiquement des circuits de ce type derrière chaque télescope", commente un autre astronome.
Il faut se souvenir que la supernova du siècle, observée le 24 février 1987 par Ian Shelton, a été découverte à l'occasion d'un travail que la plupart des astronomes professionnels répugnent à faire : la calibration d'un télescope, qui consiste à enregistre l'éclat de quelques étoiles, pour construire des références de travail. Fastidieux...
La machine à traquer E.T. serait-elle aussi une machine à balayer les galaxies et à courir la découverte astronomique ?... Stuart serait un cachotier malicieux ?
D'ici un an, le nouveau bébé électronique de Dan Werthimer, Serendip 4 offrira au labo de changer de registre, avec une vitesse de traitement monstrueuse, comparable à celle d'une batterie de cinquante ordinateurs géants Cray 2.
A la différence que la plaque d'électronique ne saura rien faire d'autre que de sonder 140 millions de fréquences chaque seconde et demie !
Sur l'écran de contrôle, les points rouges vont croître et se multiplier.
Le rêve peut-il habiter dans des plaques d'électronique à l'affût ?
mercredi 6 février 2008
La révolution carbone 60
1991
Rien de plus connu que le carbone. Vulgaire graphite, ou diamant flamboyant, les dés étaient, croyait-on, jetés pour cet élément depuis la nuit des temps. Jetés ? 1991 a tout changé. En une année, les publications scientifiques sur les molécules complexes formées de cet élément ont livré un ouragan d'informations, de quoi éditer une encyclopédie en 12 volumes. Avec plus de 6 publications par jour, ces travaux ont atteint "un rythme fou, qui rappelle celui des supraconducteurs", constate André Rassat, responsable du laboratoire d'activation moléculaire de l'Ecole Normale de Paris. Désormais on ne parle plus du carbone, mais de fullérènes ou footballène (60 atomes de carbone formant une sphère aux allures de ballon de football), de tubes ou de quasi-cristaux, voire de semi-conducteurs. Une épopée qui pourrait très bien n'en être qu'à son prologue, car elle risque de bouleverser des pans entiers de la chimie des prochaines décennies.
Les premiers indices de ce monde peu ordinaire de carbones complexes sont venus au début des années 80. Des ballons d'exploration stratosphérique, bardés d'équipements, décèlent au loin dans le cosmos des particules qui semblent faites de chaînes importantes d'atomes de carbone.
Au sol, des expérimentateurs astucieux ont su retrouver, d'abord sous des bombardements de graphite par des lasers, puis dans de la suie produite par des arcs électriques entre des électrodes de graphite sous ambiance d'argon ces structures moléculaires révélées par le cosmos. Des assemblages de 60, 70 et 84 atomes de carbone, sous la forme de ballons de football (60) ou de rugby (70) et peut-être de citrouille (84). Tout ce qu'il fallait, pour commencer à rêver, c'était la capacité de produire des quantités raisonnables de ces molécules. Depuis cette année, c'est chose faite. La recherche, l'imagination commencèrent à galoper : et pourquoi pas des molécules faites de plusieurs centaines d'atomes, se demandait-on dans les laboratoires. A vrai dire, la course internationale prenait des allures de jeu géométrique. C'était à qui dessinerait, sur le papier ou sur ordinateur, toutes les structures possibles comportant des trièdres et des pentagones (plans à cinq côtés). Et on ressortait les grimoires des plus anciens mathématiciens pour voir si une possibilité de figure n'avait pas échappé aux théoriciens ou aux programmes des informaticiens.
Le diamant et le graphite, les structures naturelles connues de l'élément carbone comportant respectivement cinq et six atomes avec des propriétés fort différentes en raison, précisément, de leurs architectures variées. Les liens étroits entre les 5 atomes de chaque molécule donnent au diamant toute sa solidité. C'est la structure la plus robuste connue sur cette planète. Tandis que les carreaux plats de six atomes donnent au graphite sa structure en feuilles, ou en tuiles qui se détachent facilement les unes des autres, et en font un lubrifiant très prisé.
Harry Kroto (université du Sussex) et Rick Smalley (Rice University, Texas), qui furent parmi les premiers à reproduire la structure du C60 dans une expérience en 1985 compliquèrent les choses en baptisant leur trouvaille du nom d'un architecte connu pour des structures formées de combinaisons de pentagones et d'hexagones, Buckminster Fuller. Cela donne : "buckminsterfullérène". Simplifié dans les laboratoires en "bucky ball".
Cette grande cage creuse a bien entendu des propriétés totalement différentes du diamant et du graphite. Elle devrait pouvoir contenir en son sein d'autres atomes, ou encore des substances pharmaceutiques, auxquelles elle pourrait servir de cage protectrice ou encore offrir des possibilités de supraconductivité, en s'associant avec d'autres éléments. Son goût pour les électrons lui ouvre des perspectives en électronique, dans le domaine des batteries. Il pourrait également révolutionner le monde des alliages métalliques, en s'associant, comme on vient de le montrer à l'université de Philadelphie, à des métaux alcalins comme le rubidium.
A côté des chercheurs qui voient là un objet tellement nouveau qu'ils sont tentés d'en faire un élément à part entière, d'autres lui trouvent des propriétés surprenantes. D'abord celle de ne pas s'arrèter à 60 atomes, puisque les Japonais de la firme NEC viennent d'obtenir des tubes creux formé d'une nappe d'atomes de carbone. Apparue spontanément lors de séance de production de C60, ces tubes de carbone sont assez proches des tuiles de graphites, dont les lèvres se rejoindraient pour former un cylindre. Une tendance qui pourrait se voir exploitée dans le domaine des matériaux ou dans celui des membranes de filtration, et qui ouvre de nouvelles perspectives pour la conceptionde formes moléculaires.
Ensuite en France, des chercheurs du CNRS et de plusieurs universités ont unis leurs efforts pour mettre en évidence un nouveau visage de ces molécules de carbone : ce seraient là des quasi-cristaux (1), les premiers sous forme moléculaire ! Cet état de la matière différent découvert en 1984 par des chercheurs israéliens, américains et français, se différencie des cristaux classiques. De certains alliages métalliques correspondant à ce critère on fait désormais des plaques de cuisson très performantes, parce qu'elles conduisent remarquablement la chaleur.
En laissant du footballène cristalliser dans une solution en évaporation lente, on obtient en effet des bâtonnets à 10 faces rectangulaires, ce qui est tout à fait inhabituel pour un cristal. Si cette découverte est confirmée, il s'agira là de la première molécule quasi-cristalline organique. Un pas dans une direction jusque là inexplorée : les symétries moléculaires anormales. Des cas eut-être beaucoup plus fréquents qu'on ne pensait jusqu'ici et qui fera peut-êre de 1992 une autre année carbone ?
(1) CNRS Info 15 décembre 1991
Labo. de chimie physique de la fac. de pharmacie de Tours
Labo. d'activation moléculaire de l'Ecole Normle de Paris
Labo de chimie physique des matériaux amorphes d'Orsay
Group de dynamique des phases condensées de Montpellier
Rien de plus connu que le carbone. Vulgaire graphite, ou diamant flamboyant, les dés étaient, croyait-on, jetés pour cet élément depuis la nuit des temps. Jetés ? 1991 a tout changé. En une année, les publications scientifiques sur les molécules complexes formées de cet élément ont livré un ouragan d'informations, de quoi éditer une encyclopédie en 12 volumes. Avec plus de 6 publications par jour, ces travaux ont atteint "un rythme fou, qui rappelle celui des supraconducteurs", constate André Rassat, responsable du laboratoire d'activation moléculaire de l'Ecole Normale de Paris. Désormais on ne parle plus du carbone, mais de fullérènes ou footballène (60 atomes de carbone formant une sphère aux allures de ballon de football), de tubes ou de quasi-cristaux, voire de semi-conducteurs. Une épopée qui pourrait très bien n'en être qu'à son prologue, car elle risque de bouleverser des pans entiers de la chimie des prochaines décennies.
Les premiers indices de ce monde peu ordinaire de carbones complexes sont venus au début des années 80. Des ballons d'exploration stratosphérique, bardés d'équipements, décèlent au loin dans le cosmos des particules qui semblent faites de chaînes importantes d'atomes de carbone.
Au sol, des expérimentateurs astucieux ont su retrouver, d'abord sous des bombardements de graphite par des lasers, puis dans de la suie produite par des arcs électriques entre des électrodes de graphite sous ambiance d'argon ces structures moléculaires révélées par le cosmos. Des assemblages de 60, 70 et 84 atomes de carbone, sous la forme de ballons de football (60) ou de rugby (70) et peut-être de citrouille (84). Tout ce qu'il fallait, pour commencer à rêver, c'était la capacité de produire des quantités raisonnables de ces molécules. Depuis cette année, c'est chose faite. La recherche, l'imagination commencèrent à galoper : et pourquoi pas des molécules faites de plusieurs centaines d'atomes, se demandait-on dans les laboratoires. A vrai dire, la course internationale prenait des allures de jeu géométrique. C'était à qui dessinerait, sur le papier ou sur ordinateur, toutes les structures possibles comportant des trièdres et des pentagones (plans à cinq côtés). Et on ressortait les grimoires des plus anciens mathématiciens pour voir si une possibilité de figure n'avait pas échappé aux théoriciens ou aux programmes des informaticiens.
Le diamant et le graphite, les structures naturelles connues de l'élément carbone comportant respectivement cinq et six atomes avec des propriétés fort différentes en raison, précisément, de leurs architectures variées. Les liens étroits entre les 5 atomes de chaque molécule donnent au diamant toute sa solidité. C'est la structure la plus robuste connue sur cette planète. Tandis que les carreaux plats de six atomes donnent au graphite sa structure en feuilles, ou en tuiles qui se détachent facilement les unes des autres, et en font un lubrifiant très prisé.
Harry Kroto (université du Sussex) et Rick Smalley (Rice University, Texas), qui furent parmi les premiers à reproduire la structure du C60 dans une expérience en 1985 compliquèrent les choses en baptisant leur trouvaille du nom d'un architecte connu pour des structures formées de combinaisons de pentagones et d'hexagones, Buckminster Fuller. Cela donne : "buckminsterfullérène". Simplifié dans les laboratoires en "bucky ball".
Cette grande cage creuse a bien entendu des propriétés totalement différentes du diamant et du graphite. Elle devrait pouvoir contenir en son sein d'autres atomes, ou encore des substances pharmaceutiques, auxquelles elle pourrait servir de cage protectrice ou encore offrir des possibilités de supraconductivité, en s'associant avec d'autres éléments. Son goût pour les électrons lui ouvre des perspectives en électronique, dans le domaine des batteries. Il pourrait également révolutionner le monde des alliages métalliques, en s'associant, comme on vient de le montrer à l'université de Philadelphie, à des métaux alcalins comme le rubidium.
A côté des chercheurs qui voient là un objet tellement nouveau qu'ils sont tentés d'en faire un élément à part entière, d'autres lui trouvent des propriétés surprenantes. D'abord celle de ne pas s'arrèter à 60 atomes, puisque les Japonais de la firme NEC viennent d'obtenir des tubes creux formé d'une nappe d'atomes de carbone. Apparue spontanément lors de séance de production de C60, ces tubes de carbone sont assez proches des tuiles de graphites, dont les lèvres se rejoindraient pour former un cylindre. Une tendance qui pourrait se voir exploitée dans le domaine des matériaux ou dans celui des membranes de filtration, et qui ouvre de nouvelles perspectives pour la conceptionde formes moléculaires.
Ensuite en France, des chercheurs du CNRS et de plusieurs universités ont unis leurs efforts pour mettre en évidence un nouveau visage de ces molécules de carbone : ce seraient là des quasi-cristaux (1), les premiers sous forme moléculaire ! Cet état de la matière différent découvert en 1984 par des chercheurs israéliens, américains et français, se différencie des cristaux classiques. De certains alliages métalliques correspondant à ce critère on fait désormais des plaques de cuisson très performantes, parce qu'elles conduisent remarquablement la chaleur.
En laissant du footballène cristalliser dans une solution en évaporation lente, on obtient en effet des bâtonnets à 10 faces rectangulaires, ce qui est tout à fait inhabituel pour un cristal. Si cette découverte est confirmée, il s'agira là de la première molécule quasi-cristalline organique. Un pas dans une direction jusque là inexplorée : les symétries moléculaires anormales. Des cas eut-être beaucoup plus fréquents qu'on ne pensait jusqu'ici et qui fera peut-êre de 1992 une autre année carbone ?
(1) CNRS Info 15 décembre 1991
Labo. de chimie physique de la fac. de pharmacie de Tours
Labo. d'activation moléculaire de l'Ecole Normle de Paris
Labo de chimie physique des matériaux amorphes d'Orsay
Group de dynamique des phases condensées de Montpellier
mercredi 30 janvier 2008
Le canon de Jules Verne
nov 94. Fig Mag
La lumière s'affale vers le soir. Sur l'horizon des collines jaunâtres, des dizaines d'éoliennes géantes font la haie, engluées. En attente du vent et d'un avenir émaillé de technologies douces et propres, telles que les rêve la Californie. Plus bas, vers le Pacifique, les ponts de la Baie de San Francisco miroitent de leurs guirlandes de voitures immobiles dans les embouteillages.
Soudain, une déchirure surprend les mamelons et les vallées. Le sol s'agite. Un séisme ? Non, une explosion de grosse Berta vient une nouvelle fois de soulever des tonnes de poussière, du côté de Livermore. Une autre encore, se détache, plus sourde. L'écho. Puis le silence refait son lac.
Les coyotes, eux, n'ont pas fini de détaler.
"Avant chaque tir, on évacue tous les lapins". Ces mots lâchés Harry Cartland part d'un éclat de rire, se remémorant la chasse étrange qu'à chaque fois il faut mener aux dizaines de longues oreilles, un sac à la main, afin d'éviter que le souffle du canon géant ne les rende sourds. Ce que les protecteurs de l'environnement ne prendraient pas à la légère, même sur un site d'essais...
Ingénieur et expert artilleries de tous calibres, Harry n'en finit pas d'agiter ses longues jambes maigres, escaladant la colline de ce coin désert de Californie. Ici, c'est le site d'essais du Livermore National Laboratory. A un jet d'obus de San Francisco, l'un des temples quasi-abandonnés du programme de "Guerre des étoiles". D'ailleurs de place en place, sur ces centaines d'hectares d'herbages carbonisés de soleil, on aperçoit des squelettes d'acier, d'électronique et de béton, des taupinières discrètes donnant accès à des salles souterraines, installations qui dorénavant craignent davantage la poussière et l'oubli que les espions venus du froid.
Harry écarte une mèche de cheveux blonds.
"Le bruit du canon à gaz est incroyable, on est obligé de se protéger dans le bunker, là-bas,."
Le chercheur ramène nos regards sur son drôle d'engin, que vue d'avion on prendrait pour un bout de gazoduc égaré dans les prairies. Le SHARP, Super High Altitude Research Project, financé par le Département de l'Energie. Du moins jusque-là.
Ca, un canon ?
"Le plus performant actuellement en service, car c'est le seul à pouvoir servir plusieurs fois, sauf quand une partie lâche..."
Ce qui s'est déjà produit à deux reprises, sur les seize fois que le dragon vautré là a daigné ébrouer ses 47 mètres de long, vomir ses flammes et envoyer son obus de cinq à six kilos valdinguer dans un tas de sable, à trente mètres de sa gueule. Pas la peine de chercher les restes du boulet, d'ailleurs, la vitesse du projectile en sortie de la bouche à feu atteint Mach 10, soit dix fois la vitesse du son. L'obus, aux formes et à la composition secrètes, est alors porté à plusieurs milliers de degrés, par le frottement avec l'air. Et au moment de l'impact avec la sable, le transfert d'énergie est tel qu'il est "atomisé", si rien n'est fait pour le sauvegarder. Réduit en poussière. D'ailleurs s'il leur prenait l'envie de relever le canon vers le ciel, c'est jusqu'à 400 km d'altitude que tirerait l'engin.
A quoi peut bien servir un tel monstre ?
"A envoyer des satellites dans l'espace, à expédier les matériaux pour la construction en orbite des stations et des fusées interplanétaires", lâche John Hunter, le concepteur de SHARP.
Sur le papier, le projet est renversant. Les plans existent. L'obusier géant, de trois à quatre kilomètres de long, affiche une bouche de un à deux mètres de diamètre, selon les ambitions. Immense et trop lourd pour supporter son propre poids, l'engin devrait être enfoui dans une montagne, fiché à la bonne pente pour pouvoir tirer vers une orbite de 700 km d'altitude.
Tous les lecteurs de Jules Vernes frémiront. Il ne manque plus que le bourrage du tunnel par du Fulmicoton à haut pouvoir explosif pour hisser l'auteur du Voyage dans la Lune au Panthéon des oracles.
Une paternité intellectuelle assumée par les chercheurs de Livermore. Leur projet s'appelle JVL, pour "Jules Vernes Launcher". Mais la comparaison, de fait cesse assez rapidement.
"D'abord parce que nous ne pourrons pas lancer d'hommes avec cela", ponctue Harry.
L'accélération du projectile, pour atteindre en sortie de fût la vitesse nécessaire de vingt quatre mille kilomètres à l'heure, sera environ d'une centaine de G : le poids d'une homme serait multiplié par cent, le temps de traverser le canon. Sans aucun espoir, donc : la limite physiologique admissible pour de brèves durées ne dépassant guère une dizaine de G, et à bord d'une navette spatiale, par exemple, on frôle à peine les trois ou quatre G.
Par contre, pour expédier des matériaux ou des satellites en orbite, Harry et John sont optimistes.
"Avec le SHARP, nous avons testé des structures de projectile qui ont résisté à 30.000 G, et les militaires savent faire des matériaux et de l'électronique capable d'encaisser des valeurs très élevées d'accélération. Bien entendu, cela demandera une conception nouvelle des satellites ainsi expédiés dans l'espace, mais économiquement, le jeu paraît vraiment en valoir la peine, puisque le coût du kilo en orbite devrait être divisé par vingt", souligne Hunter.
Les difficultés liées à la réalisation de tels projectiles paraissent effectivement surmontables. Les ingénieurs de l'armement savent depuis des décennies réaliser des enveloppes de missiles résistantes aux milliers de degrés qu'imposeront au boulet de trois tonnes les frottements dans l'air, à plus de Mach 21.
"En gros, c'est le même problème que celui des têtes de rentrée atmosphérique des missiles nucléaires", souligne Harry.
Concevable, le canon de Jules Vernes demandera toutefois une révolution intellectuelle pour être réalisé. Car s'il était relativement facile de débloquer quelques millions de dollars pour étudier SHARP dans le contexte militaire des années 80, il sera difficile de convaincre la NASA, forte de ses concepteurs de fusées et de navettes, qu'un mortier géant peut faire aussi bien, sinon mieux que les moyens traditionnels de transport spatial.
Optimistes, les techniciens de Livermore affirment qu'avec cent millions de dollars, ils auraient les moyens de développer la filière.
Une première maquette du JVL, avec un fût de soixante mètres, et un diamètre de deux centimètres pourrait déjà en démontrer la faisabilité technique.
Car si le SHARP fonctionne à l'aide d'un mélange de méthane et d'air, mis à feu pour comprimer de l'hydrogène avec un piston, le JVL affiche une telle longueur qu'il faudra trouver d'autres solutions de propulsion.
L'actuelle idée de Hunter consiste à répartir au long du canon des injecteurs d'hydrogène, gaz violemment vaporisé juste après le passage de l'obus, au moyen de particules de graphite et de zirconium, portées à plus de mille degrés.
Vérifiée et validée, la solution pourrait alors enfanter un premier prototype de huit cent mètres de long, pour tirer un ou deux satellites d'une quarantaine de centimètres de diamètre chaque jour.
De quoi convaincre ceux qui, à la NASA, n'auraient pas lu Jules Verne.
La lumière s'affale vers le soir. Sur l'horizon des collines jaunâtres, des dizaines d'éoliennes géantes font la haie, engluées. En attente du vent et d'un avenir émaillé de technologies douces et propres, telles que les rêve la Californie. Plus bas, vers le Pacifique, les ponts de la Baie de San Francisco miroitent de leurs guirlandes de voitures immobiles dans les embouteillages.
Soudain, une déchirure surprend les mamelons et les vallées. Le sol s'agite. Un séisme ? Non, une explosion de grosse Berta vient une nouvelle fois de soulever des tonnes de poussière, du côté de Livermore. Une autre encore, se détache, plus sourde. L'écho. Puis le silence refait son lac.
Les coyotes, eux, n'ont pas fini de détaler.
"Avant chaque tir, on évacue tous les lapins". Ces mots lâchés Harry Cartland part d'un éclat de rire, se remémorant la chasse étrange qu'à chaque fois il faut mener aux dizaines de longues oreilles, un sac à la main, afin d'éviter que le souffle du canon géant ne les rende sourds. Ce que les protecteurs de l'environnement ne prendraient pas à la légère, même sur un site d'essais...
Ingénieur et expert artilleries de tous calibres, Harry n'en finit pas d'agiter ses longues jambes maigres, escaladant la colline de ce coin désert de Californie. Ici, c'est le site d'essais du Livermore National Laboratory. A un jet d'obus de San Francisco, l'un des temples quasi-abandonnés du programme de "Guerre des étoiles". D'ailleurs de place en place, sur ces centaines d'hectares d'herbages carbonisés de soleil, on aperçoit des squelettes d'acier, d'électronique et de béton, des taupinières discrètes donnant accès à des salles souterraines, installations qui dorénavant craignent davantage la poussière et l'oubli que les espions venus du froid.
Harry écarte une mèche de cheveux blonds.
"Le bruit du canon à gaz est incroyable, on est obligé de se protéger dans le bunker, là-bas,."
Le chercheur ramène nos regards sur son drôle d'engin, que vue d'avion on prendrait pour un bout de gazoduc égaré dans les prairies. Le SHARP, Super High Altitude Research Project, financé par le Département de l'Energie. Du moins jusque-là.
Ca, un canon ?
"Le plus performant actuellement en service, car c'est le seul à pouvoir servir plusieurs fois, sauf quand une partie lâche..."
Ce qui s'est déjà produit à deux reprises, sur les seize fois que le dragon vautré là a daigné ébrouer ses 47 mètres de long, vomir ses flammes et envoyer son obus de cinq à six kilos valdinguer dans un tas de sable, à trente mètres de sa gueule. Pas la peine de chercher les restes du boulet, d'ailleurs, la vitesse du projectile en sortie de la bouche à feu atteint Mach 10, soit dix fois la vitesse du son. L'obus, aux formes et à la composition secrètes, est alors porté à plusieurs milliers de degrés, par le frottement avec l'air. Et au moment de l'impact avec la sable, le transfert d'énergie est tel qu'il est "atomisé", si rien n'est fait pour le sauvegarder. Réduit en poussière. D'ailleurs s'il leur prenait l'envie de relever le canon vers le ciel, c'est jusqu'à 400 km d'altitude que tirerait l'engin.
A quoi peut bien servir un tel monstre ?
"A envoyer des satellites dans l'espace, à expédier les matériaux pour la construction en orbite des stations et des fusées interplanétaires", lâche John Hunter, le concepteur de SHARP.
Sur le papier, le projet est renversant. Les plans existent. L'obusier géant, de trois à quatre kilomètres de long, affiche une bouche de un à deux mètres de diamètre, selon les ambitions. Immense et trop lourd pour supporter son propre poids, l'engin devrait être enfoui dans une montagne, fiché à la bonne pente pour pouvoir tirer vers une orbite de 700 km d'altitude.
Tous les lecteurs de Jules Vernes frémiront. Il ne manque plus que le bourrage du tunnel par du Fulmicoton à haut pouvoir explosif pour hisser l'auteur du Voyage dans la Lune au Panthéon des oracles.
Une paternité intellectuelle assumée par les chercheurs de Livermore. Leur projet s'appelle JVL, pour "Jules Vernes Launcher". Mais la comparaison, de fait cesse assez rapidement.
"D'abord parce que nous ne pourrons pas lancer d'hommes avec cela", ponctue Harry.
L'accélération du projectile, pour atteindre en sortie de fût la vitesse nécessaire de vingt quatre mille kilomètres à l'heure, sera environ d'une centaine de G : le poids d'une homme serait multiplié par cent, le temps de traverser le canon. Sans aucun espoir, donc : la limite physiologique admissible pour de brèves durées ne dépassant guère une dizaine de G, et à bord d'une navette spatiale, par exemple, on frôle à peine les trois ou quatre G.
Par contre, pour expédier des matériaux ou des satellites en orbite, Harry et John sont optimistes.
"Avec le SHARP, nous avons testé des structures de projectile qui ont résisté à 30.000 G, et les militaires savent faire des matériaux et de l'électronique capable d'encaisser des valeurs très élevées d'accélération. Bien entendu, cela demandera une conception nouvelle des satellites ainsi expédiés dans l'espace, mais économiquement, le jeu paraît vraiment en valoir la peine, puisque le coût du kilo en orbite devrait être divisé par vingt", souligne Hunter.
Les difficultés liées à la réalisation de tels projectiles paraissent effectivement surmontables. Les ingénieurs de l'armement savent depuis des décennies réaliser des enveloppes de missiles résistantes aux milliers de degrés qu'imposeront au boulet de trois tonnes les frottements dans l'air, à plus de Mach 21.
"En gros, c'est le même problème que celui des têtes de rentrée atmosphérique des missiles nucléaires", souligne Harry.
Concevable, le canon de Jules Vernes demandera toutefois une révolution intellectuelle pour être réalisé. Car s'il était relativement facile de débloquer quelques millions de dollars pour étudier SHARP dans le contexte militaire des années 80, il sera difficile de convaincre la NASA, forte de ses concepteurs de fusées et de navettes, qu'un mortier géant peut faire aussi bien, sinon mieux que les moyens traditionnels de transport spatial.
Optimistes, les techniciens de Livermore affirment qu'avec cent millions de dollars, ils auraient les moyens de développer la filière.
Une première maquette du JVL, avec un fût de soixante mètres, et un diamètre de deux centimètres pourrait déjà en démontrer la faisabilité technique.
Car si le SHARP fonctionne à l'aide d'un mélange de méthane et d'air, mis à feu pour comprimer de l'hydrogène avec un piston, le JVL affiche une telle longueur qu'il faudra trouver d'autres solutions de propulsion.
L'actuelle idée de Hunter consiste à répartir au long du canon des injecteurs d'hydrogène, gaz violemment vaporisé juste après le passage de l'obus, au moyen de particules de graphite et de zirconium, portées à plus de mille degrés.
Vérifiée et validée, la solution pourrait alors enfanter un premier prototype de huit cent mètres de long, pour tirer un ou deux satellites d'une quarantaine de centimètres de diamètre chaque jour.
De quoi convaincre ceux qui, à la NASA, n'auraient pas lu Jules Verne.
dimanche 27 janvier 2008
Danger : salade de tomates cosmiques
1990
Salade de tomates cosmiques : danger
La chasse à la tomate cosmique est lancée. La NASA, l'agence spatiale américaine, retire en catastrophe des laboratoires universitaires et autres collèges des millions de plants de tomates. Motif : les graines sont toxiques. Plus précisément, ces semences qui ont séjourné dans l'espace à bord d'un satellite expérimental, puis avaient été distribuées au retour à des milliers de classes et de laboratoires, sont susceptibles de produire des fruits toxiques. En quelques générations et mutations, les croquantes solanacées pourraient menacer la santé des amateurs de fruits venus de l'espace selon des chercheurs de l'Université d'Oklahoma
Comment d'innocentes graines de tomates ont-elles pu devenir dangereuses ? Probablement sous les coups du rayonnement cosmique. Un bombardement permanent qui a lieu dans l'espace. Formé de particules de matière et de rayonnements radio-électriques en provenance des réacteur thermonucléaires à cosmos ouvert que sont les étoiles. A commencer par notre voisin le Soleil, à deux jets de particules de la Terre.
On ne sait pas grand chose sur ce rayonnement. C'est d'ailleurs pour cela que les scientifiques avaient placé à bord du satellite LDEF (expérience d'exposition de longue durée), outre le fameuses graines de tomate, des centaines d'échantillons de matériaux, de peinture, de semi-conducteurs, mais aussi de semences et de bactéries. Pour savoir comment la pluie d'énergie qui frappe dans l'espace peut affecter objets inertes et tissus vivants.
Rayons gamma, rayons X, mais aussi les ions (atomes incomplets) venus des autres étoiles sont des objets de taille infinitésimale, animés de vitesses proches de celle de la lumière : 300.000 km par seconde. A notre échelle, rien de visible. Mais au coeur de la matière, en cas de collision, ce sont des impacts d'obus.
Imaginons l'arrivée de ces particules sur des cellules de la peau. Dans la fine mécanique biologique, le terrain le plus fragile est le génome. Gardien de la mémoire de l'hérédité des espèces animales et végétales, les gènes y sont de longues chaînes chimiques, porteuses de programmes vitaux et précis. Les impact des particules venues du cosmos y créent des lésions irrémédiables, massacrant des informations, détruisant des chaînes ou affectant les mécanismes des cellules où elles sont entreposées.
"Les cellules peuvent en mourir. Si elles ne sont pas indispensables à la survie de l'organisme, ce n'est pas grave, mais si elles sont nombreuses à dépérir, ou précieuses, c'est la survie de l'organisme qui est menacée", indique Laure Sabatier, docteur en génétique humaine au Commissariat à l'Energie Atomique. Mais les cellules ravagées peuvent survivre, avec des défauts qu'elles transmettent à leurs descendance. Elles peuvent aussi dégénérer en cellules cancéreuses...
Pour les Terriens, pas de crainte à avoir. L'atmosphère et le champ magnétique de la planète nous protègent. Mais selon certains chercheurs, ces particules venues d'ailleurs auraient joué un grand rôle lors des premières étapes de la vie sur Terre, lorsque la planète était moins bien protégée, en provoquant des mutations favorables chez certaines bactéries ou animaux primitifs.
Par contre dans l'espace, les astronautes sont en première ligne.
Un problème qui se pose de façon dramatique lors d'éruptions solaires, quand notre astre entre en transes et envoi des bouffées accrues de particules dans l'espace. Heureusement, en août 1972, aucun équipage humain ne se trouvait dans l'espace. Il aurait été frappé par des doses mortelles de rayons vomis lors d'un accès de fièvre du Soleil. Autant dire que les agences spatiales soviétique et américaine tiennent compte des périodes d'activité solaire pour planifier leurs activités en orbite. Et à bord des futurs vaisseaux interplanétaires à destination de Mars, il faudra prévoir des casemates blindées pour protéger l'équipage lors des éruptions.
En tous cas, en ce qui concerne les substance et produits revenant de l'espace, pas de crainte à avoir. Des mutants dangereux et viables des microbes ou des semences que nous envoyons dans l'espace n'ont pratiquement aucune chance d'apparaître. Et on se rendra vraisemblablement compte dans quelques semaines que les graines de tomates de la NASA n'étaient pas toxiques, mais simplement "différentes", estiment les spécialistes. Ce qui ne diminue pas l'ampleur de la faute de l(agence spatiale : distribuer des millions de sujets d'expérience à la population sans prendre quelques précautions est une bévue "astronomique".
Salade de tomates cosmiques : danger
La chasse à la tomate cosmique est lancée. La NASA, l'agence spatiale américaine, retire en catastrophe des laboratoires universitaires et autres collèges des millions de plants de tomates. Motif : les graines sont toxiques. Plus précisément, ces semences qui ont séjourné dans l'espace à bord d'un satellite expérimental, puis avaient été distribuées au retour à des milliers de classes et de laboratoires, sont susceptibles de produire des fruits toxiques. En quelques générations et mutations, les croquantes solanacées pourraient menacer la santé des amateurs de fruits venus de l'espace selon des chercheurs de l'Université d'Oklahoma
Comment d'innocentes graines de tomates ont-elles pu devenir dangereuses ? Probablement sous les coups du rayonnement cosmique. Un bombardement permanent qui a lieu dans l'espace. Formé de particules de matière et de rayonnements radio-électriques en provenance des réacteur thermonucléaires à cosmos ouvert que sont les étoiles. A commencer par notre voisin le Soleil, à deux jets de particules de la Terre.
On ne sait pas grand chose sur ce rayonnement. C'est d'ailleurs pour cela que les scientifiques avaient placé à bord du satellite LDEF (expérience d'exposition de longue durée), outre le fameuses graines de tomate, des centaines d'échantillons de matériaux, de peinture, de semi-conducteurs, mais aussi de semences et de bactéries. Pour savoir comment la pluie d'énergie qui frappe dans l'espace peut affecter objets inertes et tissus vivants.
Rayons gamma, rayons X, mais aussi les ions (atomes incomplets) venus des autres étoiles sont des objets de taille infinitésimale, animés de vitesses proches de celle de la lumière : 300.000 km par seconde. A notre échelle, rien de visible. Mais au coeur de la matière, en cas de collision, ce sont des impacts d'obus.
Imaginons l'arrivée de ces particules sur des cellules de la peau. Dans la fine mécanique biologique, le terrain le plus fragile est le génome. Gardien de la mémoire de l'hérédité des espèces animales et végétales, les gènes y sont de longues chaînes chimiques, porteuses de programmes vitaux et précis. Les impact des particules venues du cosmos y créent des lésions irrémédiables, massacrant des informations, détruisant des chaînes ou affectant les mécanismes des cellules où elles sont entreposées.
"Les cellules peuvent en mourir. Si elles ne sont pas indispensables à la survie de l'organisme, ce n'est pas grave, mais si elles sont nombreuses à dépérir, ou précieuses, c'est la survie de l'organisme qui est menacée", indique Laure Sabatier, docteur en génétique humaine au Commissariat à l'Energie Atomique. Mais les cellules ravagées peuvent survivre, avec des défauts qu'elles transmettent à leurs descendance. Elles peuvent aussi dégénérer en cellules cancéreuses...
Pour les Terriens, pas de crainte à avoir. L'atmosphère et le champ magnétique de la planète nous protègent. Mais selon certains chercheurs, ces particules venues d'ailleurs auraient joué un grand rôle lors des premières étapes de la vie sur Terre, lorsque la planète était moins bien protégée, en provoquant des mutations favorables chez certaines bactéries ou animaux primitifs.
Par contre dans l'espace, les astronautes sont en première ligne.
Un problème qui se pose de façon dramatique lors d'éruptions solaires, quand notre astre entre en transes et envoi des bouffées accrues de particules dans l'espace. Heureusement, en août 1972, aucun équipage humain ne se trouvait dans l'espace. Il aurait été frappé par des doses mortelles de rayons vomis lors d'un accès de fièvre du Soleil. Autant dire que les agences spatiales soviétique et américaine tiennent compte des périodes d'activité solaire pour planifier leurs activités en orbite. Et à bord des futurs vaisseaux interplanétaires à destination de Mars, il faudra prévoir des casemates blindées pour protéger l'équipage lors des éruptions.
En tous cas, en ce qui concerne les substance et produits revenant de l'espace, pas de crainte à avoir. Des mutants dangereux et viables des microbes ou des semences que nous envoyons dans l'espace n'ont pratiquement aucune chance d'apparaître. Et on se rendra vraisemblablement compte dans quelques semaines que les graines de tomates de la NASA n'étaient pas toxiques, mais simplement "différentes", estiment les spécialistes. Ce qui ne diminue pas l'ampleur de la faute de l(agence spatiale : distribuer des millions de sujets d'expérience à la population sans prendre quelques précautions est une bévue "astronomique".
Espace : des voiliers solaires
1990
Voiles solaires : régate dans l'espace
A l'heure où les sondes spatiales sillonnent notre système solaire pour en débusquer tous les mystères, envoyer une fusée vers la Lune est désormais d'une banalité ! Et si on envoyait des voiliers, poussés par la lumière du Soleil ? Et si on faisait de cette "première" spatiale une course internationale ? L'idée, initialement jugée complètement folle est pourtant bel et bien en passe de se réaliser. C'est en 1992, pour célébrer le 500-ème anniversaire de la découverte du nouveau continent par Christophe Colomb que trois voiles solaires, dont l'une est armée par la France et l'Espagne, s'élanceront pour une régate au long cours dans le silence de l'espace.
Les vaisseaux cosmiques, inhabités, seront trois sur la ligne de départ. Un japonais, un américain, et un franco-espagnol. Tout comme les caravelles de l'explorateur armées par Isabelle de Castille étaient trois (la Nina, la Pinta et la Santa-Maria) à voguer vers ce que Colomb pensait d'abord être Cipango (le Japon). Une petite erreur de grand découvreur qui lui a été bien pardonnée depuis, puisqu'elle ouvrait une nouvelle ère pour une Europe qui allait ployer sous les richesses (du moins fut-ce le cas pour l'Espagne dont l'inflation allait s'affoler sous l'effet de l'arrivée de l'or), tandis que l'aventure des Amériques commençait.
La célébration mondiale d'un tel évènement valait bien un petit effort d'imagination. En guise de feu d'artifice, quelques astucieux passionnés de l'espace ont donc concocté cette épreuve, qui allie à la technologie contemporaine les possibilités de l'astuce de la navigation stellaire. Mais surtout le symbole de la nouvelle frontière de cette fin de XX-ème siècle, l'espace...
Les gigantesques et très technologiques voiles de plastique, qui régateront dans deux ans entre notre planète et son sélène satellite ne seront pas accélérées par un puissant moteur-fusée. Elles auront pour unique moteur la "pression" de la lumière solaire, et devront voguer avec subtilité pour trouver le meilleur cap et le meilleur "vent". Une course peu banale, qui inaugurera l'utilisation du plus écologique mode de propulsion spatial. Un système pour lequel des Français se sont très tôt passionnés.
Car si historiquement le concept de voile solaire est probablement d'origine soviétique (le savant Tsiolkovsky fut le
premier à proposer ce mode de propulsion, au début du siècle), depuis 1980 c'est un groupe français qui se bat pour qu'une telle régate voie le jour. L'Union pour la Promotion de la Propulsion Photonique (U3P), notamment animée par Guy Pignolet, du Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), s'est fixée pour but de démontrer que les grandes voiles propulsées par les grains de lumière, les photons, peuvent tout à fait jouer un rôle dans les activités spatiales. Elles pourraient par exemple se voir confier de missions spatiales peu urgentes, où un faible coût, ou encore une vitesse importante en fin de parcours seraient importantes.
A vrai dire, on ya pensé sérieusement à plusieurs reprises. Par exemple quand la NASA américaine voulait arranger un rendez-vous ntre une sonde scientifique et la comète de Halley. Malheureusement, pour des raisons de délais et de budget, le programme capotta, et la grande roue qui devait tournoyer sur elle-même pour mieux se stabiliser et se déployer n'a jamais vu le jour.
Le principe de ce mode de propulsion est aussi simple que celui de la marine à voile. Il s'agit ni plus ni moins que de profiter des micro-chocs que créent les rayons lumineux qui arrivent sur une surface. Chaque grain émis par le Soleil à la vitesse de la lumière (330.000 km par seconde) est en effet porteur d'une certaine énergie. Même si sa masse est très faible, sa vitesse est telle qu'il va pouvoir céder un peu d'élan à la surface contre laquelle il va frapper. Tout le monde aura compris que l'idéal, pour de telles aplications, sera d'avoir une voile "miroir", qui transformera le maximum d'énergie du photon en "poussée", par réaction. Le matériau idéal sera donc une sorte de plastique très léger, aluminisé sur la face exposée au rayons solaires.
Certes, mêmes si les ingénieurs français de Matra, maîtres d'oeuvres officiels du spationef franco-espagnol , font des prouesses pour doter la voile de la plus grande superficie, la force qui sera obtenue ne sera pas très grande. A notre distance du Soleil, le "vent" représente environ 10 gramme-poids de "poussée" par hectare de surface ! Sur Terre, avec les autres forces présentes dans notre environnement, une telle "pichenette" est négligeable. Mais dans l'espace, les choses changent : dans le vide, en l'absence de résistances et d'autres forces, cette petite pression sera suffisante pour produire une mince, mais permanente accélération. Un travail de fourmi, qui paye de manière étonnante si l'on est patient. Selon l'Américain Louis Friedman, le grand "penseur" des voiles solaires, un engin de bonne taille peut gagner jusqu'à 360 km par heure de vitesse pure. Paradoxalement, on s'apperçoit donc que si la puissance de telles voiles est limitée, les vitesses qu'elles sont capables d'atteindre sont très grandes.
Sans contrainte de temps, un planeur de l'espace serait en théorie capable d'atteindre finalement la même vitesse que celle du "vent" qui le pousse : 330.000 km par seconde. Bien sûr, dans les faits c'est impossible. D'abord parce qu'au fur et à mesure que l'on s'éloigne du Soleil, la "pression" du vent diminue très vite (avec la carré de la distance). Et l'accélération diminue d'autant. Un effet qui joue peu pour aller dans la Lune, voisine du Soleil au même titre sue la Terre. Mais qui serait très limitant si l'on veut atteindre des vitesses très importantes, ou gagner d'autres systèmes solaires.
Pour l'heure, il n'est pas question de rêver à ces horizons lointains. La course Terre-Lune est engagée et les préparatifs battent leur plein pour cette première. Sur le Vieux continent, Matra-Espace a terminé l'étude technique de faisabilité d'un voilier, et vient d'engager, avec l'Instituto Nacional de Tecnologia Aerospatiale les études approfondies, qui s'achèveront à la fin de cette année. Et dès l'an prochain commencera la réalisation du planeur des étoiles, avec un budget de 250 millions de francs pour lequel les concours de sponsors sont toujours sollicités. Il est notamment prévu de tester le déploiement de maquettes de la voile à bord de la Caravelle des vols en apesanteur du Centre d'Essais de Bretigny-sur-Orge (Essonne).
La machine de course européenne sera simple. Un grand carré de 2 000 mètres carrés de film aluminisé, qui ne pèsera que 150 kg environ. Une prouesse pour cet engin qui devra tendre le tissu sur quatre perches de carbone de trente mètre de long. Pour s'"orienter, le voilier sera muni de quatre "gouvernes" de 400 mètres carrés au total, qui pourront faire varier leur angle par rapport au Soleil. Des mouvements qui orienteront ensuite la voile toute entière pour qu'elle prenne le vent différemment.
Relié par radio à la Terre, l'engin disposera de cellules solaires pour se procurer de l'énergie et sera en principe doté d'un appareil de prise de vues pour faire vivre la course, en livant au sol des images de la compétition, mais aussi de la Terre et de la Lune.
La "ligne d'arrivée" sera d'ailleurs constituée par la capcité à disparaitre derrière la Lune et à en prendre des images. Qui plus est, on trouvera à bord de cette frégate spatiale des isntruments scientifiques d'étude de l'espace, car après avoir rallié la Lune, la voile pourra cingler vers le grand large de notres système planètaire, afin de recueillir une moisson de données scientifiques.
La course elle-même débutera après la mise en orbite par une fusée européenne Ariane IV des trois voiles solaires. Empilées dans le nez d'Ariane, les destriers de l'espace seront placés sur une orbite autour de la Terre, à quelques milliers de kilomètre d'altitude. Dans ce "parking fermé" comparable à ceux des rallyes automobiles, les concurrents devront déployer leurs toiles d'araignées, si possible sans accrocs.
Ce sera probablement le moment le plus "chaud" de la course. Un déploiement d'un tel parapluie dans le vide est toujours peuplé d'incertitudes et d'angoisses pour les ingénieurs qui contrôlent les opérations au sol. Les soucis que procurent habituellement les déploiements des panneaux solaires de nos satellites de télécommunications sont là pour le rappeler aux concurrents.
Pour les "équipages", malheureusement forcés de suivre tout cela depuis le sol, dans un centre de contrôle rebaptisé "centre de navigation". Il s'agira dès lors, vers le fin 92, de na pas manquer le départ. Opération délicate s'il en est. Car la régate ne sera pas, comme on serait tenté de le croire, une longue ligne droite. Au contraire. On ne s'évade pas aussi facilement de l'attraction terrestre. En fait, les trois voiliers vont devoir jouer fin. Décrivant des orbites de plus en plus elliptiques (ovales) autour de la planète, les skippers devront s'arranger pour se faire pousser par le vent solaire quand la balistique les orientera vers la Lune, et au contraire offrir le moins de prise au vent quand ils seront forcés de revenir vers le Soleil, pour contourner la Terre à nouveau. Bref une mécanique céleste subtile qui laissera à tous les navigateurs de l'espace l'occasion d'exprimer de réels talents pendant une bonne année.
Car à ce petit jeu de patience, il faudra environ douze mois pour grimper sur la bonne orbite, celle qui permettra aux voiles de grimper assez haut pour rejoindre la Lune. A ce moment là, les trois engins auront acquis de telles vitesses qu'ils feront l'équivalent du trajet Terre-Lune (380.000 km) en sept à huit jours seulement. Mais au total, en une année de navigation, ils auront parcouru l'impressionnante distance de 50 millions de kilomètres !
Un telle épreuve enthousiasmera-t-elle les foules ? "C'est certain, car nous aurons des images des voiles qui pourront être diffusées par la télévision, et on pourra savoir à tout moment à quel endroit sont les voiles", explique Guy Pignolet, qui recherche activement des sponsors pour soutenir le financement de son bateau.
Gageons de toute manière que les voiles solaires ont dans l'avenir de belles navigations à accomplir, à des vitesses auxquelles nos fusées ne peuvent prétendre à l'heure actuelle.
"Mais aussi maintenir indéfiniment des satellites à des endroits précis de l'espace, ou pourquoi pas, un jour, transporter des hommes", souligne Guy Pignolet.
Voiles solaires : régate dans l'espace
A l'heure où les sondes spatiales sillonnent notre système solaire pour en débusquer tous les mystères, envoyer une fusée vers la Lune est désormais d'une banalité ! Et si on envoyait des voiliers, poussés par la lumière du Soleil ? Et si on faisait de cette "première" spatiale une course internationale ? L'idée, initialement jugée complètement folle est pourtant bel et bien en passe de se réaliser. C'est en 1992, pour célébrer le 500-ème anniversaire de la découverte du nouveau continent par Christophe Colomb que trois voiles solaires, dont l'une est armée par la France et l'Espagne, s'élanceront pour une régate au long cours dans le silence de l'espace.
Les vaisseaux cosmiques, inhabités, seront trois sur la ligne de départ. Un japonais, un américain, et un franco-espagnol. Tout comme les caravelles de l'explorateur armées par Isabelle de Castille étaient trois (la Nina, la Pinta et la Santa-Maria) à voguer vers ce que Colomb pensait d'abord être Cipango (le Japon). Une petite erreur de grand découvreur qui lui a été bien pardonnée depuis, puisqu'elle ouvrait une nouvelle ère pour une Europe qui allait ployer sous les richesses (du moins fut-ce le cas pour l'Espagne dont l'inflation allait s'affoler sous l'effet de l'arrivée de l'or), tandis que l'aventure des Amériques commençait.
La célébration mondiale d'un tel évènement valait bien un petit effort d'imagination. En guise de feu d'artifice, quelques astucieux passionnés de l'espace ont donc concocté cette épreuve, qui allie à la technologie contemporaine les possibilités de l'astuce de la navigation stellaire. Mais surtout le symbole de la nouvelle frontière de cette fin de XX-ème siècle, l'espace...
Les gigantesques et très technologiques voiles de plastique, qui régateront dans deux ans entre notre planète et son sélène satellite ne seront pas accélérées par un puissant moteur-fusée. Elles auront pour unique moteur la "pression" de la lumière solaire, et devront voguer avec subtilité pour trouver le meilleur cap et le meilleur "vent". Une course peu banale, qui inaugurera l'utilisation du plus écologique mode de propulsion spatial. Un système pour lequel des Français se sont très tôt passionnés.
Car si historiquement le concept de voile solaire est probablement d'origine soviétique (le savant Tsiolkovsky fut le
premier à proposer ce mode de propulsion, au début du siècle), depuis 1980 c'est un groupe français qui se bat pour qu'une telle régate voie le jour. L'Union pour la Promotion de la Propulsion Photonique (U3P), notamment animée par Guy Pignolet, du Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), s'est fixée pour but de démontrer que les grandes voiles propulsées par les grains de lumière, les photons, peuvent tout à fait jouer un rôle dans les activités spatiales. Elles pourraient par exemple se voir confier de missions spatiales peu urgentes, où un faible coût, ou encore une vitesse importante en fin de parcours seraient importantes.
A vrai dire, on ya pensé sérieusement à plusieurs reprises. Par exemple quand la NASA américaine voulait arranger un rendez-vous ntre une sonde scientifique et la comète de Halley. Malheureusement, pour des raisons de délais et de budget, le programme capotta, et la grande roue qui devait tournoyer sur elle-même pour mieux se stabiliser et se déployer n'a jamais vu le jour.
Le principe de ce mode de propulsion est aussi simple que celui de la marine à voile. Il s'agit ni plus ni moins que de profiter des micro-chocs que créent les rayons lumineux qui arrivent sur une surface. Chaque grain émis par le Soleil à la vitesse de la lumière (330.000 km par seconde) est en effet porteur d'une certaine énergie. Même si sa masse est très faible, sa vitesse est telle qu'il va pouvoir céder un peu d'élan à la surface contre laquelle il va frapper. Tout le monde aura compris que l'idéal, pour de telles aplications, sera d'avoir une voile "miroir", qui transformera le maximum d'énergie du photon en "poussée", par réaction. Le matériau idéal sera donc une sorte de plastique très léger, aluminisé sur la face exposée au rayons solaires.
Certes, mêmes si les ingénieurs français de Matra, maîtres d'oeuvres officiels du spationef franco-espagnol , font des prouesses pour doter la voile de la plus grande superficie, la force qui sera obtenue ne sera pas très grande. A notre distance du Soleil, le "vent" représente environ 10 gramme-poids de "poussée" par hectare de surface ! Sur Terre, avec les autres forces présentes dans notre environnement, une telle "pichenette" est négligeable. Mais dans l'espace, les choses changent : dans le vide, en l'absence de résistances et d'autres forces, cette petite pression sera suffisante pour produire une mince, mais permanente accélération. Un travail de fourmi, qui paye de manière étonnante si l'on est patient. Selon l'Américain Louis Friedman, le grand "penseur" des voiles solaires, un engin de bonne taille peut gagner jusqu'à 360 km par heure de vitesse pure. Paradoxalement, on s'apperçoit donc que si la puissance de telles voiles est limitée, les vitesses qu'elles sont capables d'atteindre sont très grandes.
Sans contrainte de temps, un planeur de l'espace serait en théorie capable d'atteindre finalement la même vitesse que celle du "vent" qui le pousse : 330.000 km par seconde. Bien sûr, dans les faits c'est impossible. D'abord parce qu'au fur et à mesure que l'on s'éloigne du Soleil, la "pression" du vent diminue très vite (avec la carré de la distance). Et l'accélération diminue d'autant. Un effet qui joue peu pour aller dans la Lune, voisine du Soleil au même titre sue la Terre. Mais qui serait très limitant si l'on veut atteindre des vitesses très importantes, ou gagner d'autres systèmes solaires.
Pour l'heure, il n'est pas question de rêver à ces horizons lointains. La course Terre-Lune est engagée et les préparatifs battent leur plein pour cette première. Sur le Vieux continent, Matra-Espace a terminé l'étude technique de faisabilité d'un voilier, et vient d'engager, avec l'Instituto Nacional de Tecnologia Aerospatiale les études approfondies, qui s'achèveront à la fin de cette année. Et dès l'an prochain commencera la réalisation du planeur des étoiles, avec un budget de 250 millions de francs pour lequel les concours de sponsors sont toujours sollicités. Il est notamment prévu de tester le déploiement de maquettes de la voile à bord de la Caravelle des vols en apesanteur du Centre d'Essais de Bretigny-sur-Orge (Essonne).
La machine de course européenne sera simple. Un grand carré de 2 000 mètres carrés de film aluminisé, qui ne pèsera que 150 kg environ. Une prouesse pour cet engin qui devra tendre le tissu sur quatre perches de carbone de trente mètre de long. Pour s'"orienter, le voilier sera muni de quatre "gouvernes" de 400 mètres carrés au total, qui pourront faire varier leur angle par rapport au Soleil. Des mouvements qui orienteront ensuite la voile toute entière pour qu'elle prenne le vent différemment.
Relié par radio à la Terre, l'engin disposera de cellules solaires pour se procurer de l'énergie et sera en principe doté d'un appareil de prise de vues pour faire vivre la course, en livant au sol des images de la compétition, mais aussi de la Terre et de la Lune.
La "ligne d'arrivée" sera d'ailleurs constituée par la capcité à disparaitre derrière la Lune et à en prendre des images. Qui plus est, on trouvera à bord de cette frégate spatiale des isntruments scientifiques d'étude de l'espace, car après avoir rallié la Lune, la voile pourra cingler vers le grand large de notres système planètaire, afin de recueillir une moisson de données scientifiques.
La course elle-même débutera après la mise en orbite par une fusée européenne Ariane IV des trois voiles solaires. Empilées dans le nez d'Ariane, les destriers de l'espace seront placés sur une orbite autour de la Terre, à quelques milliers de kilomètre d'altitude. Dans ce "parking fermé" comparable à ceux des rallyes automobiles, les concurrents devront déployer leurs toiles d'araignées, si possible sans accrocs.
Ce sera probablement le moment le plus "chaud" de la course. Un déploiement d'un tel parapluie dans le vide est toujours peuplé d'incertitudes et d'angoisses pour les ingénieurs qui contrôlent les opérations au sol. Les soucis que procurent habituellement les déploiements des panneaux solaires de nos satellites de télécommunications sont là pour le rappeler aux concurrents.
Pour les "équipages", malheureusement forcés de suivre tout cela depuis le sol, dans un centre de contrôle rebaptisé "centre de navigation". Il s'agira dès lors, vers le fin 92, de na pas manquer le départ. Opération délicate s'il en est. Car la régate ne sera pas, comme on serait tenté de le croire, une longue ligne droite. Au contraire. On ne s'évade pas aussi facilement de l'attraction terrestre. En fait, les trois voiliers vont devoir jouer fin. Décrivant des orbites de plus en plus elliptiques (ovales) autour de la planète, les skippers devront s'arranger pour se faire pousser par le vent solaire quand la balistique les orientera vers la Lune, et au contraire offrir le moins de prise au vent quand ils seront forcés de revenir vers le Soleil, pour contourner la Terre à nouveau. Bref une mécanique céleste subtile qui laissera à tous les navigateurs de l'espace l'occasion d'exprimer de réels talents pendant une bonne année.
Car à ce petit jeu de patience, il faudra environ douze mois pour grimper sur la bonne orbite, celle qui permettra aux voiles de grimper assez haut pour rejoindre la Lune. A ce moment là, les trois engins auront acquis de telles vitesses qu'ils feront l'équivalent du trajet Terre-Lune (380.000 km) en sept à huit jours seulement. Mais au total, en une année de navigation, ils auront parcouru l'impressionnante distance de 50 millions de kilomètres !
Un telle épreuve enthousiasmera-t-elle les foules ? "C'est certain, car nous aurons des images des voiles qui pourront être diffusées par la télévision, et on pourra savoir à tout moment à quel endroit sont les voiles", explique Guy Pignolet, qui recherche activement des sponsors pour soutenir le financement de son bateau.
Gageons de toute manière que les voiles solaires ont dans l'avenir de belles navigations à accomplir, à des vitesses auxquelles nos fusées ne peuvent prétendre à l'heure actuelle.
"Mais aussi maintenir indéfiniment des satellites à des endroits précis de l'espace, ou pourquoi pas, un jour, transporter des hommes", souligne Guy Pignolet.
Ulysse, la sonde solaire
1990
Ulysse : le pied de nez aux planètes
La grande partie de billard planètaire vient de commencer. Ulysse, la sonde spatiale qui a été largué samedi dans l'espace par la navette Discovery, est condamné à une vraie vie de héros antique, à la conquète du Soleil. Un peu à la manière du roi d'Ithaque dont Homère nous raconte les infinies pérégrinations à travers la Méditerrannée, cette sonde de l'Agence Spatiale Européenne va errer à travers le système solaire. Mais pour cet engin de 370 kilos, point de Pénélope, ni de retour. L'objectif est de survoler le Soleil, qu'Ulysse atteindra en 1994 au terme d'une croisière extrèmement longue et complexe, avant de disparaitre dans l'espace
Avant de dévoiler les régions iinconnues du Soleil, le "clou" du voyage sera dans deux ans le "toucher" de Jupiter. Ulysse frôlera la planète géante, accélérant au passage et profitant de ce surcroit d'énergie pour changer de trajectoire. Comme une boule de billard viendrait en "frotter" une autre pour prendre de l'effet et s'échapper dans une direction innatendue. Merci Jupiter : sans ce coup de pouce, jamais une sonde terrienne n'aurait pu échapper à la loi du milieu orbital : "rester dans la prison balistique des planétes".
N'importe quelle sonde d'exploration lancée de la Terre est en effet condamnée, à moins de disposer d'une énorme source d'énergie, à rester enfermée dans le plan où orbitent toutes les planètes. Comme un enfant qui descend du cheval de bois de son manège est obligé de continuer à tourner avec. Jusqu'à l'arrèt complet, cela vaut mieux pour lui. De la même manière, le plan de notre système solaire est une sorte de disque 33 tours, dont le trou central serait le Soleil et la surface parsemée de l'infatigable cortège des planètes. Résultat, jamais aucun engin lancé par les hommes n'a pu sortir de la surface du disque, et contempler le système solaire autrement que de "profil".
Ulysse sera la première à transgresser cet interdit, à prendre le chemin des écoliers. Son trajet complexe l'amènera donc à près de 800 millions de km de la Terre. Puis, après la demi-orbite d'accélération autour de Jupiter la géante en février 1992, l'explorateur piquera vers le bas, repassant loin en dessous de la Terre pour foncer enfin vers le Soleil. Là, Ulysse incurvera sa trajectoire pour survoler le pôle sud solaire en 1994, puis le nord de l'astre à la fin de 1995.
Pour les chercheurs, ce sera du jamais vu. Une super-production scientifique à la Coppola ! Enfin ils découvriront, à travers les instruments embarqués sur la sonde, à quoi ressemblent ces régions méconnues du Soleil. Une "manip" unique pour comprendre comment fonctionne dans ces régions la formidable chaudière thermonucléaire qui éclaire nos jours et réchauffe nos printemps. Vents solaires, champs magnétiques, gaz interstellaire, quasiment tout sera passé au crible des "yeux" d'Ulysse.
On aura enfin accès aux températures et aux compositions chimiques de la surface du Soleil, et globalement, on saura peut-être si les idées que l'on se fait du fonctionnement de la machinerie solaire sont justes. C'est essentiel. Pour comprendre la nature de l'astre, mais aussi prévoir son devenir. Par exemple, combien de temps pourra-t-il encore nous éclairer, ce soleil, ou comment fera-t-il évoluer le climat de la Terre au cours des prochains millénaires ?
Ce n'est pas tout. En naviguant dans des régions cosmiques qu'aucun engin n'a jamais effleurées de ses capteurs, la sonde offrira enfin des données sur l'espace galactique. Sur la "composition" du vide en dehors des trajectoires des planètes. Un étonnant coup de projecteur sur le noir de l'espace, et sur les champs magnétiques et les particules qui errent dans ces régions.
Bref, Ulysse aura du pain sur la planche. Il faut dire que la sonde piaffait. Depuis 1979, date de lancement du programme, elle aurait déjà du être lancée un certain nombre de fois : le premier lancement étant prévu en... 1983 ! Il faut dire que la Nasa, qui devait construire une copie, a entretemps fait faut bond aux Européens pour des raisons financières. Tandis que les difficultés graves des navettes américaines venaient faire durer encore un peu le suspense scientifique.
Ulysse : le pied de nez aux planètes
La grande partie de billard planètaire vient de commencer. Ulysse, la sonde spatiale qui a été largué samedi dans l'espace par la navette Discovery, est condamné à une vraie vie de héros antique, à la conquète du Soleil. Un peu à la manière du roi d'Ithaque dont Homère nous raconte les infinies pérégrinations à travers la Méditerrannée, cette sonde de l'Agence Spatiale Européenne va errer à travers le système solaire. Mais pour cet engin de 370 kilos, point de Pénélope, ni de retour. L'objectif est de survoler le Soleil, qu'Ulysse atteindra en 1994 au terme d'une croisière extrèmement longue et complexe, avant de disparaitre dans l'espace
Avant de dévoiler les régions iinconnues du Soleil, le "clou" du voyage sera dans deux ans le "toucher" de Jupiter. Ulysse frôlera la planète géante, accélérant au passage et profitant de ce surcroit d'énergie pour changer de trajectoire. Comme une boule de billard viendrait en "frotter" une autre pour prendre de l'effet et s'échapper dans une direction innatendue. Merci Jupiter : sans ce coup de pouce, jamais une sonde terrienne n'aurait pu échapper à la loi du milieu orbital : "rester dans la prison balistique des planétes".
N'importe quelle sonde d'exploration lancée de la Terre est en effet condamnée, à moins de disposer d'une énorme source d'énergie, à rester enfermée dans le plan où orbitent toutes les planètes. Comme un enfant qui descend du cheval de bois de son manège est obligé de continuer à tourner avec. Jusqu'à l'arrèt complet, cela vaut mieux pour lui. De la même manière, le plan de notre système solaire est une sorte de disque 33 tours, dont le trou central serait le Soleil et la surface parsemée de l'infatigable cortège des planètes. Résultat, jamais aucun engin lancé par les hommes n'a pu sortir de la surface du disque, et contempler le système solaire autrement que de "profil".
Ulysse sera la première à transgresser cet interdit, à prendre le chemin des écoliers. Son trajet complexe l'amènera donc à près de 800 millions de km de la Terre. Puis, après la demi-orbite d'accélération autour de Jupiter la géante en février 1992, l'explorateur piquera vers le bas, repassant loin en dessous de la Terre pour foncer enfin vers le Soleil. Là, Ulysse incurvera sa trajectoire pour survoler le pôle sud solaire en 1994, puis le nord de l'astre à la fin de 1995.
Pour les chercheurs, ce sera du jamais vu. Une super-production scientifique à la Coppola ! Enfin ils découvriront, à travers les instruments embarqués sur la sonde, à quoi ressemblent ces régions méconnues du Soleil. Une "manip" unique pour comprendre comment fonctionne dans ces régions la formidable chaudière thermonucléaire qui éclaire nos jours et réchauffe nos printemps. Vents solaires, champs magnétiques, gaz interstellaire, quasiment tout sera passé au crible des "yeux" d'Ulysse.
On aura enfin accès aux températures et aux compositions chimiques de la surface du Soleil, et globalement, on saura peut-être si les idées que l'on se fait du fonctionnement de la machinerie solaire sont justes. C'est essentiel. Pour comprendre la nature de l'astre, mais aussi prévoir son devenir. Par exemple, combien de temps pourra-t-il encore nous éclairer, ce soleil, ou comment fera-t-il évoluer le climat de la Terre au cours des prochains millénaires ?
Ce n'est pas tout. En naviguant dans des régions cosmiques qu'aucun engin n'a jamais effleurées de ses capteurs, la sonde offrira enfin des données sur l'espace galactique. Sur la "composition" du vide en dehors des trajectoires des planètes. Un étonnant coup de projecteur sur le noir de l'espace, et sur les champs magnétiques et les particules qui errent dans ces régions.
Bref, Ulysse aura du pain sur la planche. Il faut dire que la sonde piaffait. Depuis 1979, date de lancement du programme, elle aurait déjà du être lancée un certain nombre de fois : le premier lancement étant prévu en... 1983 ! Il faut dire que la Nasa, qui devait construire une copie, a entretemps fait faut bond aux Européens pour des raisons financières. Tandis que les difficultés graves des navettes américaines venaient faire durer encore un peu le suspense scientifique.
Télescope géant au Chili
préparatifs du VLT européen, au Chili
1991
Un sommet vierge pour le plus beau des télescopes
Un peu myope en raison de son miroir mal poli, le télescope spatial Hubble ne remplit pas tout à fait ses objectifs. Dommage. Mais les astronomes se consolent déjà avec d'autres projet. Du moins en France et en Europe, où l'on prépare activement le VLT (Very Large Telescope). Ce nouveau bijou de technologie sera érigé dans la Cordillère des Andes et ses performances, supérieures sur le papier à celles de Hubble, en feront probablement le meilleur télescope mondial pour observer le ciel austral au début des années 2.000.
Mais attention, pour réussir aujourd'hui une bonne machine à fouiller les zones les plus reculées de l'univers, il ne suffit pas de réaliser des optiques ultra-performantes. Il convient avant tout de se procurer un bon site, une montagne où les nuits sont sans nuage, l'air sans humidité pour ne pas gèner la propagation des rayons lumineux, et avec le moins de perturbations atmosphériques possibles. C'est pourquoi, l'annonce définitive du choix du site du VLT, faite au mois de décembre par l'organisation de l'Observatoire Européen Austral (ESO) revêt une importance toute particulière. L'ensemble de quatre télescopes dotés de miroirs de 8,2 mètres de diamètre qui additionneront leurs surfaces pour former l'équivalent d'un télescope géant de 16 mètres sera perché sur le site exceptionnel du Cerro Paranal au Chili. "C'est probablement la meilleure montagne au monde à ce jour dans l'hémisphère sud", estime l'astronome français Gérard Lelièvre, qui a participé au choix du site du très grand télescope européen.
Situé à 12 km du Pacifique, par 2.664 mètres d'altitude, cet endroit ne risque pas de subir les lumières ou les pollutions de la ville. La cité la plus proche est Antofagasta, à 130 km au nord, et les activités minières importantes sont à 400 km de là. En outre, les conditions météorologiques locales garantissent un air pur et sec en altitude.
Il aura fallu plus de six années pour étudier la qualité de ce Nirvana de l'astronomie. La plus longue et la meilleure enquête jamais réalisée pour choisir un perchoir à télescopes, menée en installant une véritable station météo et un observatoire miniature sur ce sommet perdu de la Cordillère. "On a tenu compte de la pollution, des nuages, de la transparence de l'atmosphère, de l'absence d'humidité, des qualités potentielles des images obtenues", poursuit Gérard Lelièvre. "Pour vous donner un ordre de grandeur, le pourcentage de bonnes nuits d'observation y est de 81 %, contre 50% à La Silla, et on gagne 15 % sur la qualité des images". La Silla, l'actuel site astronomique de l'ESO se trouve 500 km plus au sud et abrite une batterie de quatorze télescopes européens. "En gros, on gagne 25 à 30 % sur notre investissement si l'on va à Cerro Paranal plutôt que si l'on installe le VLT à La Silla".
Bref, un site en or, qui justifie même que l'ESO ait acquis par prudente anticipation des droits sur une montagne voisine, le Cerro Armazones. "Au cas ou l'on voudrait étendre les installations, y transférer certains télescopes de La Silla, et pour éviter de se faire doubler par d'autres nations". Pour conforter ce choix, le gouvernement chilien a offert un beau "jardin" à l'ESO, 725 km carrés vierges autour de Cero Paranal, pour le protéger de toute pollution potentielle.
Des précautions qui se comprennent, au vu du montant de l'investissement : le VLT coûtera plus de 1,2 milliards de francs, dont un quart environ sera pris en charge par la France. D'ailleurs un tel équipement comporte toute une logistique : il faudra tracer une route, depuis l'ancienne panaméricaine qui passe au pied de la montagne, construire un hôtel pour la centaine de personnes qui s'activeront autour des miroirs vers l'an 2.000, une piste d'aterrerissage, les approvisionnements en eau et électricité.
De quel genre de performances ce VLT sera-t-il capable ? Sa résolution, en mode direct d'observation devrait atteindre 0,01 de seconde d'arc, ce qui lui permettrait au bas mot de distinguer des objets d'un mètre à la surface de la Lune. Un chiffre dix fois meilleur que celui du télescope Hubble en orbite, obtenu grâce à une optique active et adaptative (les miroirs sont déformables, pilotés par ordinateur pour compenser les turbulences de l'atmosphère), et à l'interférométrie (on compare les signaux lumineux reçus par deux ou quatre miroirs). A titre de comparaison, l'un des meilleurs télescopes actuels, réalisé par la France et le Canada à Hawaii, sur le Mauna Kéa, obtient une résolution de 0,2 secondes d'arc (200 fois moins bien).
Le premier miroir du VLT sera installé en 1995 et le télescope devrait être complet vers l'an 2.000. On prévoit aussi d'installer tout autour d'autres petits télescopes, pour pouvoir augmenter encore la "surface virtuelle" en mode interférométrique. La résolution pourra ainsi atteindre 5/10.000-ème de seconde d'arc.
Tout cela parait fort compliqué ? Un chiffre donnera une explication à ce déluge de technologie : l'instrument une fois complet sera capable de "voir" des étoiles de magnitude 30. Des astres plus que faibles, qui font parvenir 150 fois moins de lumière à notre regard qu'une étoile de magnitude 22. Et savez-vous combien de photons, de grains de lumière, une étoile de magnitude 22 fait parvenir sur Terre ? Seulement six photons par seconde et par mètre carré ! Les astronomes en sont à compter les grains de lumière qui arrivent toutes les 10 secondes, qui sont totalement noyés dans le bruit de fond que fait l'atmosphère, a vouloir éviter (en infra-rouges) le rayonnement thermique d'un oiseau qui passe dans le ciel... D'ailleurs seul l'ordinateur sait extraire de ce fatras informel de signaux parasites le fluet signe distinctif des quelques photons qui tombent à intervalle régulier, provenant avec la même énergie du même coin de ciel. Il gomme alors tout ce qui n'est pas de nature cosmique, pour conserver le précieux signal. "Et pour améliorer encore le résultat, on imagine à utiliser des lasers, pour éclairer le ciel à 90 km d'altitude. Une manière de créer une étoile artificielle dans le champ du télescope, pour observer avec précision comment son image est perturbée par l'atmosphère. Connaissant au mieux les perturbations, on pourra alors encore mieux corriger les images au niveau des miroirs, ou par traitement informatique", souligne M. Lelièvre.
Une panoplie d'atouts qui devrait permettre au super-télescope européen d'entretenir une saine compétition avec les instruments que préparent les scientifiques américains à Hawaii (Keck Telescope de 10 mètres), en Arizona avec l'Italie (Columbus, 11 mètres) et au Chili (à Las Campanas, 8 mètres).
1991
Un sommet vierge pour le plus beau des télescopes
Un peu myope en raison de son miroir mal poli, le télescope spatial Hubble ne remplit pas tout à fait ses objectifs. Dommage. Mais les astronomes se consolent déjà avec d'autres projet. Du moins en France et en Europe, où l'on prépare activement le VLT (Very Large Telescope). Ce nouveau bijou de technologie sera érigé dans la Cordillère des Andes et ses performances, supérieures sur le papier à celles de Hubble, en feront probablement le meilleur télescope mondial pour observer le ciel austral au début des années 2.000.
Mais attention, pour réussir aujourd'hui une bonne machine à fouiller les zones les plus reculées de l'univers, il ne suffit pas de réaliser des optiques ultra-performantes. Il convient avant tout de se procurer un bon site, une montagne où les nuits sont sans nuage, l'air sans humidité pour ne pas gèner la propagation des rayons lumineux, et avec le moins de perturbations atmosphériques possibles. C'est pourquoi, l'annonce définitive du choix du site du VLT, faite au mois de décembre par l'organisation de l'Observatoire Européen Austral (ESO) revêt une importance toute particulière. L'ensemble de quatre télescopes dotés de miroirs de 8,2 mètres de diamètre qui additionneront leurs surfaces pour former l'équivalent d'un télescope géant de 16 mètres sera perché sur le site exceptionnel du Cerro Paranal au Chili. "C'est probablement la meilleure montagne au monde à ce jour dans l'hémisphère sud", estime l'astronome français Gérard Lelièvre, qui a participé au choix du site du très grand télescope européen.
Situé à 12 km du Pacifique, par 2.664 mètres d'altitude, cet endroit ne risque pas de subir les lumières ou les pollutions de la ville. La cité la plus proche est Antofagasta, à 130 km au nord, et les activités minières importantes sont à 400 km de là. En outre, les conditions météorologiques locales garantissent un air pur et sec en altitude.
Il aura fallu plus de six années pour étudier la qualité de ce Nirvana de l'astronomie. La plus longue et la meilleure enquête jamais réalisée pour choisir un perchoir à télescopes, menée en installant une véritable station météo et un observatoire miniature sur ce sommet perdu de la Cordillère. "On a tenu compte de la pollution, des nuages, de la transparence de l'atmosphère, de l'absence d'humidité, des qualités potentielles des images obtenues", poursuit Gérard Lelièvre. "Pour vous donner un ordre de grandeur, le pourcentage de bonnes nuits d'observation y est de 81 %, contre 50% à La Silla, et on gagne 15 % sur la qualité des images". La Silla, l'actuel site astronomique de l'ESO se trouve 500 km plus au sud et abrite une batterie de quatorze télescopes européens. "En gros, on gagne 25 à 30 % sur notre investissement si l'on va à Cerro Paranal plutôt que si l'on installe le VLT à La Silla".
Bref, un site en or, qui justifie même que l'ESO ait acquis par prudente anticipation des droits sur une montagne voisine, le Cerro Armazones. "Au cas ou l'on voudrait étendre les installations, y transférer certains télescopes de La Silla, et pour éviter de se faire doubler par d'autres nations". Pour conforter ce choix, le gouvernement chilien a offert un beau "jardin" à l'ESO, 725 km carrés vierges autour de Cero Paranal, pour le protéger de toute pollution potentielle.
Des précautions qui se comprennent, au vu du montant de l'investissement : le VLT coûtera plus de 1,2 milliards de francs, dont un quart environ sera pris en charge par la France. D'ailleurs un tel équipement comporte toute une logistique : il faudra tracer une route, depuis l'ancienne panaméricaine qui passe au pied de la montagne, construire un hôtel pour la centaine de personnes qui s'activeront autour des miroirs vers l'an 2.000, une piste d'aterrerissage, les approvisionnements en eau et électricité.
De quel genre de performances ce VLT sera-t-il capable ? Sa résolution, en mode direct d'observation devrait atteindre 0,01 de seconde d'arc, ce qui lui permettrait au bas mot de distinguer des objets d'un mètre à la surface de la Lune. Un chiffre dix fois meilleur que celui du télescope Hubble en orbite, obtenu grâce à une optique active et adaptative (les miroirs sont déformables, pilotés par ordinateur pour compenser les turbulences de l'atmosphère), et à l'interférométrie (on compare les signaux lumineux reçus par deux ou quatre miroirs). A titre de comparaison, l'un des meilleurs télescopes actuels, réalisé par la France et le Canada à Hawaii, sur le Mauna Kéa, obtient une résolution de 0,2 secondes d'arc (200 fois moins bien).
Le premier miroir du VLT sera installé en 1995 et le télescope devrait être complet vers l'an 2.000. On prévoit aussi d'installer tout autour d'autres petits télescopes, pour pouvoir augmenter encore la "surface virtuelle" en mode interférométrique. La résolution pourra ainsi atteindre 5/10.000-ème de seconde d'arc.
Tout cela parait fort compliqué ? Un chiffre donnera une explication à ce déluge de technologie : l'instrument une fois complet sera capable de "voir" des étoiles de magnitude 30. Des astres plus que faibles, qui font parvenir 150 fois moins de lumière à notre regard qu'une étoile de magnitude 22. Et savez-vous combien de photons, de grains de lumière, une étoile de magnitude 22 fait parvenir sur Terre ? Seulement six photons par seconde et par mètre carré ! Les astronomes en sont à compter les grains de lumière qui arrivent toutes les 10 secondes, qui sont totalement noyés dans le bruit de fond que fait l'atmosphère, a vouloir éviter (en infra-rouges) le rayonnement thermique d'un oiseau qui passe dans le ciel... D'ailleurs seul l'ordinateur sait extraire de ce fatras informel de signaux parasites le fluet signe distinctif des quelques photons qui tombent à intervalle régulier, provenant avec la même énergie du même coin de ciel. Il gomme alors tout ce qui n'est pas de nature cosmique, pour conserver le précieux signal. "Et pour améliorer encore le résultat, on imagine à utiliser des lasers, pour éclairer le ciel à 90 km d'altitude. Une manière de créer une étoile artificielle dans le champ du télescope, pour observer avec précision comment son image est perturbée par l'atmosphère. Connaissant au mieux les perturbations, on pourra alors encore mieux corriger les images au niveau des miroirs, ou par traitement informatique", souligne M. Lelièvre.
Une panoplie d'atouts qui devrait permettre au super-télescope européen d'entretenir une saine compétition avec les instruments que préparent les scientifiques américains à Hawaii (Keck Telescope de 10 mètres), en Arizona avec l'Italie (Columbus, 11 mètres) et au Chili (à Las Campanas, 8 mètres).
La face sombre du Soleil
1991
La face cachée du Soleil
Notre Soleil, la grosse boule qui nous réchauffe, est une pelote hérissée de mystère. Dernier exemple en date : la brusque "panne" de l'astre, en 1990. D'autant plus étrange après les colères de 1989, des spasmes qui avaient plongé neuf millions de personnes dans le noir au Québec en faisant "sauter les plombs" de la distribution électrique, provoqué des dizaines d'aurores boréales, et fait chuter plusieurs satellites qui se trouvaient en orbite. Munis de leurs archives, calculs à l'appui, les astronomes s'attendaient à ce que 1990 soit pire encore. L'année de tous les dangers solaires, du moins le "sommet" le plus actif du cycle d'activité de 11 ans qui anime notre bonne vieille étoile. Attention, disaient-ils à l'adresse des cosmonautes qui séjournent dans l'espace, mais aussi des utilisateurs des fréquences radio...
Hélas, la crise annoncée, le paroxysme n'a pas eu lieu. Et sans que l'on sache pourquoi, l'astre a brutalement décidé que cela suffisait comme cela, que le cycle de 11 ans serait cette fois plus court d'une année, et qu'en guise de sommet d'activité, on se contenterait des orages magnétiques du mois de mars 1989. "Ce furent tout de même les plus forts jamais provoqués par le Soleil", estime Pierre Lantos, responsable des prévisions solaires à l'observatoire de Paris-Meudon. "C'est une leçon : les prévisions solaires, ce n'est pas encore la météo", ajoute-t-il
Bizarres, les astronomes. Pour tenter d'en savoir plus sur l'étoile reine de notre ciel, ils s'enfouissent sous les montagnes, s'immergent dans le grand bleu des océans, installent leurs détecteurs dans les galeries obscures des mines. Le dernier cri du temple cosmique dans le style bunker sous-terrain, c'est Gran Sasso, près de Rome. Associés aux Allemands et aux Italiens, les chercheurs français viennent de l'inaugurer, sous un sommet de 2 900 mètres. Objectif : percer les mystères de la chaudière du Soleil. Un casse-tête dont l'explication occupe des équipe de chercheurs dans le monde entier.
Tapis dans la montagne, les astrophysiciens y traquent dans une cuve de 30 tonnes de gallium les très étranges créatures que sont les neutrinos. De petites particules insaisissables vomies par milliards par le Soleil et qui ont la fabuleuse propriété de traverser comme du beurre tout ce qu'elles rencontrent. Et notamment la Terre, de part en part. Alors, pour se protéger, se débarrasser de tout autre "bruit", les scientifiques s'enfouissent comme des taupes. "Le sol fait écran, et sous terre nous sommes certains que les seules particules que nous détecteront sont bien des neutrinos, puisque ce sont les seules qui peuvent arriver ici", explique Michel Cribier, physicien au Commissariat à l'Energie Atomique.
Une précaution vitale. Dépourvu de masse, le neutrino est incroyablement difficile à détecter, puisqu'il traverse tout sans dommages, même les détecteurs. Alors pour le voir... A tel point que sur les 65 milliards de ces particules que le Soleil envoie chaque seconde sur chaque centimètre carré de notre planète, le détecteur à chlorure de gallium du Gran Sasso en "verra" seulement une par jour ! Autant éviter que ce fragile témoignage soit autre chose que celui d'un neutrino. Alors on déploie un luxe de précautions inouï : pour éviter la radioactivité naturellement émise par le plomb, on a récupéré du métal très ancien, très stable, incapable d'émettre des rayonnements. On est allé le chercher sur des gallions espagnols coulés depuis plusieurs siècles. Pareil pour l'eau utilisée dans les expériences. Elle a été puisée dans le désert du Sinaï, dans des poches vieilles de plusieurs milliers d'années.
Mais pourquoi s'acharne-t-on à vouloir compter des particules aussi fantomatiques, quasiment indétectables ? Tout le problème, c'est que le nombre que l'on en observe pour l'instant ne correspond pas du tout à celui qui est prévu. On en "voit" trois fois moins que les calculs qui simulent le fonctionnement du Soleil l'annoncent. Un résultat qui irrite passablement les physiciens. La théorie est-elle fausse ? Ne comprend-on rien au Soleil ? Ou les détecteurs sont-ils incapables de fonctionner proprement ?
Les chercheurs s'arrachent d'autant plus les cheveux que le dernier résultat en date, obtenu par des savants soviétiques et américains, fait état de zéro neutrinos ! "On a rien vu du tout", disent-ils. De quoi saper le moral du plus obstiné des chercheurs. "Mais ils ont probablement un problème de détecteur", souffle Michel Cribier, dans un élan d'optimisme.
Précisément, aujourd'hui tous les regards sont tournés vers le Gran Sasso. Peut-être dans quelques mois est-ce là, que se soulevera le voile de mystère qui pèse aujourd'hui sur les neutrinos solaires et le fonctionnement de la chaudière solaire.
Après, les astronomes ne seront pas au bout de leurs peines. Car il n'y rien de plus trompeur que la grosse boule de feu qui se promène dans le ciel du matin au soir. D'abord le Soleil n'est pas stable, mais variable. Un coup de faiblesse, une petite panne de quelques années, oh rien du tout, juste une baisse de rendement de quelques % de la sa chaudière thermonucléaire à 15 millions de degrés pendant 50 ans, et c'est le grand froid. Un coup de blizzard qui s'installe sur Terre, comme pendant le "mini-âge glaciaire de Maunder". Entre 1645 et 1715, le soleil est devenu paresseux et avait même pris un embonpoint de 2 000 km de diamètre. Un coup de barre, une faiblesse qui avait fait geler les fleuves et les lacs d'Europe comme jamais, pourri les étés et les récoltes. Pourquoi cette panne ? La question n'a pas de réponse, mais une chose est sûre, la machine Soleil n'est pas sans failles...
Le plus rageant, c'est que plus on l'étudie l'astre, moins on le connait. A chaque fois que les astronomes mettent en place de nouveaux instruments pour regarder droit dans le feux de cet enfer à 15 millions de degrés d'hydrogène et d'hélium, on trouve de nouvelles questions.
La face cachée du Soleil
Notre Soleil, la grosse boule qui nous réchauffe, est une pelote hérissée de mystère. Dernier exemple en date : la brusque "panne" de l'astre, en 1990. D'autant plus étrange après les colères de 1989, des spasmes qui avaient plongé neuf millions de personnes dans le noir au Québec en faisant "sauter les plombs" de la distribution électrique, provoqué des dizaines d'aurores boréales, et fait chuter plusieurs satellites qui se trouvaient en orbite. Munis de leurs archives, calculs à l'appui, les astronomes s'attendaient à ce que 1990 soit pire encore. L'année de tous les dangers solaires, du moins le "sommet" le plus actif du cycle d'activité de 11 ans qui anime notre bonne vieille étoile. Attention, disaient-ils à l'adresse des cosmonautes qui séjournent dans l'espace, mais aussi des utilisateurs des fréquences radio...
Hélas, la crise annoncée, le paroxysme n'a pas eu lieu. Et sans que l'on sache pourquoi, l'astre a brutalement décidé que cela suffisait comme cela, que le cycle de 11 ans serait cette fois plus court d'une année, et qu'en guise de sommet d'activité, on se contenterait des orages magnétiques du mois de mars 1989. "Ce furent tout de même les plus forts jamais provoqués par le Soleil", estime Pierre Lantos, responsable des prévisions solaires à l'observatoire de Paris-Meudon. "C'est une leçon : les prévisions solaires, ce n'est pas encore la météo", ajoute-t-il
Bizarres, les astronomes. Pour tenter d'en savoir plus sur l'étoile reine de notre ciel, ils s'enfouissent sous les montagnes, s'immergent dans le grand bleu des océans, installent leurs détecteurs dans les galeries obscures des mines. Le dernier cri du temple cosmique dans le style bunker sous-terrain, c'est Gran Sasso, près de Rome. Associés aux Allemands et aux Italiens, les chercheurs français viennent de l'inaugurer, sous un sommet de 2 900 mètres. Objectif : percer les mystères de la chaudière du Soleil. Un casse-tête dont l'explication occupe des équipe de chercheurs dans le monde entier.
Tapis dans la montagne, les astrophysiciens y traquent dans une cuve de 30 tonnes de gallium les très étranges créatures que sont les neutrinos. De petites particules insaisissables vomies par milliards par le Soleil et qui ont la fabuleuse propriété de traverser comme du beurre tout ce qu'elles rencontrent. Et notamment la Terre, de part en part. Alors, pour se protéger, se débarrasser de tout autre "bruit", les scientifiques s'enfouissent comme des taupes. "Le sol fait écran, et sous terre nous sommes certains que les seules particules que nous détecteront sont bien des neutrinos, puisque ce sont les seules qui peuvent arriver ici", explique Michel Cribier, physicien au Commissariat à l'Energie Atomique.
Une précaution vitale. Dépourvu de masse, le neutrino est incroyablement difficile à détecter, puisqu'il traverse tout sans dommages, même les détecteurs. Alors pour le voir... A tel point que sur les 65 milliards de ces particules que le Soleil envoie chaque seconde sur chaque centimètre carré de notre planète, le détecteur à chlorure de gallium du Gran Sasso en "verra" seulement une par jour ! Autant éviter que ce fragile témoignage soit autre chose que celui d'un neutrino. Alors on déploie un luxe de précautions inouï : pour éviter la radioactivité naturellement émise par le plomb, on a récupéré du métal très ancien, très stable, incapable d'émettre des rayonnements. On est allé le chercher sur des gallions espagnols coulés depuis plusieurs siècles. Pareil pour l'eau utilisée dans les expériences. Elle a été puisée dans le désert du Sinaï, dans des poches vieilles de plusieurs milliers d'années.
Mais pourquoi s'acharne-t-on à vouloir compter des particules aussi fantomatiques, quasiment indétectables ? Tout le problème, c'est que le nombre que l'on en observe pour l'instant ne correspond pas du tout à celui qui est prévu. On en "voit" trois fois moins que les calculs qui simulent le fonctionnement du Soleil l'annoncent. Un résultat qui irrite passablement les physiciens. La théorie est-elle fausse ? Ne comprend-on rien au Soleil ? Ou les détecteurs sont-ils incapables de fonctionner proprement ?
Les chercheurs s'arrachent d'autant plus les cheveux que le dernier résultat en date, obtenu par des savants soviétiques et américains, fait état de zéro neutrinos ! "On a rien vu du tout", disent-ils. De quoi saper le moral du plus obstiné des chercheurs. "Mais ils ont probablement un problème de détecteur", souffle Michel Cribier, dans un élan d'optimisme.
Précisément, aujourd'hui tous les regards sont tournés vers le Gran Sasso. Peut-être dans quelques mois est-ce là, que se soulevera le voile de mystère qui pèse aujourd'hui sur les neutrinos solaires et le fonctionnement de la chaudière solaire.
Après, les astronomes ne seront pas au bout de leurs peines. Car il n'y rien de plus trompeur que la grosse boule de feu qui se promène dans le ciel du matin au soir. D'abord le Soleil n'est pas stable, mais variable. Un coup de faiblesse, une petite panne de quelques années, oh rien du tout, juste une baisse de rendement de quelques % de la sa chaudière thermonucléaire à 15 millions de degrés pendant 50 ans, et c'est le grand froid. Un coup de blizzard qui s'installe sur Terre, comme pendant le "mini-âge glaciaire de Maunder". Entre 1645 et 1715, le soleil est devenu paresseux et avait même pris un embonpoint de 2 000 km de diamètre. Un coup de barre, une faiblesse qui avait fait geler les fleuves et les lacs d'Europe comme jamais, pourri les étés et les récoltes. Pourquoi cette panne ? La question n'a pas de réponse, mais une chose est sûre, la machine Soleil n'est pas sans failles...
Le plus rageant, c'est que plus on l'étudie l'astre, moins on le connait. A chaque fois que les astronomes mettent en place de nouveaux instruments pour regarder droit dans le feux de cet enfer à 15 millions de degrés d'hydrogène et d'hélium, on trouve de nouvelles questions.
mardi 22 janvier 2008
Rendez-vous avec le trou noir
Fig Mag, 1992
Tous les soirs, chez lui, Jean-Alain Marck a rendez-vous avec les trous noirs.
A l'observatoire de Meudon, ce mathématicien lunaire (il a cet air lointain et distrait de ceux qui peuplent leur monde intérieur d'équations abstraites) fourbit durant la journée les armes théoriques dont les astronomes ont besoin pour travailler sur les objets célestes qui hantent leurs télescopes. Permettant ainsi de reconstituer les lois de l'univers.
Mais ce mathématicien-physicien a une autre passion : faire vivre un trou noir. Puisque ces objets calculés par les équations de la gravitation relativiste s'obstinent à demeurer discrets dans le ciel, il a décidé d'en reconstituer un chez lui. Doté à domicile d'un terminal informatique très puissant, il y a au fil de ses soirées et des nuits, saisi les équations qui ordonnent la vie d'un trou noir. Et un jour, la magie a fonctionné. Sur l'écran gris, un objet étrange s'est mis à vivre, à palpiter de ses couleurs.
"J'ai triché un peu, concède-t-il, car les couleurs que l'on voit ici ne sont pas les vraies, celles que verraient nos yeux, mais correspondent plutôt à la manière dont une sonde perfectionnée percevrait le trou noir, en mesurait également les rayons X et gamma qui nous sont invisibles".
Pour la première fois, pour une image de cette qualité, chaque point représenté sur l'écran a été calculé par l'ordinateur. Rien n'est dû à la fantaisie. Et la magie de la réalité opérant, le dessin devient superbe.
Un exemple : le rebord du cercle noir (un trou noir est invisible) est coloré. Cela est dû à l'image lumineuse du cercle de gaz échauffé qui entoure le trou noir, et dont les photons sont mis en orbite autour du monstre. parfois, ils sont éjectés à nouveau, libérés. C'est ce qui vient construire l'image à nos yeux d'observateurs.
"Je peux survoler, me promener dans la région du trou noir, y pénétrer, en ressortir...."
Le travail est tellement spectaculaire que les créatifs de Publicis ont réalisé un film de trente secondes, bénévolement, avec l'ensemble de ces images et Steven Spielberg s'est fait envoyer le film, dans le cadre de la préparation d'un film sur "Une brève histoire du temps", de Stephen Hawking.
Objets les plus insolites de l'univers, les trous noirs répondent toujours à leur définition : "région de l'espace dont ne sort aucune information". Mais force est de constater que cette simple idée fait produire aux hommes plus d'informations et de calculs que sur aucun autre phénomène céleste ponctuel.
Tous les soirs, chez lui, Jean-Alain Marck a rendez-vous avec les trous noirs.
A l'observatoire de Meudon, ce mathématicien lunaire (il a cet air lointain et distrait de ceux qui peuplent leur monde intérieur d'équations abstraites) fourbit durant la journée les armes théoriques dont les astronomes ont besoin pour travailler sur les objets célestes qui hantent leurs télescopes. Permettant ainsi de reconstituer les lois de l'univers.
Mais ce mathématicien-physicien a une autre passion : faire vivre un trou noir. Puisque ces objets calculés par les équations de la gravitation relativiste s'obstinent à demeurer discrets dans le ciel, il a décidé d'en reconstituer un chez lui. Doté à domicile d'un terminal informatique très puissant, il y a au fil de ses soirées et des nuits, saisi les équations qui ordonnent la vie d'un trou noir. Et un jour, la magie a fonctionné. Sur l'écran gris, un objet étrange s'est mis à vivre, à palpiter de ses couleurs.
"J'ai triché un peu, concède-t-il, car les couleurs que l'on voit ici ne sont pas les vraies, celles que verraient nos yeux, mais correspondent plutôt à la manière dont une sonde perfectionnée percevrait le trou noir, en mesurait également les rayons X et gamma qui nous sont invisibles".
Pour la première fois, pour une image de cette qualité, chaque point représenté sur l'écran a été calculé par l'ordinateur. Rien n'est dû à la fantaisie. Et la magie de la réalité opérant, le dessin devient superbe.
Un exemple : le rebord du cercle noir (un trou noir est invisible) est coloré. Cela est dû à l'image lumineuse du cercle de gaz échauffé qui entoure le trou noir, et dont les photons sont mis en orbite autour du monstre. parfois, ils sont éjectés à nouveau, libérés. C'est ce qui vient construire l'image à nos yeux d'observateurs.
"Je peux survoler, me promener dans la région du trou noir, y pénétrer, en ressortir...."
Le travail est tellement spectaculaire que les créatifs de Publicis ont réalisé un film de trente secondes, bénévolement, avec l'ensemble de ces images et Steven Spielberg s'est fait envoyer le film, dans le cadre de la préparation d'un film sur "Une brève histoire du temps", de Stephen Hawking.
Objets les plus insolites de l'univers, les trous noirs répondent toujours à leur définition : "région de l'espace dont ne sort aucune information". Mais force est de constater que cette simple idée fait produire aux hommes plus d'informations et de calculs que sur aucun autre phénomène céleste ponctuel.
lundi 21 janvier 2008
Satellites Spot
Pour MFI (agence de RFI pour la presse écrite) (1993)
Eruption volcanique, forêts d'Amazonie, feux de brousse, évolution de la pression démographique ou suivi des migrations de criquets, niveau des réservoirs d'eau, découverte du drame de Tchernobyl, des incendies de puits de pétrole au Koweit : depuis 7 années les satellites d'observation de la Terre Spot 1 et Spot 2 ont abattu un travail impressionnant. Et rendu à la collectivité internationale des services jusque là réservés aux seuls militaires et scientifiques américains, qui disposaient déjà de leur satellites espions ou de recherche. Les images livrées par ces "sentinelles" de l'espace sont précieuses et belles. Et si les civils en raffolent, avec leurs détails visibles de 10 mètres, les militaires ne les boudent pas non plus, qui peuvent, grâce à des traitements informatiques spécifiques, descendre à une précision métrique.
C'est en principe le 24 septembre que la fusée Ariane doit s'élancer depuis le centre spatial de Kourou, en Guyane, pour mettre en orbite le troisième satellite français Spot. Ses deux frères cadets, même s'ils sont un peu fatigués, sont toujours en usage (par intermittence pour Spot 1) et Spot 3 viendra ainsi constituer un complément d'une véritable "flotte" de l'espace, faite de trois satellites mobilisables à la demande.
Ce ne sera pas inutile pour répondre aux demandes saisonnières, comme les prises de vue agricoles, qui servent aux grands groupes agro-alimentaires, aux gouvernements, aux associations de producteurs à prévoir les récoltes, et par là l'évolution des cours des denrées sur les marchés mondiaux. Cela peut permettre à certains d'éviter de subir un effondrement des prix, à la seule vue de l'importance d'une récolte de café ou de blé...
Denrée stratégique ? Certes, au départ. Le Pentagone et les militaires soviétiques n'étaient guère ravis de voir mis à la disposition de tous des données, des images qu'ils pensaient être les seuls à détenir pour longtemps encore.
Résultat, Russe et Américains ont eux aussi mis à la disposition du public leurs images satellites, contribuant à une véritable transparence sur la "Terre vue de l'espace".
En moins d'une décennie, les règles du jeu ont ainsi changé. Les images satellites sont devenues une denrée commerciale et banale, à la portée de tous (et financée par les organismes internationaux, pour la mise à disposition de ceux qui disposent de peu de moyens techniques et financiers).
A ce jour, 10.000 images ont été vendues à travers le monde par la société Spot Image, implantée à Toulouse, et plus de deux millions de vues ont été engrangées en archives. Constituant une banque de données unique sur la planète, précieuse dans l'avenir pour établir des comparaisons et comprendre le devenir de notre monde, à la simple lecture des clichés, ou après un traitement sophistiqué des données brutes.
A huit cent et quelques kilomètres d'altitude, le train des trois wagons Spot "tirera le portrait" des glaciers polaires, pour évaluer si réchauffement du climat et fonte des calottes polaires il y a, mais également pour surveiller les mouvements des grands icebergs, de manière à assurer la sécurité de la navigation dans ces zones froides.
Les géologues, pour leur part, sont largement intéressés par les images des grands formations du sol de la planète. Vues de l'espace, sur les scènes de 60 km de côté que délivrent les satellites, elles sont révélatrices de formations souterraines, mais aussi de présence d'eau, ou de mauvaise croissance des pieuvres urbaines.
Les engins permettent également de dresser des cartes dans des régions désertiques ou peu peuplées, où faute d'habitants et de moyens budgétaires, ce travail n'avait pas encore été mené de manière rationnelle.
L'avenir est donc rose pour les satellites français d'observation de la Terre (Belges et Suédois participent également, dans des parts minoritaires, au programme). Outre Spot 4, dont la construction est déjà commencée, au Centre National d'Etudes Spatiales, le CNES, les ingénieurs réfléchissent déjà à Spot 5 et 6. Ces satellites seront très innovants, et leurs performances largement accrues.
Le plus petit détail visible depuis le ciel passera ainsi à 5 mètres, contre 10 atuellement. Des performances qui rapprocheront sans doute les Spots de leurs cousins militaires, Hélios, dont le premier exemplaire sera lancé pour le compte de l'armée française en 1995. Muni d'une optique très performante et secrète, le satellite kaki aura des capacités secrètes. Mais on peut parier que d'ici quelques années, ses équivalents civils n'auront pas grand-chose à lui envier.
Eruption volcanique, forêts d'Amazonie, feux de brousse, évolution de la pression démographique ou suivi des migrations de criquets, niveau des réservoirs d'eau, découverte du drame de Tchernobyl, des incendies de puits de pétrole au Koweit : depuis 7 années les satellites d'observation de la Terre Spot 1 et Spot 2 ont abattu un travail impressionnant. Et rendu à la collectivité internationale des services jusque là réservés aux seuls militaires et scientifiques américains, qui disposaient déjà de leur satellites espions ou de recherche. Les images livrées par ces "sentinelles" de l'espace sont précieuses et belles. Et si les civils en raffolent, avec leurs détails visibles de 10 mètres, les militaires ne les boudent pas non plus, qui peuvent, grâce à des traitements informatiques spécifiques, descendre à une précision métrique.
C'est en principe le 24 septembre que la fusée Ariane doit s'élancer depuis le centre spatial de Kourou, en Guyane, pour mettre en orbite le troisième satellite français Spot. Ses deux frères cadets, même s'ils sont un peu fatigués, sont toujours en usage (par intermittence pour Spot 1) et Spot 3 viendra ainsi constituer un complément d'une véritable "flotte" de l'espace, faite de trois satellites mobilisables à la demande.
Ce ne sera pas inutile pour répondre aux demandes saisonnières, comme les prises de vue agricoles, qui servent aux grands groupes agro-alimentaires, aux gouvernements, aux associations de producteurs à prévoir les récoltes, et par là l'évolution des cours des denrées sur les marchés mondiaux. Cela peut permettre à certains d'éviter de subir un effondrement des prix, à la seule vue de l'importance d'une récolte de café ou de blé...
Denrée stratégique ? Certes, au départ. Le Pentagone et les militaires soviétiques n'étaient guère ravis de voir mis à la disposition de tous des données, des images qu'ils pensaient être les seuls à détenir pour longtemps encore.
Résultat, Russe et Américains ont eux aussi mis à la disposition du public leurs images satellites, contribuant à une véritable transparence sur la "Terre vue de l'espace".
En moins d'une décennie, les règles du jeu ont ainsi changé. Les images satellites sont devenues une denrée commerciale et banale, à la portée de tous (et financée par les organismes internationaux, pour la mise à disposition de ceux qui disposent de peu de moyens techniques et financiers).
A ce jour, 10.000 images ont été vendues à travers le monde par la société Spot Image, implantée à Toulouse, et plus de deux millions de vues ont été engrangées en archives. Constituant une banque de données unique sur la planète, précieuse dans l'avenir pour établir des comparaisons et comprendre le devenir de notre monde, à la simple lecture des clichés, ou après un traitement sophistiqué des données brutes.
A huit cent et quelques kilomètres d'altitude, le train des trois wagons Spot "tirera le portrait" des glaciers polaires, pour évaluer si réchauffement du climat et fonte des calottes polaires il y a, mais également pour surveiller les mouvements des grands icebergs, de manière à assurer la sécurité de la navigation dans ces zones froides.
Les géologues, pour leur part, sont largement intéressés par les images des grands formations du sol de la planète. Vues de l'espace, sur les scènes de 60 km de côté que délivrent les satellites, elles sont révélatrices de formations souterraines, mais aussi de présence d'eau, ou de mauvaise croissance des pieuvres urbaines.
Les engins permettent également de dresser des cartes dans des régions désertiques ou peu peuplées, où faute d'habitants et de moyens budgétaires, ce travail n'avait pas encore été mené de manière rationnelle.
L'avenir est donc rose pour les satellites français d'observation de la Terre (Belges et Suédois participent également, dans des parts minoritaires, au programme). Outre Spot 4, dont la construction est déjà commencée, au Centre National d'Etudes Spatiales, le CNES, les ingénieurs réfléchissent déjà à Spot 5 et 6. Ces satellites seront très innovants, et leurs performances largement accrues.
Le plus petit détail visible depuis le ciel passera ainsi à 5 mètres, contre 10 atuellement. Des performances qui rapprocheront sans doute les Spots de leurs cousins militaires, Hélios, dont le premier exemplaire sera lancé pour le compte de l'armée française en 1995. Muni d'une optique très performante et secrète, le satellite kaki aura des capacités secrètes. Mais on peut parier que d'ici quelques années, ses équivalents civils n'auront pas grand-chose à lui envier.
jeudi 17 janvier 2008
Soleil, toupie d'énergie
1990 Encadré
Comme une toupie en folie, le gigantesque réacteur nucléaire du Soleil est un monde de gaz, de particules en liberté et de chaleur qui consomme à chaque seconde 4 millions de tonnes de matière pour produire de l'énergie à partir d'hydrogène transformé en hélium. Un autre million de tonnes de carburant nucléaire est éjecté dans l'espace sous forme de « vent » solaire, une pluie de matière.
Une consommation qui lui assure de toute manière plus de 1 000 milliards d'années de réserves ! Avec un noyau à 15 millions de degrés et une sone de surface visible (photosphère) à seulement 6 000 degrés, le monstre pèse le poids de 333 000 terres (99 % de la masse du système solaire) et mesure 1,4 million de km de diamètre (il ne trouve pas sa place entre la Terre et la Lune).
La rotation de cette chaudière du cosmos est déjà un phénomène complexe : l'équateur fait un tour complet en 25 jours, tandis que les régions polaires en mettent 33. Une différence qui crée des déformations violentes dans les champs magnétiques, qui s'échappent par des zones éruptives, en formant de spectaculaires jets et boucles de matière dans l'espace. Une danse du diable qui prendra fin dans 5 milliards d'années, après l'épuisement de tout l'hydrogène, et qui donnera lieu à un bouquet final embrasant tout le système solaire !
Comme une toupie en folie, le gigantesque réacteur nucléaire du Soleil est un monde de gaz, de particules en liberté et de chaleur qui consomme à chaque seconde 4 millions de tonnes de matière pour produire de l'énergie à partir d'hydrogène transformé en hélium. Un autre million de tonnes de carburant nucléaire est éjecté dans l'espace sous forme de « vent » solaire, une pluie de matière.
Une consommation qui lui assure de toute manière plus de 1 000 milliards d'années de réserves ! Avec un noyau à 15 millions de degrés et une sone de surface visible (photosphère) à seulement 6 000 degrés, le monstre pèse le poids de 333 000 terres (99 % de la masse du système solaire) et mesure 1,4 million de km de diamètre (il ne trouve pas sa place entre la Terre et la Lune).
La rotation de cette chaudière du cosmos est déjà un phénomène complexe : l'équateur fait un tour complet en 25 jours, tandis que les régions polaires en mettent 33. Une différence qui crée des déformations violentes dans les champs magnétiques, qui s'échappent par des zones éruptives, en formant de spectaculaires jets et boucles de matière dans l'espace. Une danse du diable qui prendra fin dans 5 milliards d'années, après l'épuisement de tout l'hydrogène, et qui donnera lieu à un bouquet final embrasant tout le système solaire !
La furia solaire (cycle)
Pour Ca M'intéresse, 1990
Au cœur de notre hiver, le Soleil pique sa crise. Dans quelques semaines, l'astre roi atteindra le comble de sa colère, le sommet de son cycle. Un moment d'humeur plutôt volcanique, qui le pousse tous les onze ans à s'activer de manière spectaculaire, à vomir par spasmes des torrents de matière et d'énergie à des millions de kilomètres dans l'espace. Le « cru 1990 » des cycles solaires promet de faire date : annoncé pour mars, il promet d'être l'un des plus spectaculaires du siècle. Les mages et autres astrologues ont déjà sauté sur l'occasion : ils annoncent aux bonnes âmes des quantités de perturbations amoureuses ou financières. Plus sérieusement, les taches solaires qui se multiplient à la faveur de ces crises ont-elles véritablement des effets sur la Terre et ses habitants ?
Première certitude : en bombardant d'énergie les couches supérieures de l'atmosphère, ces taches provoquent des aurores polaires. Traditionnellement limitées aux régions boréales et australes où la Terre est le moins bien défendue, ces superbes bandes de couleur du ciel nocturne se font alors admirer généreusement jusque sous nos latitudes. Comme en mars dernier, où le phénomène - un serpent vert, jaune, rose, ondulant dans le firmament - signala jusqu'en Floride et aux Antilles que le Soleil entrait en fureur.
Deuxième effet démontré des éruptions solaires : elles brouillent les communications radio dans la gamme des ondes courtes, celles qui utilisent habituellement l'effet "miroir" des hautes couches de l'atmosphère pour atteindre des points très éloignés de la planète. Elles déroutent encore les équipements électroniques sensibles. Au Québec, quelque 9 millions de personnes ont été privées de courant parce que les sécurités magnétiques chargées de détecter les surtensions sur le réseau avaient trop bien joué. Des cas de désorientation de baleines, d'oiseaux migrateurs et autres animaux sensibles au magnétisme ont été parallèlement signalés à travers le monde.
Mais c'est dans l'espace que se produisent les effets les plus gênants. Les cosmonautes soviétiques qui se trouvent à bord de la station orbitale Mir doivent se méfier : l'orbite de cet engin spatial le soumet au risque, en cas d'éruption solaire particulièrement intense, d'une averse de particules très énergétiques qui peuvent s'avérer dangereuses, malgré le blindage. « Des protons énergétiques, comme ceux qui ont accompagné une autre belle éruption, au mois d'octobre, sont redoutables pour l'homme dans l'espace, explique Pierre Lantos, responsable de la prévision de l'activité solaire à l'Observatoire de Paris-Meudon. Ils peuvent avoir des effets dramatiques en dehors des ceintures de protection de la Terre (ceinture de Van Allen) ». A cette occasion, le flux de protons en provenance du Soleil a été multiplié par 10 000. Quant aux dizaines de satellites artificiels placés en orbite basse (moins de 1000 km d'altitude), ils doivent faire face à un « gonflement » de l'atmosphère terrestre sous l'effet de la rage solaire. Un embonpoint aérien qui a pour résultat de freiner par frottement leur ronde et de les faire chuter prématurément. Ce fut le cas de la station orbitale américaine Skylab, qui retomba le 11 juillet 1979. Comble du suspense : parmi les satellites actuellement les plus menacés de s'écraser en raison de ce freinage "solaire" se trouve Solar Max, un engin américain d'observation du Soleil. Dépanné en orbite par des astronautes en 1984, il attend de se consumer en retombant dans l'atmosphère, d'ici à quelques mois. Pour l'heure, Solar Max continue fidèlement de renvoyer vers la Terre des images de l'astre qui va causer sa perte…
Paradoxe : l'actuelle colère du soleil constitue une aubaine pour les astronomes, qui la guettent avec une panoplie inégalée de satellites et d'instruments au sol. Leur objectif : mieux comprendre comment fonctionne cette inaccessible étoile, impossible à explorer en raison des 15 millions de degrés qui règnent dans son cœur. A première vue, les signes de la rage solaire sont perceptibles par tout un chacun : il suffit de lever les yeux. Mais attention : vos yeux sont en danger ! Les lunettes de soleil sont tout à fait insuffisantes. Avec la protection d'un filtre très opaque (par exemple une pellicule photo noire), vous pourrez distinguer des zones sombres à la surface du Soleil. Ce sont les fameuses taches. Dix fois plus nombreuses à cette époque du cycle solaire (10 000 par an contre 1 000 au minimum solaire), elles peuvent couvrir jusqu'à 2 % de la surface du disque. Et certaines d'entre elles sont suffisamment étendues pour contenir 70 fois la Terre. Des « points noirs » tellement visibles que les Chinois de l'époque Han les repéraient déjà il y a 2 000 ans. Ces zones plus froides (4 000 degrés contre 6 000 dans le « jaune ») ont permis au siècle dernier à l'Allemand Samuel Heinrich Schwabe de repérer des cycles de recrudescence des taches d'environ dix ans.
Ces éruptions accompagnent la formation de « centres actifs », les régions du Soleil où les perturbations des champs magnétiques solaires viennent « crever » la photosphère et créer de gigantesques pontages entre des pôles opposés. Un mécanisme de régulation, de remise à l'équilibre de forces internes, qui permet la libération vers l'espace de milliards de tonnes de matière et de quantités monstrueuses d'énergie. Pour se mettre dans l'ambiance, il faut imaginer, comme John Harvey, de l'Observatoire américain de Kitt Peak, que le Soleil est une gigantesque explosion d'énergie variable, de plasma (état surchauffé et libre de la matière) et de gaz, qui résonne en permanence comme une crécelle, sous l'effet des torrents d'énergie qui l'agitent. L'astre émet en fait un vacarme infernal, un grondement permanent qui ne nous parvient pas pour la simple raison qu'il n'y a pas d'air dans l'espace pour le transmettre.
Mais ces ondes de choc existent bel et bien et agitent l'étoile comme autant de séismes. Des oscillations qui animent le Soleil comme un gros cœur qui bat, se contracte et se dilate sur plusieurs rythmes. Le plus rapide a une période de deux minutes et demie environ, tandis que d'autres durent plusieurs heures, pendant lesquelles le diamètre varie de quelques kilomètres. L'héliosismographie (étude des « tremblements de soleil »), est d'ailleurs une des méthodes permettant actuellement des progrès importants dans la compréhension de ce qui se passe au cœur de la fournaise.
D'autres astronomes se passionnent pour les cycles. Outre le bon vieux rythme de 11 ans, ils en ont trouvé d'autres, plus courts, de 27 ou 1 000 jours, mais aussi plus longs, avec de périodes de 80 et de 300 à 400 ans. Une polémique se développe notamment sur le mini-âge glaciaire de Maunder. Cet astronome britannique avait trouvé une corrélation entre une période de froid intense entre 1645 et 1715 et une activité solaire remarquablement faible, notée par les astronomes de l'époque. Avec un diamètre plus gros de 2 000 km et plus pâle, le Soleil n'aurait alors pratiquement pas connu de taches, ce qui démontrerait un grand calme, comme on en avait pas vu depuis des milliers d'années.
L'astronome Elisabeth Ribes, de l'Observatoire de Paris-Meudon, travaille pour sa part à la mise au point d'une nouvelle théorie de « rouleaux » convectifs horizontaux à la surface du Soleil. Ceux-ci ont été révélés sur des clichés analysés avec des systèmes de reconnaissance de forme. Découverts à la place de structures verticales en forme de « bananes » que l'on recherchait, ces rouleaux expliqueraient la migration des taches solaires des pôles du Soleil vers son équateur. Cette forme de convection pourrait encore fournir une justification au cycle de 11 ans, ainsi qu'à celui de 1 000 jours repéré à l'Observatoire de Nice par Francis Laclare. Une petite oscillation du diamètre du Soleil, plus importante dans les creux du cycle de 11 ans que lors de ses sommets.
Reste à répondre à la question qui oppose aujourd'hui de nombreux scientifiques : les différents cycles d'activité solaire, ont-ils une influence sur le climat de la Terre ? Pour l'instant, personne ne peut l'affirmer. Mais certaines concordances entre les cycles observés par les astronomes et ce que l'on peut lire dans les anneaux de croissance des arbres ou dans les sédiments bien conservés jette le trouble. Chercheur en géologie à l'université d'Adélaïde (Australie), George Williams pense avoir mis le doigt sur un sérieux indice : un gisement sédimentaire vieux de 600 millions d'années, en Australie, montre des traces d'un cycle de précipitations de 11 ans, extrêmement régulier. « Ce n'est pas une preuve », estime cependant le climatologue Barrie Pittock, de l'Office de recherche du Commonwealth à Melbourne, « pas plus que les autres arguments, car les données ne sont pas assez précises. » L'étude des arbres ou des gisements profonds des mines fournira probablement des quantités d'autres indices, mais pas de réponse suffisamment claire.
Autre élément : Karin Labitzke, de l'université de Berlin, a trouvé une étonnante relation statistique entre les vents à 20 km d'altitude dans la région équatoriale de la Terre et les effets du cycle solaire de 11 ans. Pendant les périodes de Soleil actif, comme actuellement, si les vents équatoriaux viennent de l'Est, le climat est frais aux pôles et plutôt chaud à nos latitudes. En période de Soleil inactif, ce serait le contraire. L'équipe d'Elisabeth Ribes, à l'Observatoire de Meudon, a établi pour sa part que le sous-cycle solaire de 1 000 jours ferait venir en phase croissante les vents de l'ouest et en décroissance de l'est. Des hypothèses qui demandent toutefois à être confirmées.
Mais surtout, les scientifiques cherchent le mécanisme, le levier qui pourrait permettre à des petites variations solaires de produire des effets de masse sur l'atmosphère. La réponse se trouve peut-être dans la haute atmosphère, au-dessus de 20 ou 30 km d'altitude. L'air y est rare, mais les mécanismes chimiques y sont très sensibles, par exemple, à l'éclairage du Soleil. Marie-Lise Chanin, directeur de recherches au Service d'aéronomie du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) utilise pour observer ce monde fluctuant une sorte de "radar-laser", le Lidar. Il lui permet notamment d'observer jusqu'à 100 km d'altitude, 24 h sur 24, les variations de température de notre atmosphère selon les cycles d'activité du Soleil. L'offensive scientifique sera aussi menée durant les 15 prochaines années par une armada de sondes spatiales américaines et européennes. La mission Ulysse de l'ESA (Agence spatiale européenne) part en 1992 pour survoler les pôles du Soleil. Vers la fin de la décennie, Cluster, projet commun de la NASA et de l'ESA, qui sémera une ribambelle de sondes dans l'espace et mesurera en différents points les interactions entre l'astre du jour et notre planète.
Au cœur de notre hiver, le Soleil pique sa crise. Dans quelques semaines, l'astre roi atteindra le comble de sa colère, le sommet de son cycle. Un moment d'humeur plutôt volcanique, qui le pousse tous les onze ans à s'activer de manière spectaculaire, à vomir par spasmes des torrents de matière et d'énergie à des millions de kilomètres dans l'espace. Le « cru 1990 » des cycles solaires promet de faire date : annoncé pour mars, il promet d'être l'un des plus spectaculaires du siècle. Les mages et autres astrologues ont déjà sauté sur l'occasion : ils annoncent aux bonnes âmes des quantités de perturbations amoureuses ou financières. Plus sérieusement, les taches solaires qui se multiplient à la faveur de ces crises ont-elles véritablement des effets sur la Terre et ses habitants ?
Première certitude : en bombardant d'énergie les couches supérieures de l'atmosphère, ces taches provoquent des aurores polaires. Traditionnellement limitées aux régions boréales et australes où la Terre est le moins bien défendue, ces superbes bandes de couleur du ciel nocturne se font alors admirer généreusement jusque sous nos latitudes. Comme en mars dernier, où le phénomène - un serpent vert, jaune, rose, ondulant dans le firmament - signala jusqu'en Floride et aux Antilles que le Soleil entrait en fureur.
Deuxième effet démontré des éruptions solaires : elles brouillent les communications radio dans la gamme des ondes courtes, celles qui utilisent habituellement l'effet "miroir" des hautes couches de l'atmosphère pour atteindre des points très éloignés de la planète. Elles déroutent encore les équipements électroniques sensibles. Au Québec, quelque 9 millions de personnes ont été privées de courant parce que les sécurités magnétiques chargées de détecter les surtensions sur le réseau avaient trop bien joué. Des cas de désorientation de baleines, d'oiseaux migrateurs et autres animaux sensibles au magnétisme ont été parallèlement signalés à travers le monde.
Mais c'est dans l'espace que se produisent les effets les plus gênants. Les cosmonautes soviétiques qui se trouvent à bord de la station orbitale Mir doivent se méfier : l'orbite de cet engin spatial le soumet au risque, en cas d'éruption solaire particulièrement intense, d'une averse de particules très énergétiques qui peuvent s'avérer dangereuses, malgré le blindage. « Des protons énergétiques, comme ceux qui ont accompagné une autre belle éruption, au mois d'octobre, sont redoutables pour l'homme dans l'espace, explique Pierre Lantos, responsable de la prévision de l'activité solaire à l'Observatoire de Paris-Meudon. Ils peuvent avoir des effets dramatiques en dehors des ceintures de protection de la Terre (ceinture de Van Allen) ». A cette occasion, le flux de protons en provenance du Soleil a été multiplié par 10 000. Quant aux dizaines de satellites artificiels placés en orbite basse (moins de 1000 km d'altitude), ils doivent faire face à un « gonflement » de l'atmosphère terrestre sous l'effet de la rage solaire. Un embonpoint aérien qui a pour résultat de freiner par frottement leur ronde et de les faire chuter prématurément. Ce fut le cas de la station orbitale américaine Skylab, qui retomba le 11 juillet 1979. Comble du suspense : parmi les satellites actuellement les plus menacés de s'écraser en raison de ce freinage "solaire" se trouve Solar Max, un engin américain d'observation du Soleil. Dépanné en orbite par des astronautes en 1984, il attend de se consumer en retombant dans l'atmosphère, d'ici à quelques mois. Pour l'heure, Solar Max continue fidèlement de renvoyer vers la Terre des images de l'astre qui va causer sa perte…
Paradoxe : l'actuelle colère du soleil constitue une aubaine pour les astronomes, qui la guettent avec une panoplie inégalée de satellites et d'instruments au sol. Leur objectif : mieux comprendre comment fonctionne cette inaccessible étoile, impossible à explorer en raison des 15 millions de degrés qui règnent dans son cœur. A première vue, les signes de la rage solaire sont perceptibles par tout un chacun : il suffit de lever les yeux. Mais attention : vos yeux sont en danger ! Les lunettes de soleil sont tout à fait insuffisantes. Avec la protection d'un filtre très opaque (par exemple une pellicule photo noire), vous pourrez distinguer des zones sombres à la surface du Soleil. Ce sont les fameuses taches. Dix fois plus nombreuses à cette époque du cycle solaire (10 000 par an contre 1 000 au minimum solaire), elles peuvent couvrir jusqu'à 2 % de la surface du disque. Et certaines d'entre elles sont suffisamment étendues pour contenir 70 fois la Terre. Des « points noirs » tellement visibles que les Chinois de l'époque Han les repéraient déjà il y a 2 000 ans. Ces zones plus froides (4 000 degrés contre 6 000 dans le « jaune ») ont permis au siècle dernier à l'Allemand Samuel Heinrich Schwabe de repérer des cycles de recrudescence des taches d'environ dix ans.
Ces éruptions accompagnent la formation de « centres actifs », les régions du Soleil où les perturbations des champs magnétiques solaires viennent « crever » la photosphère et créer de gigantesques pontages entre des pôles opposés. Un mécanisme de régulation, de remise à l'équilibre de forces internes, qui permet la libération vers l'espace de milliards de tonnes de matière et de quantités monstrueuses d'énergie. Pour se mettre dans l'ambiance, il faut imaginer, comme John Harvey, de l'Observatoire américain de Kitt Peak, que le Soleil est une gigantesque explosion d'énergie variable, de plasma (état surchauffé et libre de la matière) et de gaz, qui résonne en permanence comme une crécelle, sous l'effet des torrents d'énergie qui l'agitent. L'astre émet en fait un vacarme infernal, un grondement permanent qui ne nous parvient pas pour la simple raison qu'il n'y a pas d'air dans l'espace pour le transmettre.
Mais ces ondes de choc existent bel et bien et agitent l'étoile comme autant de séismes. Des oscillations qui animent le Soleil comme un gros cœur qui bat, se contracte et se dilate sur plusieurs rythmes. Le plus rapide a une période de deux minutes et demie environ, tandis que d'autres durent plusieurs heures, pendant lesquelles le diamètre varie de quelques kilomètres. L'héliosismographie (étude des « tremblements de soleil »), est d'ailleurs une des méthodes permettant actuellement des progrès importants dans la compréhension de ce qui se passe au cœur de la fournaise.
D'autres astronomes se passionnent pour les cycles. Outre le bon vieux rythme de 11 ans, ils en ont trouvé d'autres, plus courts, de 27 ou 1 000 jours, mais aussi plus longs, avec de périodes de 80 et de 300 à 400 ans. Une polémique se développe notamment sur le mini-âge glaciaire de Maunder. Cet astronome britannique avait trouvé une corrélation entre une période de froid intense entre 1645 et 1715 et une activité solaire remarquablement faible, notée par les astronomes de l'époque. Avec un diamètre plus gros de 2 000 km et plus pâle, le Soleil n'aurait alors pratiquement pas connu de taches, ce qui démontrerait un grand calme, comme on en avait pas vu depuis des milliers d'années.
L'astronome Elisabeth Ribes, de l'Observatoire de Paris-Meudon, travaille pour sa part à la mise au point d'une nouvelle théorie de « rouleaux » convectifs horizontaux à la surface du Soleil. Ceux-ci ont été révélés sur des clichés analysés avec des systèmes de reconnaissance de forme. Découverts à la place de structures verticales en forme de « bananes » que l'on recherchait, ces rouleaux expliqueraient la migration des taches solaires des pôles du Soleil vers son équateur. Cette forme de convection pourrait encore fournir une justification au cycle de 11 ans, ainsi qu'à celui de 1 000 jours repéré à l'Observatoire de Nice par Francis Laclare. Une petite oscillation du diamètre du Soleil, plus importante dans les creux du cycle de 11 ans que lors de ses sommets.
Reste à répondre à la question qui oppose aujourd'hui de nombreux scientifiques : les différents cycles d'activité solaire, ont-ils une influence sur le climat de la Terre ? Pour l'instant, personne ne peut l'affirmer. Mais certaines concordances entre les cycles observés par les astronomes et ce que l'on peut lire dans les anneaux de croissance des arbres ou dans les sédiments bien conservés jette le trouble. Chercheur en géologie à l'université d'Adélaïde (Australie), George Williams pense avoir mis le doigt sur un sérieux indice : un gisement sédimentaire vieux de 600 millions d'années, en Australie, montre des traces d'un cycle de précipitations de 11 ans, extrêmement régulier. « Ce n'est pas une preuve », estime cependant le climatologue Barrie Pittock, de l'Office de recherche du Commonwealth à Melbourne, « pas plus que les autres arguments, car les données ne sont pas assez précises. » L'étude des arbres ou des gisements profonds des mines fournira probablement des quantités d'autres indices, mais pas de réponse suffisamment claire.
Autre élément : Karin Labitzke, de l'université de Berlin, a trouvé une étonnante relation statistique entre les vents à 20 km d'altitude dans la région équatoriale de la Terre et les effets du cycle solaire de 11 ans. Pendant les périodes de Soleil actif, comme actuellement, si les vents équatoriaux viennent de l'Est, le climat est frais aux pôles et plutôt chaud à nos latitudes. En période de Soleil inactif, ce serait le contraire. L'équipe d'Elisabeth Ribes, à l'Observatoire de Meudon, a établi pour sa part que le sous-cycle solaire de 1 000 jours ferait venir en phase croissante les vents de l'ouest et en décroissance de l'est. Des hypothèses qui demandent toutefois à être confirmées.
Mais surtout, les scientifiques cherchent le mécanisme, le levier qui pourrait permettre à des petites variations solaires de produire des effets de masse sur l'atmosphère. La réponse se trouve peut-être dans la haute atmosphère, au-dessus de 20 ou 30 km d'altitude. L'air y est rare, mais les mécanismes chimiques y sont très sensibles, par exemple, à l'éclairage du Soleil. Marie-Lise Chanin, directeur de recherches au Service d'aéronomie du CNRS (Centre national de la recherche scientifique) utilise pour observer ce monde fluctuant une sorte de "radar-laser", le Lidar. Il lui permet notamment d'observer jusqu'à 100 km d'altitude, 24 h sur 24, les variations de température de notre atmosphère selon les cycles d'activité du Soleil. L'offensive scientifique sera aussi menée durant les 15 prochaines années par une armada de sondes spatiales américaines et européennes. La mission Ulysse de l'ESA (Agence spatiale européenne) part en 1992 pour survoler les pôles du Soleil. Vers la fin de la décennie, Cluster, projet commun de la NASA et de l'ESA, qui sémera une ribambelle de sondes dans l'espace et mesurera en différents points les interactions entre l'astre du jour et notre planète.
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