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31 août 2010

ITER : trop cher, trop incertain?

Dans un article paru début août sur le site Internet de Libération, le prix Nobel de physique Georges Charpak annonçait qu'il était "grand temps" de renoncer au programme de recherche ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), dont le coût a été revu, passant de 8 à 16 milliards d'Euros.

M. Charpak dénonce le coût du programme, craignant qu'il vampirise la recherche scientifique européenne, et affirme qu'il ne servira à rien, les obstacles à surmonter étant trop nombreux selon lui.

Question

C'est quoi ITER?

La racine carrée

Pour résumer, ITER est un vaste programme de recherche visant à construire un réacteur permettant de reproduire et contrôler la source d'énergie des étoiles comme notre Soleil : la fusion thermonucléaire.

Initié dans les années 1980, le projet ITER regroupe actuellement l'Union Européenne, les USA, la Russie, la Chine, le Japon, l'Inde et la Corée (excusez du peu). Après une phase d'étude de plus de 10 ans au cours desquels les participants ont mis en commun leurs connaissances sur le sujet (le concept n'est pas nouveau), le site de Cadarache, en région PACA, a été retenu pour la construction du prototype.

La construction des premiers bâtiments a débuté cet été et devrait durer jusqu'en 2017. Le début des essais proprement dit est prévu pour 2018, pour une exploitation de 20 ans.

Au cœur du projet, on trouve le réacteur où devront se produire les réactions de fusion : le Tokamak. Le Tokamak d'ITER sera le plus grand jamais construit. Au sein de cette enceinte toroïdale (en forme de pneu), un mélange de deutérium et de tritium, des isotopes de l'hydrogène (des "cousins proches") sera porté a très haute température jusqu'à former un plasma de 150 millions de degrés, soit 10 fois la température au centre du Soleil.

A un telle température, aucun matériau ne pourrait résister. On utilise alors les propriétés du plasma pour éloigner celui ci des parois du tokamak. Les atomes du plasma peuvent en effet être dévié par un champ magnétique; les puissant aimants qui composent le tokamak et leur disposition particulière forcent ainsi les atomes à tourner en rond, tout en restant éloignés des bords. On parle alors de fusion par confinement magnétique.

Une fois ces condition réunies (température, confinement, stabilité), les atomes de deutérium et de tritium vont pouvoir entrer en collision malgré leur répulsion naturelle et libérer une grande quantité d'énergie sous forme de chaleur et fusionner pour créer un atome d'hélium. C'est la fusion thermonucléaire.

Le principe est semblable à la fission (avec un "i") nucléaire qui est la source d'énergie des centrales nucléaires actuelles, mais avec l'avantage d'être plus énergétique et de produire des déchets nettement moins radioactifs que la fission.

Les défis à relever avant d'en arriver là sont énormes. Bien que de nombreux tokamak existent déjà dans le monde, aucun n'a permis de produire plus d'énergie qu'il n'en consommait (pour chauffer le plasma et alimenter les électroaimants).

Le tokamak d'ITER sera plus grand, ce qui permettra d'atteindre plus facilement cet objectif. Il ne produira pas d'électricité, mais "uniquement" de la chaleur, l'objectif premier étant de démontrer la faisabilité de la fusion pour produire de l'énergie en continu. Lorsque la technologie sera au point, il sera relativement "facile" de convertir la chaleur en électricité.

Le projet ITER est surtout un remarquable exemple de collaboration internationale qui se donne le temps et les moyens de résoudre les difficultés existantes.

Pour en savoir plus

Site officiel du projet ITER
Dossier sur Futura-Sciences :
   Iter : la fusion nucléaire par confinement magnétique
Vidéo sur YouTube : Présentation d'ITER

28 mars 2010

Un volcan islandais pas écolo du tout

Le volcan islandais Fimmvorduhals, situé entre les glaciers Eyjafallajoekull et Myrdalsjokull (rien à voir avec votre armoire IKEA, c'est en Islande) est entré en éruption le 21 mars dernier.

Les autorités locales ont d'abord craint des inondations causées par la fonte rapide de la glace et ont évacué 600 personnes par précaution. Le phénomène est relativement fréquent en Islande, terre de feu et de glace, et a pour nom un "Jökulhlaup". Le dernier évènement majeur de ce type avait été déclenché en 1996 par le volcan Grímsvötn situé sous la calotte glaciaire du Vatnajökull.

Heureusement, le volcan Fimmvorduhals se situe entre les glaciers et le risque d'inondation a rapidement été écarté. L'éruption est même devenue l'attraction touristique du moment en Islande et les hôteliers croisent les doigts pour que celle ci se prolonge le plus longtemps possible.

Question

Le volcan éjecte des km cubes de gaz divers dont le CO2, qui sont générateurs (dit-on dans les milieux "biens informés") de l'effet de serre. Ces émissions correspondent a combien de voitures dites polluantes?

La racine carrée

Les volcans sont en effet la principale cause naturelle de rejet de CO2 dans l'atmosphère. Hormis le dioxyde de carbone, le premier gaz rejeté est la vapeur d'eau, le troisième étant le dioxyde de souffre. Ce dernier gaz a un effet inverse du CO2 puisqu'il contribue à réfléchir les rayons du Soleil sans les absorber. Le SO2 est en revanche également responsable des pluies acides.

Malgré les quantités "industrielles" de CO2 rejetées par les volcans, très peu de recherches sont menées pour développer des volcans "verts" qui fonctionnerait à l'électricité.

Les volcans, islandais ou non, n'ont donc pas fini de rejeter du CO2, au mépris total des (tentatives d') accords internationaux pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Pour en savoir plus

YouTube : Vidéo des rejets de CO2 du Fimmvorduhals

21 octobre 2009

LCROSS : Un impact lunaire qui ne manque (finalement) pas de panache

La NASA a diffusé les premières images (N'espérez pas revoir une scène du film "Armageddon") du résultat de l'impact de Centaur vu par la sonde LCROSS qui s'est écrasée à son tour quelques minutes plus tard. (Centaur étant le dernier étage - 2.3 tonnes - de la fusée ayant emmené la sonde LCROSS vers la Lune)

L'une des images, faite 15 secondes après l'impact, révèle un panache de débris de 6 à 8 km de diamètre. D'autres images réalisées à l'aide de caméras thermique et infrarouge ont permis d'estimer le diamètre du cratère d'impact à 28 m.

La NASA avait d'abord annoncé un panache de matières de très grandes dimensions, qui aurait pu être observé depuis la Terre à l'aide de télescopes. Celui ci est resté finalement invisible depuis la Terre, caché par les bords du cratère lunaire Cabeus au fond duquel s'est écrasé Centaur.

Les premières données confirment néanmoins que l'impact a soulevé suffisamment de matière lunaire pour permettre l'analyse de celle ci par LCROSS, et confirmer ou non la présence d'eau dans les zones d'ombre permanentes de la Lune, à savoir les cratères proches des pôles.

Question

Qu'il y ait un cratère de 28 m fait par l'engin de 2,3 tonnes, je veux bien, cela me semble raisonnable. Mais qu'il y ait eu un panache de 6 à 8 km de diamètre 15 secondes après l'impact, ça me semble un peu gros. Pire qu'une bombe atomique!?

La racine carrée

Deux choses expliquent les dimensions du panache créé par l'impact :
  • La gravité de la Lune est environ 6 fois moindre que sur la Terre. La même énergie permet donc de projeter un objet 6 fois plus haut.
  • Il n'y a pas d'atmosphère sur la Lune (ou quasiment pas), il n'y a donc aucune force qui s'oppose au déplacement d'un objet une fois en mouvement. 
A noter également que l'énergie libérée par l'impact ne dépend pas uniquement de la masse du projectile, mais aussi de la vitesse de l'impact, proche de 2.5 km/s dans le cas de Centaur.

Pour en savoir plus

Sur La Racine Carrée : Deux sondes envoyées vers la Lune

Site internet de la NASA : Mission LCROSS - Mission LRO

20 septembre 2009

Corot-7b : Première exoplanète rocheuse confirmée

En orbite autour de l'étoile Corot-7 située à environ 500 années lumières de la Terre, Corot-7b, découverte en février dernier, est la première exoplanète dont on peut affirmer le caractère rocheux (ou tellurique).

Bien qu'elle ne soit pas la première exoplanète rangée dans la catégorie des "super-Terre" (par opposition à la catégorie des "Jupiter chaud" désignant des planètes géantes gazeuses), Corot-7b est la première de ce type dont a pu calculer la densité; densité qui se révèle être proche de celle de la Terre.

L'exoplanète a cependant peu de chance d'abriter une quelconque forme de vie puisqu'elle se trouve à seulement 2.5 millions de kilomètres de son étoile (La Terre est à environ 150 millions de kilomètres du Soleil, distance à laquelle la température est plutôt supportable) dont elle fait le tour en 20.4 heures seulement. La température à sa surface dépasse probablement les 2000°C (difficilement supportable).

Question

Mais comment il font pour connaître la densité d'une exoplanète à plusieurs centaines d'années lumière?

La racine carrée

Le calcul de la densité de Corot-7b a fait appel à deux méthodes utilisées pour détecter les exoplanètes, l'une permettant de connaitre la masse, l'autre le diamètre.

Ces deux méthodes sont indirectes au sens que l'on ne détecte pas directement la planète, mais plutôt l'influence de celle ci sur l'étoile autour de laquelle elle est en orbite.

La première méthode, dite "des vitesses radiales", consiste a observer et mesurer le déplacement d'une étoile dû à la présence d'une planète en orbite.
En effet, dire qu'une planète autour d'une étoile "fixe" n'est pas tout à fait exact. En réalité, l'étoile et la planète tournent autour d'un même point qui correspond à leur centre de gravité (très proche du centre de l'étoile, celle ci étant beaucoup plus massive). Une bonne illustration dans le domaine de l'athlétisme est le lancer de marteau : le lanceur n'est pas lui même l'axe de rotation du marteau. Il se penche en arrière et tourne autour du pied qui lui sert d'appui; le marteau tourne autour du même point. (voir vidéo)
La méthode des vitesses radiales permet en outre de déduire la masse de la planète en orbite.

La seconde méthode nécessite de pouvoir observer le transit, c'est à dire le passage de la planète devant son étoile. Cela se traduit par une baisse apparente de la luminosité de l'étoile. Le diamètre d'une étoile étant plus facilement mesurable, la baisse relative de la luminosité lors du transit permet de calculer le diamètre de la planète.

Dans le cas de Corot-7b, la chance a voulu que la planète soit proche de son étoile, ce qui favorise la méthode des vitesses radiales, et que son orbite permette l'observation du transit depuis la Terre, ce qui n'est pas le cas pour la plupart des exoplanètes connues, détectées via la première méthode.

Pour en savoir plus :

"Corot-7b, la plus petite exoplanète connue est bien rocheuse !" - Futura-Sciences
Méthodes de détection des exoplanètes - Wikipédia

8 septembre 2009

Top 10 emerging aerospace technologies of 2009

D'après un classement établi par l'AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics), le Health Monitoring (mon domaine d'activité - voir mon profil) et plus généralement le Health Management fait partie des 10 technologies émergentes de l'année 2009 dans le domaine de l'aéronautique.

Le haut du classement est occupé par les technologies "vertes" et les carburants alternatifs ainsi que par les technologies de vol à grande vitesse (supersonique et hypersonique).

Question

Si "supersonique" signifie plus vite que le son, à quoi correspond le terme "hypersonique" ?

La racine carrée

On utilise généralement le terme hypersonique pour les vitesses supérieures à Mach 5 (5 fois la vitesse du son).

A partir de cette vitesse, le frottement de l'air génère énormément de chaleur. Les matériaux employés normalement se dilatent voire fondent, les gaz ne se comportent plus de la même manière et les réactions chimiques (notamment la combustion au sein d'un moteur) sont modifiées.

La chaleur générée devient donc un problème à part entière, d'où la notion de "mur de la chaleur", par analogie avec le mur du son.

2 août 2009

Henri Pitot plaide non coupable

Deux mois après la disparition du vol AF 447 entre Rio et Paris, l'Agence Européenne de la Sécurité Aérienne a demandé vendredi dernier que les sondes Pitot de marque Thalès soient remplacées (au moins pour deux d'entre elles) par une autre marque sur les Airbus A330 et A340.

Les sondes Thalès d'ancienne génération qui équipaient l'Airbus A330 du vol Air France avaient délivré des informations incohérentes d'après des messages émis automatiquement peu de temps avant le crash.

Question

Pourquoi a t'il encore fallu attendre une catastrophe avant de remplacer un équipement défaillant?

La racine carrée

A l'heure actuelle, rien ne permet de dire si ces sondes ont eu une influence dans la catastrophe. De plus, si cela était le cas, la défaillance des sondes seule ne suffirait pas à expliquer le crash.

Une sonde Pitot a pour fonction de mesurer la vitesse de l'avion en vol. Dans votre voiture, si votre indicateur de vitesse cesse de fonctionner, il y a peu de raison que votre voiture sorte de la route...

Question

Pourquoi ne mesure t'on pas la vitesse à l'aide d'un système GPS?

La racine carrée

Un récepteur GPS permet de connaitre sa position sur Terre (ou bien au dessus) et donc de déduire sa vitesse si l'on se déplace. Cependant, pour un avion, ce n'est pas la vitesse par rapport au sol qui est importante, mais la vitesse par rapport à l'air extérieur.

Les vents à l'intérieur desquels évoluent les avions pouvant être de l'ordre de 200 km/h voire plus, la vitesse par rapport au sol peut différer d'autant de la vitesse de l'avion par rapport au vent.

Et pour mesurer la vitesse d'un avion, on n'a pas fait mieux que M. Henri Pitot en 1732.

20 juillet 2009

Un petit bond en arrière, un grand pas en avant

Il y a tout juste 40 ans, sous le regard sans doute un peu envieux de Michael Collins resté en orbite dans le module de commande, Neil Armstrong était le premier homme à poser le pied sur la Lune, suivi de près par Buzz Aldrin, le 3ième homme de la mission Apollo 11.

Cet évènement marque sans doute l'apogée de la course à l'espace que se livrèrent les Etats Unis et l'Union Soviétique pendant la guerre froide, par l'intermédiaire des missions toujours plus ambitieuses mises au point par Wernher von Braun d'un coté et Sergueï Pavlovitch Korolev de l'autre.

10 autres américains poseront le pied sur la Lune entre 1969 et 1972 dans le cadre du projet Apollo.

L'homme n'y a pas reposé le pied depuis, mais la NASA a annoncé son intention d'y retourner pour y implanter une base habitée (Projet Constellation).

Question

Les Américains sont ils vraiment allé sur la Lune? Il y a beaucoup de détails étranges dans les images de la NASA qui laissent penser que ce n'était qu'une vaste supercherie.

La racine carrée

J'ai vu récemment un documentaire qui reprend les arguments de ceux qui prétendent que l'homme n'est jamais allé sur la Lune. Ces "arguments" s'appuient essentiellement sur "incohérences" dans les images de la mission.

Un minimum de connaissances en physique et de la mission Apollo permet de démonter rapidement toutes les preuves qui y sont exposées :

  • le drapeau Américain est déployé car tendu sur une structure rigide;
  • il ne bouge que lorsqu'un des astronautes agite le mat, il est parfaitement immobile sinon;
  • il n'y a pas de poussière sur les patins du LEM car la poussière est éjectée en direction opposée au réacteur et il n'y a pas tourbillons de poussière car pas d'atmosphère;
  • on ne voit pas d'étoiles dans le ciel car les caméras n'étaient pas suffisamment sensibles (essayez de faire une vidéo d'étoiles dans le ciel, même par nuit noire...);
  • les photos sur lesquelles les ombres "prouvent" la présence de sources d'éclairage autre que le soleil ne tiennent pas compte des irrégularités de terrain qui peuvent dissimuler en partie ces ombres;
  • les astronautes sont visibles même dans l'ombre du LEM car élairés par la Lune elle même (vous savez, le truc dans le ciel qui éclaire la nuit, quand il n'y a pas de soleil);
  • sur les photos avec les mêmes collines en arrière plan mais avec des premiers plans différents, les collines en question se trouvent probablement à plusieurs kilomètres derrière le LEM. Il est donc tout à fait normal que des photos prises devant et derrière le LEM donnent des images quasiment identique des collines à l'horizon;
  • etc... (et je suis prèt à discuter de toute autre "preuve")

Enfin si vous vous demandez pourquoi on n'a jamais pris de photos des sites d'allunissage à l'aide d'un téléscope, et bien en réalité cela a été fait par la sonde LRO envoyée récemment. Ces images sont disponibles sur le site de la NASA à cette adresse.

Mais bien évidemment, comme ces images proviennent de la NASA, cela ne convaincra pas les adeptes de la théorie du complot.

3 juillet 2009

66 milliards de neutrinos (et moi, et moi et moi...)

C'est le nombre de ces particules élémentaires qui traversent l'ongle de votre pouce à chaque seconde. (Autant dire que le neutrino seul n'est pas très douloureux et que si vous avez subitement mal au pouce, vérifiez d'abord que vous ne vous l'êtes pas coincé dans une porte. Enfin le pouce c'est pour donner une idée, n'importe quelle surface d'un centimètre carré convient aussi)

Ces particules proviennent des étoiles, du Soleil, de l'atmosphère et sont en grande majorité issues de réactions nucléaires. Le neutrino a une masse infiniment faible, est neutre et est ainsi capable de traverser la matière sans heurter la moindre particule qui la compose.

En étant patient et avec beaucoup de moyens, il est tout de même possible de détecter le passage de quelques uns. C'est le but d'un détecteur bientôt en service qui a été implanté à Chooz, dans les Ardennes, à environ un kilomètre des deux réacteurs de la centrale nucléaire.

Dans le cadre du projet "Double Chooz" auquel participent huit pays (Allemagne, Brésil, Espagne, Etats-Unis, France, Japon, Royaume-Uni, Russie), un second détecteur identique sera construit d'ici 2011, cette fois à 400 m des réacteurs.

Ce projet permettra de détecter et d'étudier les neutrinos dont le comportement reste encore mal connu.

Il existe ainsi 3 types de neutrinos, chaque neutrino pouvant en changer. L'écart entre les deux détecteurs permettra notamment d'étudier ce phénomène appelé "oscillation".

Question

Et concrètement, à quoi ça va nous servir?

La racine carrée

Au delà de la recherche fondamentale sur les neutrinos, cette expérience devrait permettre de mettre au point des détecteurs beaucoup plus petits qui pourraient être utilisées à proximité des centrales nucléaires.

Il serait alors possible de surveiller à distance et en continu le fonctionnement du cœur mais aussi de détecter le retrait de matière fissile comme le plutonium, matériau pouvant être utilisé pour fabriquer une arme atomique.

Face à des pays comme l'Iran et la Corée du Nord où le simple droit de regard sur leurs activités nucléaires est soumis à la bonne volonté de leur dirigeants, on imagine facilement l'intérêt que pourrait avoir un tel dispositif.

Pour en savoir plus :

- Site internet du projet "Double Chooz"

- Page du site du CEA / Irfu consacrée au projet