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Bluetooth a vingt ans

Un protocole pour supprimer les câbles

À la fin des années 1990, avec l'irruption de la téléphonie mobile dans la vie quotidienne, les constructeurs cherchent une solution pour supprimer des câbles de raccordement entre le téléphone portable et les oreillettes. ...

La photosynthèse artificielle

CC by U.S. Department of Energy / United Joint Center for Artificial Photosynthesis

Une quête bioinspirée

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Asthme : pistes thérapeutiques

CC BY-SA 4.0 BruceBlaus

Une maladie incurable

En France, l'asthme touche plus de quatre millions de personnes et cause environ 1000 décès chaque année. Généralement de nature allergique (70% des formes d'asthme), l'asthme provoque des difficultés ...

Des métamatériaux aux propriétés étonnantes

(C) Tobias Frenzel

Les métamatériaux constituent un champ de recherche actif, en particulier dans les domaines de l'électromagnétisme et de la mécanique. L'objectif est de conférer à des matériaux des propriétés particulières, en ...

Véhicules autonomes : situation et défis

Les véhicules autonomes font l'objet d'importants efforts de recherche et développement chez les industriels du secteur automobile ou encore chez les géants de la Silicon Valley. Les premiers développements ont commencé dans les années 2000 et aujourd'hui, de nombreuses sociétés ...

Joseph Fourier

Joseph Fourier, l'un des plus grands mathématiciens français, est né il y a 250 ans, en 1768, à Auxerre. C'est l'occasion de revenir sur les découvertes de ce génie des mathématiques et de la physique, qui sont aujourd'hui au cœur des technologies utilisées au quotidien. ...

Les atouts de la voiture électrique

Des impacts à clarifier

Si l'intérêt des véhicules électriques pour la réduction de la pollution de l'air, en particulier dans les villes, est évident, il n'en est pas de même pour ce qui est de sa contribution à la lutte contre le changement climatique ...

fractales et compréhension du monde

Il est coutume, pour décrire un objet fractal, de le rapprocher de la récursivité des poupées russes : tous deux présentent une structure dite hologigogne, c'est-à-dire que leur tout est parfaitement identique à chacune de ses parties. Forgée en 1974 par le mathématicien Benoît Mandelbrot, la notion de fractalisation aura permis la désinence de bien des figures, jusque-là trop irrégulières pour répondre aux normes géométriques traditionnelles. Nombre de phénomènes naturels sont aujourd'hui répertoriés comme fractals compte tenu de leur géométrie autosimilaire : le chou-fleur de variété romanesco par exemple, la fronde d'une fougère, le réseau des rivières, les alvéoles pulmonaires, la structure des invertébrés, des vaisseaux sanguins, des roches, des lignes de côtes, des flocons de neige, etc.  La modélisation par des fractales permet même de mieux comprendre certains phénomènes comme la spongiosité d'un nuage, les turbulences d'un liquide, les éruptions volcaniques, la répartition des exoplanètes jusqu'aux motifs de la queue d'un paon...

Chez l'Homme par exemple, la configuration des bronches, garantit une surface d'échange gazeux particulièrement étendue - la même chose pour les végétaux : la fragmentation régulière des frondes d'une fougère augmente l'efficacité de la photosynthèse ; il a également été démontré qu'entre un chou romanesco et un chou ne présentant aucune fractalisation, l'activité photosynthétique du chou "fractal" était 4 à 5 fois plus élevée.

La radio est un autre domaine d'application : les antennes d'ailes télescopiques rétractables permettent d'occuper un très faible espace tout en maintenant une bonne émission des ondes radioélectriques. Cela étant, le domaine pour lequel la fractalisation est la plus exploitée reste l'imagerie : la fameuse compression d'images informatiques (sous le code JPEG) par exemple, s'articule autour de techniques fractales censées corriger les motifs répétitifs que l'on trouve en photographie.

Les fractales s'appliquent à des domaines tels l'urbanisme, la sociologie, la finance... Les économistes Laurent-Emmanuel Calvet et Adlai Fisher ont ainsi développé des modèles dits "multifractals" à l'intention des entreprises pour évaluer les risques financiers - des sortes d'anticipations de la volatilité des échanges. En effet, il suffirait de regarder les évolutions des cours de bourse, les fameuses courbes « en dents de scie ». Qu'on regarde les courbes sur 10 ans, 5 ans, 6 mois, ou quelques semaines, les propriétés sont bien sûr différentes, mais l'allure générale de la courbe ne varie que très peu. On reconnaît dans ces objets une structure fractale : « ils peuvent être décomposés en fragments dont chacun a la même forme que le tout », comme l'expliquait Mandelbrot lui-même. Par ailleurs, certains n'hésitent pas à invoquer la fractalisation pour expliquer l'étonnante régularité des krachs boursiers - les marchés ayant effectivement tendance à chuter tous les 7 ans.

Mais finalement, c'est bien par leur beauté que ces objets fascinent le plus. Cette science du rugueux, pour reprendre l'expression de Mandelbrot, souvent érigée en symbole de l'élégance des mathématiques, s'est même traduite en courant artistique, baptisé art algorithmique ou simplement art fractal ; cette discipline regroupe des paysages synthétiques formés à partir de l'itération d'une fonction du plan dans le plan ; des animations ; mais aussi des musiques, caractérisées par le fait de répéter les mêmes motifs rythmiques, de façon à ce que chaque élément reproduise le tout.

Publié le 21/02/2018

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Les satellites SPOT face aux catastrophes
Imaginé et conçu par le CNES, le programme SPOT a vu 7 satellites se succéder depuis 1986. Il a ouvert une pléiade d'applications, en particulier l’aide aux secours face aux catastrophes grâce à la Charte internationale « Espace et catastrophes majeures »

La Charte internationale « Espace et catastrophes majeures »

Créée en 2000 par le CNES et l’ESA, la Charte internationale « Espace et catastrophes majeures » permet de fournir gratuitement et le plus rapidement possible images satellitaires et cartes de dégâts aux autorités gouvernementales et aux protections civiles des pays impactés par des catastrophes naturelles ou industrielles.

Comme l'indique Claire Tinel, représentante du CNES (Centre National d'Études Spatiales) auprès de la Charte : « De par leur résolution, les satellites français SPOT sont notamment activés lors de catastrophes telles que les feux de forêts, les inondations ou les éruptions volcaniques. La première image arrive le plus souvent dans les vingt-quatre heures seulement après la programmation des satellites, ce qui en fait des outils très réactifs. »

Les satellites ont encore été activés à la suite du tremblement de terre aux Philippines, ce lundi 13 février 2017 au matin.

Que sont les satellites SPOT, Satellites Pour l’Observation de la Terre ?

Les satellites SPOT permettent d’acquérir des informations géographiques parfaitement à jour. De SPOT-1 à SPOT-4, chaque satellite optique était constitué de deux instruments, capables d'acquérir de manière indépendante des images couvrant une zone géographique de 60 kilomètres fois 60 kilomètres. Depuis SPOT-5, un seul instrument embarqué permet l’acquisition des ces prises de vues stéréoscopiques pour une même zone géographique.

Deux modes alternatifs d'acquisition des images étaient possibles, en noir et blanc ou en couleur, le premier faisant alors de SPOT un des systèmes les plus avancés en terme de résolution, qui a évolué de 10 mètres à 1,50 mètres en 30 ans. Les images sont fusionnées au sol, ce qui permet d’obtenir des images en couleur à la meilleure résolution possible. Lorsque ces deux instruments fonctionnent simultanément, les couples stéréoscopiques constitués permettent la perception du relief et la création de Modèles Numérique de Terrain.

Par la suite, d’autres instruments viennent développer le champ de vision des satellites.

Première utilisation des satellites SPOT lors de la catastrophe de Tchernobyl

La catastrophe de Tchernobyl a lieu le 26 avril 1986. La Suède donne l’alerte le 28 avril 1986, après avoir détecté un niveau de radioactivité anormal sur son territoire.

Lancé le 22 février 1986 lors du dernier vol de la fusée Ariane 1 depuis Kourou, SPOT-1 est alors programmé pour fournir en urgence des images de la centrale accidentée. Celles-ci sont considérées comme la première utilisation opérationnelle du satellite SPOT, montrant sa capacité à fournir des informations partout dans le monde rapidement après une catastrophe, indépendamment des frontières ou des contraintes politiques.

Les satellites SPOT suivants puis les satellites Pléiades ont régulièrement suivi l’évolution du site de la centrale.

Le tsunami de 2011 au Japon

Le 11 mars 2011, la terre tremble pendant deux minutes sur toute la côte est de l'île Honshu au Japon. Provoqué par ce séisme, un tsunami vient ravager la zone côtière des préfectures de Fukushima, Iwate et Miyagi, dévastant le littoral et provoquant un accident nucléaire majeur à la centrale de Fukushima.

Moins d'une heure après les premières secousses, la Charte internationale « Espace et Catastrophes Majeures » est déclenchée par l'Agence spatiale japonaise (JAXA). Des images de satellites dont SPOT-5 sont fournies gratuitement afin d’aider les secours à s’organiser.

Le CNES apporte son support pour générer des cartes des dégâts grâce au SERTIT (Service Régional de Traitement d'Image et de Télédétection), le service français de cartographie rapide. Une série de sept cartes événementielles a pu être établie en moins de six heures et rapidement mise à disposition des autorités japonaises.

Cet événement confirme que le compromis entre la zone couverte et la résolution de SPOT-5 est extrêmement pertinent pour les désastres à grande échelle du type tsunami, et complémentaire des capteurs à plus haute résolution.

Les incendies récents au Chili

À la fin de ce mois de janvier 2017, le Chili a été durement touché par des incendies de forêts, le « pire désastre forestier de son histoire » selon sa présidente. Dans le cadre de l’activation le 24 janvier de la Charte internationale « Espace et catastrophes majeures » par la Sécurité civile chilienne, les satellites SPOT-6 et SPOT-7 ont capturé des images en couleur de 1,5 mètre de résolution des zones impactées.

Extraire de l'information des satellites permet d'obtenir des cartes faciles à lire pour les équipes de secours sur place. Dans ce cas, les cartes montraient les délimitations des zones brûlés par les feux de forêt et l'identification des feux encore actifs.

C’était la 518e activation de cette Charte depuis sa création, et la deuxième pour 2017. Les deux satellites SPOT actuels sont sollicités dans le cadre de la flotte internationale disponible pour intervenir sur zone, une constellation de 35 satellites appartenant aux 16 agences spatiales qui font désormais partie de la Charte.

D’autres applications de cartographie

En 1998, SPOT-4 embarque également pour la première fois l'instrument Végétation qui offre une couverture journalière globale de la Terre avec une résolution de un kilomètre et permet de suivre l'évolution du couvert végétal.

En 2013, pour préparer l'arrivée des satellites SENTINEL-2 de l'ESA, SPOT-4 (et par la suite SPOT5) suit le programme de recherche Take-5.

Les satellites SPOT-1 à SPOT-5 étant aujourd’hui désorbités, Airbus Defence & Space poursuit l'aventure avec SPOT-6 et SPOT-7. Au CNES, le programme a laissé place aux satellites Pléiades dotés d'une résolution au sol de 70 cm et aux satellites de surveillances militaires Hélios.

En savoir plus

SPOT : l’aventure commence il y a 30 ans ! sur Sciences en ligne

L’historique des satellites SPOT

La mission Take-5, avec 5 exemples de recherches menées grâce aux satellites

La Charte internationale « Espace et catastrophes majeures »

Articles du CNES

Le Lancement du satellite SPOT-1

Il y a 30 ans : la catastrophe de Tchernobyl et de début de l’exploitation opérationnelle des satellites SPOT

Un historique des événements, avec l’expérience Take-5 et la catastrophe de 2011 au Japon

Pléiades

Incendies de forêts au Chili : le CNES active les satellites SPOT pour aider à combattre les feux

Arthur Jeannot
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