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L'arrivée de nouveaux entrants dans l'industrie spatiale et la perspective de nombreuses mises en orbite liées aux constellations de satellites stimule l'innovation et la recherche d'une baisse des coûts de lancement. Ces constellations visent à assurer une couverture Internet à toute la planète, en particulier pour les trois milliards de personnes qui n'y sont pas encore raccordées dans les pays émergents. C'est le cas des neuf cents satellites de la société Oneweb, construits par Airbus et prévus pour être lancés en 2018 en orbite basse.

La production en série s'accompagne de la tendance à rapetisser les satellites, notamment avec l'exemple des nanosatellites, qui mesurent autour d'une dizaine de centimètres cubes. Le projet QB50 consiste ainsi à mettre cinquante nanosatellites en orbite après de la station spatiale internationale, à 415 kilomètres d'altitude. Élaborés par des université, ces satellites permettent aux élèves de se former à l'ingénierie spatiale et mettent à l'épreuve de nouvelles technologies pour la communauté scientifique et industrielle.

L'une des pistes de cette recherche d'économies a été initié par SpaceX aux États-Unis, avec le développement de lanceurs réutilisables, c'est-à-dire de fusées dont certains étages pourraient revenir sur Terre une fois leur mission accomplie. Dans le cas de SpaceX, après avoir atterri sur une plate-forme autonome sur le sol ou en mer, les fusées pourront être rechargées et réutilisées pour de nouveaux décollages. Ces sujets intéressent le CNES et l'ONERA pour le successeur d'Ariane 6. Outre ce lanceur lourd, utilisé pour placer en orbite géostationnaire des satellites de plusieurs tonnes, une autre voie est le lancement aéroporté, qui vise des charges utiles de quelques centaines de kilogrammes.

De nouvelles énergies pour les satellites

Une autre tendance du secteur spatial est le passage de la propulsion chimique à la propulsion électrique, avec des recherches en cours pour miniaturiser les propulsions électriques actuelles. Les moteurs électriques ont donc longtemps été cantonnés au maintien à poste des satellites, sur leur orbite, mais ils ont également trouvé leur application pour la mise à poste. Après sa séparation d'avec le lanceur, en effet, un satellite doit passer par une orbite de transfert qui lui permet de rejoindre l'orbite géostationnaire, avec ses propres moyens de propulsion. En utilisant l'énergie produite par les panneaux solaires du satellite, la propulsion électrique aboutit à un gain de poids en faisant l'économie de lourds réservoirs de carburant. L'inconvénient lié à la propulsion électrique réside dans l'allongement de la durée de mise à poste.

C'est pourquoi il restera certainement une place pour la propulsion chimique. Le CNES (Centre national d'études spatiales), se penche ainsi avec l'Office national d'études et de recherches aérospatiale (ONERA) sur le développement d'un monergol vert pour la propulsion satellitaire. La recherche sur ce nouveau composé ouvre une alternative prometteuse à l'ergol utilisé actuellement, l'hydrazine, dont la toxicité lui fait risquer d'être rapidement bannie de l'espace. Le CNRS et l'ONERA, travaillent à synthétiser cette nouvelle molécule, avec l'enjeu de choisir des matériaux qui résisteront aux hautes températures. L'objectif est de développer ensuite un moteur et de montrant que la propulsion fournit une poussée conséquente, ce qui permettra d'envisager un développement de la technologie et de proposer par la suite un démonstrateur.

L'imagerie satellitaire au service de l'environnement

En plus de l'internet satellitaire et de l'étude directe de l'atmosphère, les satellites permettent l'observation de notre planète depuis l'espace, le meilleur point de vue permettant de comprendre les changements complexes qui l'affectent. Par exemple, les satellites de la série Sentinel, du programme Copernicus, fournissent des informations sur le sol, les océans, l'atmosphère, l'environnement, la sécurité et le changement climatique. En plus d'études scientifiques sur le long terme, les satellites participant à Charte internationale « Espace et catastrophes majeures » peuvent traiter des situations d'urgence comme une éruption volcanique, un feux de forêt ou une catastrophe industrielle, en fournissant rapidement des images et des cartes.

L'imagerie hyper-spectrale peut être utilisée sur des plate-formes terrestres, spatiales ou aéroportées. Elle aide à détecter des objets dans des images grâce à leurs propriétés spectrales, ou à analyser la composition et l'état chimique de matériaux de surface, y compris l'état hydrique des végétaux. C'est le cas du démonstrateur technologique aéroporté Sysiphe de l'ONERA, qui peut acquérir des images d'une résolution de 50 centimètres dans plus de 600 bandes spectrales, allant du visible à l’infrarouge lointain. De telles technologies permettent d'étudier la biodiversité végétale, par exemple pour mettre en place à l'échelle mondiale un véritable bilan de la biodiversité, ou de caractériser les fonds marins en bord de côte.

Croiser les données permet de faire d'autres types de déductions. L'Institut de recherche technologique Saint-Exupéry présente au Salon du Bourget un « Google Earth intelligent ». Les systèmes d'observation développés combinent les bases de données et l'intelligence artificielle, en dotant les satellites d'un système d'apprentissage et d'intelligence collective qui leur permettra d'acquérir jusqu'à 30% d'images supplémentaires et d'améliorer la réactivité aux requêtes humaines, de 1 heure aujourd'hui à 5 minutes. Il s'agit d'anticiper la vague de données qui sera issue de la mise en service, dans les années à venir, de milliers de satellites formant des constellations en orbite basse.

En savoir plus

SpaceX réussit l'atterrissage de son lanceur, sur Sciences en ligne

Les satellites SPOT face aux catastrophes, sur Sciences en ligne

Ariane 6 : la riposte européenne, sur Sciences en ligne

Sentinel-2B, sur Sciences en ligne

L'évolution énergétique des aéronefs, sur Explorathèque

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X-CubeSat, un projet pour promouvoir le spatial, sur Explorathèque

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Des pistes pour améliorer le sommeil
Particulièrement bénéfique à notre organisme, la phase de sommeil profond offre une piste pour améliorer la qualité du sommeil.

La dégradation de la qualité du sommeil

D'après les chiffres de l'INSEE (Institut National de la Statistique et des Études Économiques), les Français dorment moins qu'avant et une personne sur trois souffre de troubles du sommeil. Vingt millions de Français pensent souffrir d'un sommeil de mauvaise qualité. De plus, 40 % disent s'endormir de manière non intentionnelle en cours de journées. En particulier, les endormissements qui sont à l'origine d'un tiers des accidents de la route.

L'OMS (Organisation Mondiale de la Santé) s'inquiète de nos vies trépidantes, vectrices de stress et de mauvaises habitudes, telles que l'exposition abusive à la lumière bleue des écrans, qui participerait à la dégradation de la qualité de notre sommeil. Les conséquences sont l'aggravation de certaines pathologies comme le vieillissement de la peau, la dépression ou les maladies cardiaques.

Le rôle du sommeil profond

Chaque personne a ses cycles de sommeil, qui durent en moyenne entre une heure trente et deux heures. Notre sommeil est schématiquement divisé en sommeil lent, comprenant le sommeil léger et le sommeil profond, et sommeil paradoxal. Le Centre du Sommeil de Genève estime que le sommeil lent profond occupe 20 % d’une nuit.

Le sommeil profond semble être la phase la plus cruciale du sommeil, puisqu'il bénéficie à la consolidation des souvenirs, la régénération cellulaire, la diminution de la sensation de fatigue et l'augmentation des capacités cognitives. Inversement, un manque de sommeil profond peut entraîner des problèmes de mémoire, un manque de concentration et un manque de jugement.

Les personnes stressées ou ayant des contraintes de productivité, ainsi que les personnes âgées ou victimes de bruits externes, souffrent d’un sommeil profond dégradé.

Des innovations pour améliorer notre sommeil profond

Des travaux effectués par une équipe de neuroscientifiques et de médecins spécialistes du sommeil, s'intéressent à la mise au point d'une technologie permettant de dormir mieux. Un processeur est intégré à un bandeau, placé autour de la tête. Des capteurs électroniques et un traitement des informations par des algorithmes permettent de suivre et d’analyser l’activité cérébrale en temps réel, autrement dit de réaliser un encéphalogramme.

Le bandeau transmet des stimulations sonores synchronisées, transmises par conduction osseuse au cerveau, donc sans émission d'ondes électro-magnétiques. Il s'agit d'ondes lentes appelées « bruit rose ». Comme notre audition perçoit les octaves, autrement dit se repère par rapport au doublement des fréquences, un « bruit blanc » contenant toutes les fréquences à énergie égale nous paraît plus aigü, alors qu'un « bruit rose » dont les octaves hautes sont plus fortes nous paraît moins aigü et du même coup plus plaisant.

Les ondes du « bruit rose» permettent donc de recouvrir des bruits parasites, comme des ronflements qui prennent trop de place dans un environnement par ailleurs silencieux. Surtout, elles entrent en résonance avec les ondes du sommeil profond, elles aussi des ondes lentes, ce qui améliore la qualité de cette importante phase du sommeil.

En savoir plus

Le sommeil et ses troubles, un dossier de l'INSERM

L'organisation des phases du sommeil, par le Centre du sommeil

Le site de l'Institut national du sommeil et de la vigilance

How pink noise helps you sleep

Le site de l'entreprise développant le bandeau connecté

Arthur Jeannot
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