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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

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La santé auditive
Le traitement des déficiences auditives implique de nombreuses recherches et innovations.

Un capital à protéger

Nul n'est besoin de souligner l'importance d'une bonne audition dans notre vie, pour les relations sociales, l'apprentissage, etc.. Malheureusement, l'appareil auditif ne fonctionne pas toujours de manière parfaite, et en particulier à cause des agressions qu'il subit. Les déficiences auditives peuvent avoir des origines diverses, parfois génétiques, parfois liées à l'environnement.

La perte progressive de l'audition, due au vieillissement du système auditif (presbyacousie), débute généralement vers cinquante ou soixante ans. L'exposition à des niveaux de bruit excessifs peut également entraîner des déficiences auditives sévères. C'est pourquoi il faut sensibiliser aux risques que représentent des pratiques souvent festives, mais qui peuvent s'avérer dangereuses. La prévention insiste donc sur l'existence de bouchons d'oreilles adapté à l'écoute de la musique, et qui protège notre capital auditif.

Les progrès de la compensation

Depuis le cornet acoustique, la médecine et la technique ont fait d'incroyables progrès dans la compensation des problèmes auditifs et de la surdité.

Les premières prothèses auditives utilisaient l'invention de Graham Bell, le microphone à charbon assurant l'amplification du son. Les progrès de de l'électronique ont bénéficié à ce secteur, avec successivement, l'utilisation des amplificateurs à lampe, à transistor, puis à circuit intégré.Une marque emblématique de cette ère des audioprothèses analogiques, Sonotone, est restée dans le vocabulaire. À cette époque, les réglages, effectués grâce à une vis placée sur l'appareil, sont limités : niveau de gain, ajustement des filtres coupe aigu et coupe grave, limitation du niveau de sortie.

Après l'apparition des commandes numériques en 1997, les premiers appareils numériques font leur apparition la même année. Un véritable traitement du signal devient possible. Actuellement, il est possible d' affiner le réglage d'intensité et de différencier la parole du bruit Les dispositifs anti-Larsen se sont perfectionnés : ils mettent en œuvre des décalages en fréquence qui évitent ce sifflement caractéristique. Les appareils auditifs sont entrés dans l'ère de la communication numérique avec le smartphone, avec la télévision, avec l'Internet, ils accèdent ainsi à des ressources informatiques plus importantes que la puce qu'ils renferment. Cela leur permet d'effectuer des traitements comme la classification automatique des sons de l'environnement.

L'audition dans le bruit est l'un des défis des audioprothèses depuis toujours. Identifier les signaux correspondant à la parole permet de réduire le bruit de manière sélective à l'intérieur du spectre de la parole. L'utilisation de réseaux de neurones profonds comme pour la reconnaissance vocale est l'une des pistes d'amélioration. Plus généralement, l'un des axes de progrès consiste à tenir compte de l'intention du sujet, en particulier en jouant sur la directionnalité de microphones, ce qui permet de diriger la réception vers des sources de sons désirées, un interlocuteur par exemple.

La médecine et l'espoir de la régénération

Après son cheminement dans l'oreille externe et l'oreille moyenne, l'onde acoustique se propage sur la cochlée, qui vibre en fonction des fréquences sonores, depuis sa base pour les fréquences hautes jusqu'à son apex pour les fréquences basses. À la surface de la cochlée, les cellules ciliées, qui perçoivent les vibrations acoustiques dans l'oreille sonore, font office de transducteurs. Au nombre de 15 000, elles transmettent un signal électrique au nerf auditif. Formées dès la naissance, leur perte est irrémédiable, chez l'homme comme chez les autres mammifères car elles ne se régénèrent pas.

Pour remédier à la destruction partielle ou totale des cellules ciliées, on pose depuis 20 ans des implants cochléaires, pour substituer à ces cellules défaillantes des électrodes qui vont stimuler les fibres du nerf auditif. Cette intervention demande une habituation, qui fait appel à la plasticité cérébrale, la durée d'adaptation variant selon les cas. L'expérience à montré l'intérêt de cette méthode, et en particulier l'avantage d'implanter précocément les enfants qui en ont besoin. Évidemment, l'implantation cochléaire a ses limites. Cela se comprend lorsqu'on considère que l'on remplace plusieurs milliers de cellules sensorielles par quelques électrodes (de 12 à 24). Les interférences qui en résultent ne permettent pas une bonne audition dans le bruit, ni une écoute satisfaisante de la musique. De plus, l'implant pose des problèmes d'inflammation de l'appareil auditif.

La pharmacologie pourrait y remédier avec la dexaméthasone, un corticoïde dont la libération dans l'appareil auditif a un effet protecteur, ce qui devrait permettre de mieux conserver l'audition résiduelle. 

Des implants hybrides (acoustiques et électriques) sont envisagés. La médecine régénérative fournit également de nouvelles pistes thérapeutiques. Il s'agit notamment de régénérer des dendrites, ces fibres nerveuses reliant les cellules ciliées au nerf auditif, pour mieux transmettre l'information électrique. Le principe consiste à utiliser la  thérapie génique pour faire exprimer des neurotrophines, facteurs de croissance spécifiques aux cellules nerveuses. La génétique pourrait également permettre des stimulations lumineuses plus précises, de la cochlée, en conférant aux cellules ciliées une photosensibilité. Une autre piste vise à reprogrammer génétiquement les cellules de soutien de la cochlée en cellules ciliées.

Pour en savoir plus

La rédaction de Sciences en Ligne
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