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Un gel reconstructeur

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Un espoir pour réparer les tissus

Une équipe de chercheurs de l’Université Johns Hopkins School of Medecine à Baltimore (États-Unis) a développé un gel qui mime la micro-architecture et les propriétés ...

Mars a tremblé

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6 avril 2019. Le détecteur sismique SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) de la sonde spatiale martienne InSight relève un signal sismique (sol 128, c'est-à-dire après 128 jours passés sur le sol martien) faible mais distinct. D’autres signaux ...

Une nouvelle espèce d’hominidé découverte aux

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Découverts sur l’île de Luzon, dans la grotte de Callao aux Philippines, des fossiles vieux de plus de 50 000 ans ont entraîné une véritable effervescence. Menées par l'University of the Philippines, l'Australian National University et le Muséum National ...

Une nouvelle définition du kilogramme

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La 26éme conférence générale des poids et mesures a conduit à redéfinir certaines unités. Depuis 1899, l’étalon du kilogramme, baptisé le « grand K », était conservé au Bureau international ...

Première image d'un trou noir

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Les moyens d'observation

C’est grâce à la collaboration de plus de 200 scientifiques, que la première image d’un trou noir a pu être publiée. Le « cliché » du trou noir de la galaxie ...

Transport de l’énergie électrique

La quasi-totalité de l’énergie électrique dans le monde est produite puis transportée vers les villes et les centres industriels sous forme de courant

Atmosphère de la Terre primitive

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L’atmosphère primitive et son évolution

Au Précambrien, l'atmosphère primitive de notre planète était dépourvue d’oxygène et riche en dioxyde de carbone (CO2) et en méthane, ainsi ...

En route vers le Soleil

Credits: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben 

Un voyage d'enfer

Baptisée en hommage à l'astrophysicien américain Eugene Parker, qui a posé les bases de la théorie du vent solaire, la mission Parker Solar devrait contribuer à percer les mystères qui entourent le Soleil et son atmosphère. La sonde va survoler Vénus, et se servir de son attraction gravitationnelle pour s'approcher graduellement du Soleil, et ce durant les sept prochaines années. D'ores et déjà, la sonde a battu e nnovembre 2018 le record de l'engin spatial le plus proche du Soleil. En effectuant 24 passes de plus en plus rapprochées de notre étoile, Parker Solar va traverser l'atmosphère solaire et se retrouver dans la couronne solaire. Pour supporter les radiations intenses et une température atteignant les 1400°C lors de sa traversée de l'atmosphère solaire, la sonde est équipée d'un bouclier en carbone composite d'une épaisseur de 11,43 cm.

La mission

La mission doit apporter des réponses à trois questions majeures, la première étant de déterminer les flux d'énergie qui confèrent à la couronne solaire une température trois cents fois supérieure à celle de la surface visible, la photosphère. La deuxième interrogation porte sur la détermination de la structure et de la dynamique des champs magnétiques à l'origine des particules du vent solaire. La dernière, enfin, consiste à expliquer les vitesses supersoniques des particules les plus énergétiques qui s'échappent de la couronne.
Les instruments à bord de la sonde Parker Solar sont conçus pour observer ces phénomènes, de manière inédite.

FIELDS est l'instrument dédié à la mesure des turbulences de l'héliosphère interne, qui devrait permettre de comprendre le réalignement des lignes des champs magnétiques. Il est composé d'antennes qui vont mesurer les flux de particules constamment émis par le soleil, tout en construisant des images tri-dimensionnelles du champ électrique.

WISPR, le seul instrument d'imagerie à bord de la sonde, permettra d'observer la structure étendue de la couronne et des vents solaires avant que la sonde ne passe au travers. Il est équipé de deux caméras pourvues de détecteurs et de lentilles résistants aux rayons et à la poussière cosmiques.

SWEAP réunit deux instruments complémentaires, chargés de compter les particules les plus abondantes dans les vents solaires (électrons, protons, ions hélium) et de mesurer leurs propriétés telles la vitesse, la densité et la température.

ISOIS combine également deux instruments pour mesurer les particules sur un large spectre énergétique. L'objectif est de comprendre le "cycle de vie" de ces particules : d'où sont-elles parties ? Comment ont-elles été accélérées et comment se déplacent-elles depuis le Soleil jusqu'à l'espace interplanétaire ?

  • EPI-Lo mesure le spectre des électrons et des ions et de l'identification du carbone, de l'oxygène, du magnésium, des isotopes d'hélium, etc. Ces mesures aideront à déterminer quels mécanismes sont responsables de l'accélération des particules.

  • Quant à EPI-Hi, il sert à détecter des particules de plus hautes énergies avec 100.000 particules/seconde au plus près du Soleil.

"La sonde Parker Solar nous fournit les mesures essentielles à la compréhension des phénomènes solaires qui nous intriguent depuis des décennies", explique Nour Raouafi, chercheur au Laboratoir de Physique Appliquée de l'Université Johns Hopkins, et scientifique du projet Parker Solar Probe. "Nous ne savons pas à quoi nous attendre si près du Soleil jusqu'à ce que l'on obtienne les données, et nous verrons probablement de nouveaux phénomènes. Parker est une mission d'exploration, la possibilité de faire de nouvelles découvertes est immense".

La France contribue également à cette mission grâce au SCM (Search Coil Magnetometer), un magnétomètre, développé par le LPC2E (Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace), qui est chargé de mesurer les fluctuations du champ magnétique autour du satellite.
Cependant, la participation française ne s'arrête pas là. François Gonzalez, chef de projet de la mission Parker Solar Probe au CNES revient sur la contribution des chercheurs français: "Lorsque l'on prépare une mission comme celle-ci, on se pose beaucoup de questions sur ce qu'on veut aller mesurer et comment on va le faire. Il y a d'autres laboratoires du CNRS comme le LESIA à Paris ou l'IRAP à Toulouse, qui ont contribué à la définition scientifique. Les chercheurs ont participé à des groupes pour définir les objectifs scientifiques de la mission et ils sont aujourd'hui à pied d’œuvre puisque le satellite commence à envoyer les premières mesures."

Il existe plusieurs satellites consacrés à la recherche solaire et héliosphérique. Ces observatoires spatiaux n'ont eu de cesse, pendant des années, voire des décennies, de scruter le Soleil. Ils restent pourtant limités par leur éloignement. La mission Parker Solar Probe permet d'effectuer les observations à la distance la plus réduite jamais atteinte. La sonde vient d'ailleurs de fournir sa première photo de la couronne solaire. Du fait de la brièveté des passages au plus près du Soleil et de la configuration de cette trajectoire en boucles de plus en plus rapprochées, les messages n'arriveront qu'au compte-gouttes !

Publié le 25/01/2019

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Le canal à houle
Application à la modélisation des états de mer et de leurs effets sur le littoral et les structures maritimes

(C) Marlene Thyssen. CC Bys 4.0

L’impact du changement climatique sur le littoral

Selon un dernier rapport du GIEC, les océans se seraient élevés de plus de 20 cm depuis la fin du XIXe siècle, et cette élévation pourrait atteindre 1 mètre d'ici à la fin du siècle, impactant par là le quotidien de plus d'un milliard de personnes. De fait, dix des plus grandes villes du monde sont menacées de disparaître partiellement. Il est donc essentiel de pouvoir suivre l'évolution de cette montée des eaux causée par le réchauffement climatique et ses conséquences sur le littoral et sur la stabilité des profils de côte. Il importe également de développer des moyens permettant d'évaluer les performances des structures de défense maritime telles les digues, môles, jetées, brise-lames.

Un outil au service de la modélisation

L'Ecole Supérieure d’Ingénieurs des Travaux de la Construction (ESITC) a ainsi décidé de construire un canal à houle. Cet outil servira à réaliser des essais sur des représentations simplifiées à échelle réduite des différents "états de mer" et de leurs effets. En l'occurrence, la houle, mais aussi les situations de déferlement susceptibles d'impacts violents et répétés. Long de 40 mètres, large d'1 mètre, le canal est semblable à une longue veine vitrée. Il est conçu pour modéliser des vagues hautes de 15 mètres et pour affiner la fiabilité des prévisions, grâce à ses dimensions hors norme, qui visent à limiter les inévitables effets d'échelle d'un modèle réduit (on s'appuie sur des rapports de similitude, notamment celle de Froude, l'un des pionniers de l'hydrodynamique, mais des grandeurs telles la pesanteur et la tension de surface restent constantes quelle que soit l'échelle). Le système mécanique de génération de vagues (le batteur à houle) sera sophistiqué. Le responsable de projet, Guillaume Carpentier nous le décrit : " il sera capable de reproduire ce qui s'est passé lors de tempêtes passées (dont les spectres représentatifs ont été préalablement enregistrés). Par superposition de "trains d'onde" à un rythme approprié, il est possible de focaliser l'impact en un endroit bien précis, où une instrumentation adaptée (des capteurs de pression à dynamique suffisante) et tout une chaîne d'acquisition et de traitement des données sert à mesurer les grandeurs mécaniques".

Applications

Rappelons que l'expérimentation reste fondamentale pour compléter, valider et améliorer les modélisations et simulations numériques. Celles-ci se fondent en effet sur la résolution d’équations censées représenter le réel, avec d’inévitables limites, liées à la représentation incomplète des phénomènes par des lois, ou à des approximations dans la résolution numérique des équations. La confrontation des modélisations avec des données expérimentales est donc impérative. L'expérimentation nourrit également les théories.

Les travaux maritimes et portuaires faisant partie intégrante de l'enseignement dispensé par l'ESITC, le canal à houle bénéficiera aux élèves-ingénieurs, en particulier ceux du master spécialisé "Ouvrages maritimes et portuaires" créé en 2011, mais aussi aux chercheurs et aux entreprises du secteur, dans le cadre de contrats de prestation. Co-financé et co-piloté par le CEREMA (Centre d'étude et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement), la DGPR (Direction générale de la prévention des risques), la DGITM (Direction générale des infrastructures, des transports et de la mer), et l'ESITC, l'équipement devrait être prêt pour utilisation à partir de juin 2018. Des souffleries pourraient s'ajouter pour étudier les ouvrages offshore tels les éoliennes.
Publié le 08/01/2018

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