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Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

Cooper pairs - Tem5psu CC BY-SA
Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, ...

Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » ...

Anomalie de dilatation thermique

By Simon Mer - Own work, CC BY-SA 4.0
Généralement, les matériaux se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. La raison en est qu’une élévation de température correspond à une augmentation de l’agitation des atomes, or cette agitation n’est pas symétrique. ...

Nucléosythèse et étoiles à neutrons

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels ...

Des réfrigérateurs à torsion

Impératifs environnementaux

Près de 20% de l’énergie électrique produite dans le monde est consommée par les climatiseurs, réfrigérateurs et congélateurs. De plus, ces machines frigorifiques utilisent des fluides frigorigènes dont la plupart sont des gaz ...

Les batteries au lithium pour un Nobel

De la petite électronique à la voiture électrique, la pile lithium-ion - non rechargeable - et surtout l'accumulateur - rechargeable - ont envahi notre quotidien. Sans cette technologie lithium-ion, téléphones mobiles, tablettes et autres appareils nomades n’existeraient pas ou seraient ...

Du champagne supersonique

Physique du bouchon de champagne

Tout le monde le sait, lorsqu’une bouteille de champagne est débouchée, le bouchon est souvent violemment propulsé… ce qui peut être dangereux s’il percute l’œil. La raison pour laquelle le bouchon saute à environ 50 km/h vient du fait qu’une bouteille de champagne contient 8,8 g de dioxyde de carbone (CO2) soit 0,2 mole, dont l’essentiel est dissout dans le liquide, le reste se trouvant sous pression dans le goulot, en équilibre avec le CO2 dissout. A 20°C, la pression dans le goulot vaut 7 fois la pression atmosphérique, tandis qu’à 30°C, elle lui est 10 fois supérieure. Le bouchon est donc plus fortement poussé vers l’extérieur que l’air ambiant à la pression atmosphérique le pousse vers l’intérieur. Aussitôt après l’expulsion du bouchon, un « nuage » de condensation apparaît au-dessus du goulot. En effet, lors de son expansion, le CO2 pousse le bouchon vers l’extérieur et lutte contre la pression atmosphérique, si bien que l’énergie qu’il dépense pour effectuer ce travail se traduit par une chute de température, le gaz n’ayant pas le temps d’équilibrer sa température avec le milieu ambiant par échange de chaleur : la détente s’effectue de manière adiabatique (sans échange de chaleur). La chute de température provoque la condensation de la vapeur d’eau en liquide et même solide avec apparition de fines gouttelettes et de cristaux. La température après détente est plus basse lorsque la pression initiale est plus importante, c’est-à-dire lorsque la température initiale est plus élevée. Comme la température peut chuter à -90°C, le CO2 peut lui-même geler.

Du nouveau !

C’est en étudiant attentivement ce phénomène que les physiciens français Gérard Liger-Belair, Daniel Cordier et Robert Georges du CNRS viennent de découvrir une chose surprenante qui a faut l’objet d’une publication (Liger-Belair et al. Sci. Adv. 2019; 5 : eaav5528 20 Septembre 2019) : l’expansion du CO2 s’effectue de manière supersonique (c'est-à-dire plus rapide que 340 m/s) avec formation de ce qui s’appelle un « disque de Mach »… qu’il ne faut confondre avec un « cône de Mach », lequel apparaît lorsqu’un objet - comme un avion par exemple ou une balle - avance à vitesse supersonique. Les disques de Mach sont des ondes de choc bien visibles dans les jets des réacteurs d’avions supersoniques. Le jet de plusieurs mètres de long comporte des stries régulièrement espacées : ce sont les « disques de Mach » appelés aussi en anglais « shock diamonds ». À l’aide d’une caméra ultrarapide, les chercheurs ont pu photographier l’apparition d’un disque de Mach et son évolution au cours du temps. Comme quoi, il y a encore de la physique à découvrir dans une simple bouteille de champagne.

 

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Ariane 6 : la riposte européenne
Face à l'apparition de nouveaux concurrents sur le marché de la mise en orbite, l'Europe se mobilise pour garder sa position de chef de file.

La fin du monopole

Depuis les années 1990, Arianespace s’est largement imposée comme leader mondial du marché du lancement des satellites. En effet, sa gamme de lanceurs : Ariane, Véga et Soyouz est capable de mettre en orbite tout type de charges utiles (lourdes, moyennes, et petites), à des niveaux de performance inégalés.  Début 2016, Ariane 5 compte à elle seule 70 lancements réussis à la file.

Cependant, en 2013, un tout nouveau concurrent a fait son entrée dans la conquête spatiale : le lanceur américain Falcon 9, développé par la société Space X du milliardaire Elon Musk. Son principal atout : un prix  très compétitif.  Depuis son premier vol inaugural en 2010, Falcon a effectué 14 lancements. Ses principaux clients sont la NASA et ASIASAT. En outre, Falcon-9 a été au centre d’une collaboration americano-européenne pour le lancement de la mission Jason-3.

Face à cette concurrence, l'Europe a dû réviser ses plans. Au lieu d'une évolution programmée : Ariane 5 ME (Mid-Life-Evolution), conçue pour augmenter la performance du lanceur européen,  l’Europe booste son programme. Fin 2014, les autorités spatiales européennes annoncent le démarrage du programme Ariane 6.

Retour sur la montée en puissance d'Ariane

Au fil des années, grâce à de nouveaux moteurs et un nouvel étage supérieur, Ariane 5 a pu s’adapter à une grande diversité de charges utiles et répondre, notamment, à l’augmentation de la masse des satellites de télécommunications. La capacité de mise en orbite géostationnaire est ainsi passée 6,9 tonnes pour la première version d’Ariane 5 à 9,4 tonnes avec Ariane 5 ECA. Pour ravitailler la Station Spatiale Internationale (ISS),  Ariane 5 ES ATV (Automated Transfer Vehicle) peut transporter jusqu’à 21 tonnes de chargement en orbite basse (300 km).  Cependant, ces performances ne suffisent plus à l’Europe pour maintenir son monopole.

La concurrence

Le Falcon 9, lanceur de charges moyennes, est le concurrent direct de Vega. Il a la capacité de placer une charge utile de 13,15 tonnes en orbite basse ou de 4,8 tonnes en orbite de transfert géostationnaire, la plus utilisée pour les satellites. Pour consolider sa position, Space X mise sur l'innovation et en particulier sur un lanceur réutilisable, synonyme d'économies substantielles. Ainsi, le 22 décembre 2015, le premier étage d'une fusée Falcon 9 s’est posé avec succès sur terre, à Cap Canaveral, après avoir mis en orbite 11 satellites de communication. Cet atterrissage marquait l’entrée de Space X dans une course ouverte par la société New Origin, avec à sa tête Jeff Bezos, le fondateur d'Amazon.

Cependant, Space X ne compte pas en rester là.  En effet, la société projette d'inaugurer cette année Falcon Heavy, son nouveau lanceur qui pourra mettre en orbite basse des satellites de 53 tonnes, et des satellites de 21,2 tonnes en orbite géostationnaire.  Cela lui permettrait d’entrer dans la course au lanceur de charge lourde et ainsi, de concurrencer Ariane 5.

La riposte de l'Europe

Que promet Ariane 6 ? Prévue pour être opérationnelle dès 2020, elle se déclinera en deux versions : Ariane 62 et Ariane 64. Avec des charges utiles respectivement de 5 et 10 tonnes, elle sera à même de répondre aux attentes du marché des lancements de satellites en orbite géostationnaire. Elle pourra effectuer 11 lancements par an, s’adapter à différentes contraintes de lancement, et effectuer, tout comme Ariane 5, des lancements doubles.

Mais la riposte de l’Europe ne s’arrête pas là. En effet, en parallèle d’Ariane 6, elle a lancé le développement de Véga C, prévu pour 2018. Ce lanceur, qui permettra le transport de petites charges, complétera la gamme des lanceurs européens, sans oublier Soyouz pour les charges moyennes. Ils seront ainsi en mesure d’apporter des solutions compétitives à la fois au marché institutionnel européen et au marché commercial mondial.

Pour en savoir plus :

La rédaction de Sciences en Ligne
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