Nouvelles frontières : Quand l’univers inspire les ingénieurs

Nouvelles frontières : Quand l’univers inspire les ingénieurs

25 avril 2019
espace innovation ITER
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Les étoiles, la Lune, le Soleil, et autres confins extra-terrestres interrogent les Hommes depuis toujours. Cela a conduit les plus brillants esprits à les étudier et à concevoir les technologies et les matériaux nécessaires aux voyages spatiaux. Et ce faisant cela a permis de repousser les limites au profit des Terriens d’abord. D’Internet au projet ITER en passant par la météo ou le pacemaker, les innovations issues des recherches et défis relevés par les physiciens et ingénieurs ont un impact considérable sur l’industrie, l’économie et les sociétés en général. Tour d’horizon.

L’espace semble être une source d’inspiration inépuisable. Romanciers, poètes, peintres ou cinéastes y ont nourri leur imaginaire. Les scientifiques eux y ont trouvé un fabuleux terrain d’observation, de recherche et de progrès. Commençons par les astres et le plus flamboyant d’entre eux, le Soleil. Visible depuis le sol, source de lumière et de chaleur, il a engendré la rêverie et surtout maintes interrogations. Sur sa capacité à brûler en permanence notamment.

« Notre Soleil est une énorme boule de gaz ionisé, un plasma composé essentiellement d’hydrogène et allumé depuis plus de quatre milliards d’années par les réactions de fusion qui se produisent en son cœur. Mais tout cela, il fallut attendre le début du 20e siècle pour le comprendre. L’astrophysicien anglais Arthur Eddington fut alors le premier à suggérer, en 1920, que des réactions nucléaires sont à l’origine du feu des étoiles, à savoir la transmutation de l’hydrogène en hélium », écrit le scientifique et écrivain Michel Claessens, dans son dernier ouvrage ITER, étoile de la science (1).

D’autres physiciens ont poursuivi cette compréhension, et certains ont notamment été inspirés par les réactions de fusion solaire. Ainsi, raconte encore Michel Claessens, « en 1934, le physicien néo-zélandais Ernest Rutherford effectua une expérience fondatrice en réalisant pour la première fois en laboratoire, à de très hautes températures, la fusion du deutérium (un des deux isotopes lourds de l’hydrogène) en hélium. Observant « l’effet considérable » que cette réaction produisit, il ouvrit la voie aux recherches sur la fusion dont ITER, plus de 90 ans plus tard ».

ITER, l’un des plus grands et des plus ambitions projets énergétiques de l’Histoire humaine, représente 35 nations du globe unies pour produire un plasma stable capable d’alimenter en énergie notre planète de façon durable, à l’image d’un soleil. « Comment pourrait-on recréer cette énergie sur Terre ? Cette question c’est toute la raison d’être du projet ITER. Ce qu’il va se passer dans un réacteur de fusion – si nous réussissons à maîtriser le processus – c’est ce qu’il se passe tous les jours sur l’astre solaire », explique Bernard Blanc, Directeur du développement nucléaire chez Assystem.

De la Lune à la Terre

S’il faudra attendre 2025 environ et les premières expériences de fusion opérées dans le réacteur tokamak ITER pour démontrer que les réactions de fusion peuvent être maîtrisées sur Terre, l’espace nous a déjà apporté son lot d’innovations.

« Outre le fait qu’ils ont conduit les Hommes à poser un pied sur la Lune, le programme Apollo, et le programme Spoutnik avant lui, ont fait évoluer les technologies et les matériaux à notre disposition, rappelle Bernard Blanc. Derrière ces programmes spatiaux comme derrière ITER les ingénieurs repoussent les limites de la science. Cela permet de découvrir des réactions ou d’élaborer des technologies qui sont ensuite intégrées dans des produits grands publics. Aujourd’hui on a déjà hérité d’innovations comme le GPS, la météo, ou les télécoms, et profité des efforts de miniaturisation réalisés pour s’adapter aux espaces très confinés des fusées et autres engins spatiaux ».

L’ordinateur de vol des capsules Apollo (Apollo Guidance Computer) était ainsi le premier ordinateur au monde à circuits intégrés. L’une des conséquences du programme Apollo est le développement des microprocesseurs, soit la miniaturisation de plusieurs circuits intégrés qui a permis finalement de créer les micro-ordinateurs.

Le spatial est par ailleurs à l’origine de la création et du lancement des satellites. Sans eux, ni diffusion télévisée depuis l’autre bout du monde, ni téléphonie mobile, ni Internet, ni GPS. Les satellites ont aussi vu naître la météorologie et permettent aujourd’hui de fournir aux agriculteurs, aux acteurs engagés ainsi qu’au grand public des informations précises pour comprendre et lutter contre le réchauffement climatique.

Dans le secteur des transports, les freins des TGV, par exemple, sont faits de matériaux composites en carbone développés pour les propulseurs d’appoint des fusées. Impossible de citer toutes les innovations dérivées des travaux des ingénieurs menés dans le cadre de missions et de technologies spatiales. Selon les rapports que publie chaque année la NASA depuis 1976 pour présenter les produits du marché issus de ses missions et de ses recherches, il y en aurait plus de 1600. Un chiffre qui ne concerne que l’agence américaine.

Quand l’innovation s’accélère en orbite

En attendant que Mars, Jupiter ou d’autres systèmes solaires soient les moteurs d’autres prouesses d’ingénierie, la Station Spatiale Internationale constitue également un véritable laboratoire d’essais pour obtenir des informations impossibles à avoir sur Terre. Par exemple, la matière ne brûle pas de la même façon en micropesanteur car l’air chaud ne monte pas. Les chercheurs et ingénieurs engagés dans les essais en orbite espèrent donc collecter des informations pour mettre au point des moteurs plus propres par exemple.

Pour la médecine et la biologie, cette micropesanteur est aussi pleine de promesses. Les bactéries, par exemple, y mutent plus vite. Résultat, les chercheurs espèrent qu’elles dévoilent en avance leurs formes futures pour mettre au point des traitements à même de les éradiquer lorsqu’elles apparaîtront sur Terre.

Qu’il s’agisse de le comprendre, de le conquérir ou d’en faire un laboratoire, l’Espace, par l’extraordinaire diversité et différence qui le caractérise, est donc un réservoir d’idées et d’innovations pour les chercheurs et ingénieurs.

(1) ITER, étoile de la Science, petite histoire d’un projet scientifique titanesque, Michel Claessens, Les Éditions du Menhir, octobre 2018.

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