50 ans de recherche sur la fusion nucléaire

Une autre capsule radio, beaucoup plus proche de ce qui est demandé dans le cours.


Des chercheurs de partout dans le monde se retroussent les manches pour dompter la fusion nucléaire.

Outre qu’elle fait briller les étoiles, la fusion nucléaire s’est avant tout manifestée au centre de l’explosion de bombes thermonucléaires. Au cœur de l’explosion, la fusion nucléaire est toutefois hors de contrôle. Les physiciens, désireux d’en comprendre les mécanismes, se sont ainsi attelés à la dompter dans les années 1960. Puis, en 1973, lors de la flambée des prix de l’essence, les gouvernements occidentaux ont eux aussi été attirés par la fusion nucléaire. Dans le but de développer des sources d’énergie alternatives, ils ont investi depuis milliards de dollars afin de promouvoir la recherche sur la fusion nucléaire.

Le phénomène survient lorsque la température atteint quelques centaines de millions de degrés Celsius. Des atomes d’hydrogène peuvent alors se combiner entre eux pour former des atomes d’hélium. On constate toutefois que la masse initiale d’hydrogène est légèrement plus élevée que la masse finale d’hélium. En réalité, la masse manquante est convertie en énergie selon la fameuse équation d’Einstein, E = mc². Cette énergie colossale est celle que l’on désire exploiter.

Depuis le début des années 1990, les chercheurs sont en mesure de reproduire en laboratoire les conditions nécessaires pour démarrer la fusion nucléaire. Cependant, lorsqu’ils réussissent à produire de la fusion nucléaire, ils sont incapables de l’entretenir : le record de durée de la fusion n’est que de quatre secondes. Il est en effet extrêmement difficile de maintenir le carburant de la fusion nucléaire aux températures qui règnent au cœur du Soleil…

Néanmoins, les chercheurs poursuivent leurs travaux pour dompter la fusion nucléaire. L’objectif est d’être en mesure d’entretenir la fusion nucléaire pour quelques minutes, ce qui en ferait enfin un moyen efficace de produire de l’énergie.

Toujours plus gros, toujours plus loin

Voici une première chronique, écrite dans le cadre de mon cours de communication scientifique à distance offert par l'Université Laval.


Le télescope spatial James Webb (JWST), un projet commun entre la NASA, l’Agence spatiale européenne (ESA) et l’Agence spatiale canadienne, succèdera en 2014 au télescope Hubble, en orbite depuis presque 20 ans. Le JWST sera doté d’un miroir de 6.5 m de diamètre, ce qui en fera le plus gros télescope jamais déployé dans l’espace. Il sera situé au point de Lagrange L2, en équilibre entre la Terre et le Soleil, à une distance de près de 150 millions de kilomètres (50 fois la distance Terre-Lune). Les coûts de cette mission sont estimés à 5 milliards de dollars.

Alors que Hubble observait le ciel dans le visible, le JWST sera sensible dans une plage de longueurs d’onde comprises entre 0.7 et 25 microns, dans le spectre de l’infrarouge. Il scrutera le ciel, détectant les premières lumières de l’Univers. « Les premières étoiles, très chaudes, émettaient beaucoup dans l’ultraviolet », précise René Doyon, professeur à l’Université de Montréal et coordonnateur scientifique d’un des quatre appareils de détection qui sera à bord du télescope James Webb. La lumière de ces étoiles, nées quelques millions d’années après le Big Bang, est aujourd’hui fortement décalée vers l’infrarouge, d’où l’importance d’avoir un appareil sensible à cette portion du spectre lumineux. Le télescope spatial James Webb cherchera également de nouveaux systèmes planétaires à l’extérieur du système solaire. On souhaite ainsi étudier la formation des exoplanètes et possiblement détecter des traces de vie sur celles-ci.

De telles observations seraient tout simplement impossibles sur Terre. « Cela reviendrait à observer le ciel en plein jour avec des néons accrochés à l’ouverture du télescope », rappelle le professeur Doyon à propos de l’observation dans l’infrarouge sur Terre. C’est pour cette raison que le télescope spatial James Webb sera déployé à 150 millions de kilomètres de nous : il ne ressentira ainsi ni la contribution de la radiation infrarouge de la Terre, ni la lumière zodiacale. Notons que cette dernière, produite par la diffusion de la lumière du Soleil sur les grains de poussière contenus dans le système solaire, émet aussi dans l’infrarouge.

La construction du télescope est très avancée. Le 8 janvier dernier, la NASA acheminait 6 des 18 segments formant le miroir primaire du JWST au laboratoire XRCF (X-ray and Cryogenic Facility, Marshall Space Flight Center) en Alabama. Ils y seront soumis à une batterie de tests qui vérifieront leur résistance aux conditions extrêmes de l’espace.

Les segments, de forme hexagonale, sont faits de béryllium, un métal léger et très résistant. Une fois amincis et polis, ils sont recouverts d’un mince film d’or, un matériau fortement réfléchissant dans l’infrarouge.

On vérifiera au cours de la prochaine année au laboratoire XRCF la capacité de chaque segment à résister aux températures de l’ordre – 250 °C qui règnent dans l’espace. Les ingénieurs de la NASA étudieront aussi la déformation des segments, qui changeront de forme avec la température. Ils seront ainsi en mesure de simuler les ajustements nécessaires pour rétablir l’alignement du miroir du télescope James Webb une fois dans l’espace. Ces tests devraient être complétés en 2011.

Bienvenue

Bonjour à tous!

Je vous souhaite la bienvenue sur une tout nouvelle tentative : l'écriture d'un blogue sur la physique.

Il en manque vraiment, selon moi.

J'espère que vous apprécierez.

Myriam