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La course à la fusion thermonucléaire relancée

Deux annonces retentissantes ont relancé la course à l’énergie de demain. D’un côté, la firme américaine Lockheed Martin a annoncé le développement d’un prototype de réacteur à fusion contrôlée miniaturisé. De l’autre, le laboratoire Sandia a révélé une avancée pour sa fameuse Z machine. Mais ces excellentes nouvelles ne manquent pas d’attirer une bonne dose de scepticisme auprès de la communauté scientifique. Alors, pipeautage ou date charnière de la physique du XXIème siècle ?

Crédits : Lockheed Martin  (2014)

Crédits : Lockheed Martin (2014)

Hélas, nous ne disposons pour le moment que des déclarations de chaque challenger, aussi le contenu de ces communiqués de presse doit être pris en compte avec la plus grande prudence. Il faut à ce sujet bien avouer que les habituelles annonces fracassantes relayées par les pure players sur le web se résument le plus souvent à de vulgaires hoax et escroqueries de charlatans, piètres physiciens du dimanche ou illuminés adeptes de pseudo-sciences. Cependant, certains éléments plaident en faveur de ces deux communiqués de presse, et ce bien au-delà des doutes légitimes de la communauté scientifique. Commençons tout d’abord par Lockheed Martin, précédé d’une réputation sérieuse dans cette affaire. Selon leurs propres déclarations, leurs ingénieurs seraient en bonne voie pour dévoiler d’ici un an le principe d’un réacteur thermonucléaire dix fois plus compact que Iter et permettant une fusion nucléaire sans risques. La firme, spécialisée dans l’équipement de défense militaire et de sécurité, d’envisager l’emploi de ces réacteurs à fusion pour mouvoir porte-avions et avions de transport militaire lourd. Bien entendu, la fusion nucléaire intéresse fortement le domaine civil : la firme américaine envisage ainsi d’alimenter des villes de cinquante à cent mille habitants à l’aide de petits réacteurs disponibles d’ici 5 ans. Quant au domaine aérospatial, le développement de moteurs ioniques à partir de cette technologie réduirait à un mois seulement le voyage vers Mars !

D’après les premières informations consultables, le secret de Lockheed Martin reposerait sur des aimants supraconducteurs, reprenant par la même occasion les propositions développées par le mathématicien Harold Grad au sujet de la fusion contrôlée dans les années 1950. A cette époque, les travaux théoriques de ce chercheur de l’Université de New York n’étaient pas expérimentables, faute de champs magnétiques suffisamment puissants. La technologie étant aujourd’hui disponibles, les ingénieurs de Lockheed Martin laissent à supposer qu’ils disposeraient déjà d’une maîtrise technique suffisante dans ce domaine appliqué. La situation est pour le moins différente dans le cas des laboratoires Sandia, rattachés au département américain de l’Énergie des États-Unis. Leurs chercheurs ont développé la fameuse « Z machine » , un générateur de rayons X pulsés. Développé depuis près de vingt ans, leur dispositif commence à donner des résultats plus qu’encourageants. Les chercheurs ont comprimé du deutérium, un isotope de l’hydrogène, dans un cylindre métallique soumis à un courant électrique de très haute intensité (19 millions d’ampères). Ils ont ainsi obtenu un plasma porté à 35 millions de degrés celsius. A titre de comparaison, le cœur du Soleil est deux fois plus froid, et ITER devrait atteindre des températures trois fois supérieures. Mesurant les flux de neutrons issus des réactions produites lors de cette expérience, ils ont mis en évidence la fusion d’atomes de deutérium (D-D), formant de l’hélium-3 et du tritium, ainsi que la fusion de deutérium et de tritium (D-T), preuve indirecte de la production précédente de tritium. Un résultat encourageant mais encore insuffisant, car il faudrait multiplier par un facteur de 10000 pour que le nombre de réactions puisse produire un bilan énergétique positif.

La Z machine (crédits : laboratoires Sandia).

La Z machine (crédits : laboratoires Sandia).

La maîtrise de la fusion thermonucléaire est sujet à de nombreuses controverses, essentiellement en raison des nombreux charlatans partisans de l’énergie libre ou de la fusion froide qui pullulent sur le web. Aussi ces bonnes nouvelles, aussi ténues soient-elles, représentent une véritable bouffée d’air frais. A défaut de pouvoir émettre une opinion définitive sur la portée de ces annonces, il nous faudra guetter les prochains développements dans ces affaires respectives et suspendre notre souffle d’ici là.


Bioterrorisme et Ebola : récit d’une nouvelle rumeur absurde

ebola_virusDepuis le début de la récente épidémie d’Ebola en Afrique de l’Ouest, les théories conspirationnistes autour de cette actualité se multiplient. Considéré comme l’un des virus les plus dangereux au monde, Ebola présente un taux de létalité de 90 % chez l’homme, mais fort heureusement sa transmission reste difficile au sein des populations. Découvert en septembre 1976 par le médecin belge Peter Piot près de la rivière éponyme située dans le nord de la République démocratique du Congo, ce filovirus semblerait provenir de réservoirs naturels, notamment de chauve-souris frugivores. En raison de sa spectaculaire létalité et de sa récente description, Ebola alimente toutes sortes de théories du complot, qui ne manquent pas de se diffuser à mesure que l’actualité se fait plus préoccupante autour de la propagation du virus à d’autres continents.

Une des théories les plus souvent relayées par les conspirationnistes stipule que le virus Ebola (tout comme le virus du SIDA) serait une invention échappée de laboratoires militaires secrets ou actuellement testé comme arme de bioterrorisme par les puissances occidentales. Comme entrevu ci-dessus, ce hoax rejoint les complots du lentivirus HIV sur l’hypothèse de virus artificiels : selon les partisans de ces théories, les deux virus auraient été produits dans les années 70, en pleine guerre froide, afin de déstabiliser la concurrence par de foudroyantes attaques bioterroristes. Cependant, cette théorie s’écroule comme un château de cartes lorsqu’elle est comparée à la chronologie de l’histoire de la biologie moléculaire. En effet, en 1976, la génomique encore balbutiante réalise le premier séquençage d’un petit génome, celui du virus bactériophage MS2. Bien trop tôt pour imaginer une quelconque construction génétique d’envergure : le premier génome viral artificiel ne sera quant à lui publié qu’en 2003 par le laboratoire de Craig Venter. Même constat pour le virus HIV, dont l’origine a été retracée jusqu’aux alentours des années 1920, date à laquelle le support moléculaire de l’information génétique était encore inconnu des biologistes. Dans ces conditions, l’idée même que ces deux virus aient été fabriqués dans les années 70 ou à une date antérieure est difficilement défendable, pour ne pas dire techniquement irréalisable.

Reste à envisager l’hypothèse bioterroriste. A défaut de concevoir un virus conspirationniste, est-il possible d’utiliser Ebola comme arme biologique ? Commençons par définir le cahier des charges d’une telle arme. Pour que l’agent infectieux soit efficace, il faut que le virus se propage facilement dans l’environnement et infecte rapidement la population visée. Afin d’apprécier le potentiel de dissémination d’un agent infectieux, il faut calculer son taux de reproduction de base (Ro). Il s’agit d’estimer quel est, en moyenne, le nombre de cas secondaires générés suite à la transmissions de l’agent pathogène par une personne durant sa période infectieuse. Si Ro est inférieur à 1, alors chaque malade entraînera statistiquement moins d’un cas secondaire, et l’épidémie peut être considérée comme contrôlée ou sur le déclin. A l’inverse, si Ro est supérieur à 1, alors le risque que l’épidémie se repende augmente en conséquence. Tous les virus ne présentent pas le même taux de reproduction. Ce facteur est calculé selon la relation Ro = p.c.D  avec p la probabilité de transmission de l’infection au cours d’un contact avec une personne atteinte, c le nombre moyen de contacts qu’un individu malade réalise par unité de temps, et D la durée moyenne de la phase infectieuse. Le taux de reproduction de base Ro varie donc en fonction de la nature de l’agent viral et des conditions sanitaires mises en œuvre durant l’épidémie. Si le virus Ebola était utilisé comme arme biologique, il lui faudrait présenter un facteur Ro élevé. Or les candidats viraux les plus souvent cités par partisans des théories du complot sont également les moins contagieux : l’hépatite C comme le virus Ebola ont un Ro égal à 2, et le virus du SIDA ou celui du SARS ne dépassent pas un Ro égal à 4. Même la fameuse grippe A (H1N1) présente un Ro d’à peine 1,5, soit encore plus faible que le Ro de 2-3 estimé de la célèbre grippe espagnole de 1918 ! En définitive, selon ce critère, un candidat viral idéal pour un attentat bioterroriste serait à chercher dans des souches mutantes des virus de la rougeole (Ro = 18) ou de la coqueluche (Ro = 17), qui figurent parmi les virus les plus contagieux connus pour l’espèce humaine.

Autre condition indispensable à la réalisation d’une arme biotechnologique efficace, notre agent infectieux doit pouvoir se propager facilement. Idéalement, un virus restant longtemps actif dans l’atmosphère permettra de répondre à cette contrainte. C’est pour cette raison que le bacille du charbon, qui peut être propagé dans l’air ambiant sous la forme de spores bactériennes, intéresse bon nombre d’experts en armement biologique. Or le virus Ebola ne se transmet nullement chez l’homme par voie aérienne. Pour être contaminé à son tour, il faut être en présence de fluides corporels : sang, sécrétions, excrétions, sperme, salive, ou encore larmes. Inoculer de manière massive et efficace le virus Ebola à une population nécessite également des expositions à risques répétées. Il faudrait donc imaginer de fréquentes pulvérisations de micro-gouttelettes de fluides corporels dans des endroits mal ventilés. Évidemment, une douche de sang, de vomi ou de matière fécale ne manquerait pas d’alerter immédiatement les victimes comme les autorités. L’opération isolée serait très difficile à répéter pour un groupe terroriste, et ceci pour un faible risque encouru chez les personnes aspergées. En effet, dans le cas d’Ebola, la fréquence des contacts à risques est le seul moyen d’entraîner la contamination. C’est pourquoi le personnel soignant présente bien plus de risques de contracter la maladie que le passant ordinaire. Bref, le virus Ebola ne cumule que des désavantages pour le bioterrorisme : sa propagation est délicate et son taux de reproduction de base est faible. Il en est de même pour le virus du SIDA, qui ne se transmet que par le sang, les rapports sexuels non-protégés et durant la grossesse. Voilà donc deux virus que tout bioterroriste en herbe prendra soin d’éviter s’il veut réussir son projet criminel …

En définitive, les agents viraux les plus à même de devenir des armes biologiques intéressent rarement les complotistes. Citons parmi eux la variole (Ro = 7, transmission par contact physique), dont la menace bioterroriste est immensément plus sérieuse que pour le virus Ebola. Mais l’ignorance et la peur prennent hélas bien trop souvent le dessus sur la raison. Avec la sur-médiatisation de la moindre présomption de contamination, les chaînes d’information entretiennent un climat de psychose auprès du grand public, qui en oublie les véritables raisons de cette propagation du virus en Afrique : la grande misère dans laquelle vivent ces populations et l’indifférence générale des pays occidentaux à leur égard.


L’hypothermie au secours des vols habités martiens

Comment les astronautes supporteront-ils les longs voyages à destination de Mars ? Tout simplement en hibernant. C’est du moins la solution proposée par la société américaine SpaceWorks, primée par la NASA et qui a présenté son projet au début du mois lors du Congrès International Astronautique de Toronto. Mais de quoi rêveront les astronautes endormis dans leurs modules d’habitation ? Telle est la question à laquelle aurait très certainement répondu le célèbre auteur de science-fiction Philip K. Dick dans une fiction des plus inspirées.

Le périple martien discuté depuis des décennies par les agences spatiales internationales présente encore de nombreux obstacles techniques. Parmi ceux-là, la durée du voyage (aux alentours de 90-180 jours pour chaque trajet) reste un problème de taille sur lequel butent médecins et ingénieurs en aérospatiale. En effet, les astronautes devront emporter avec eux les vivres nécessaires mais également lutter efficacement contre l’ennui et l’exiguïté de leur vaisseau spatial. Si l’expérience Mars 500 a démontré qu’un petit groupe social est capable d’endurer psychologiquement la durée d’une mission habitée martienne dans des conditions d’enfermement sur Terre, elle n’a cependant pas pris en compte les dangers sur la santé de l’équipage provoqués par des séjours prolongés dans l’espace ni l’inévitable stress lié à un vol spatial aussi risqué. Car un autre problème majeur s’oppose encore aux vols habités martiens : la protection de l’équipage contre les radiations qui ne manqueront pas de bombarder le module habité une fois quittée l’influence protectrice de la Terre.

Pour les ingénieurs de SpaceWorks, le meilleur moyen de renforcer les boucliers antiradiations consiste à rogner sur le volume de charge utile embarquée, et pour se faire à plonger l’équipage dans une sorte de sommeil prolongé, à la manière d’animaux hibernant à la mauvaise saison. Mission impossible ? Pas tant que cela : il suffirait tout simplement de s’inspirer de techniques médicales déjà existantes, comme l’hypothermie thérapeutique. En refroidissant le corps à des températures de 32-34°c, il serait possible de plonger les astronautes dans un état inconscient mais toujours viable. Les centres hospitaliers utilisent déjà cette technique pour soigner des patients victimes d’arrêts cardio-circulatoires. Le métabolisme se retrouve ralenti mais gagne en efficacité sur le plan thermochimique, tandis que les tissus restent parfaitement protégés. Les patients inconscients sont alors alimentés par perfusions intraveineuses et réveillés au bout de quelques jours de traitement. Sur le papier, cette solution paraît plutôt élégante : fini l’ennui d’un vol de 180 jours, les astronautes seraient endormis peu après avoir quitté l’orbite terrestre et réveillés lorsque le vaisseau s’approcherait de Mars. Exit également les volumineux stocks de vivres pour plus d’un an et demi : la nutrition parentérale est beaucoup moins encombrante, laissant du volume vacant pour des équipements et protections antiradiations supplémentaires.

Cependant, cette belle solution a un défaut majeur : aucun patient sur Terre n’a été soumis à une hypothermie thérapeutique de plus de sept jours d’affilée. Dans ces conditions, une léthargie de 90 à 180 jours (selon les fourchettes de durées estimées de trajets) relève encore de la science-fiction médicale. Les risques encourus par les astronautes seraient nombreux : perte de masse musculaire, effets néfastes sur l’activité cérébrale ou neurologique, perturbations généralisées des systèmes digestifs et rénaux, voire même atrophie du tube digestif … sans oublier les perturbations habituellement observées sur les organismes d’astronautes soumis à de longs séjours dans l’espace !Aucun médecin ne prendrait donc le risque de valider la proposition de SpaceWorks dans sa forme actuelle. Et pourtant, il sera probablement difficile, voire impossible de se passer de l’hypothermie thérapeutique pour rallier Mars en l’état actuel de nos moyens de propulsion spatiale. Aussi une alternative intéressante consisterait à alterner les phases de léthargie et de réveil durant le trajet. Les astronautes occuperaient leurs journées d’éveil avec des exercices physiques destinés à entretenir leurs organismes, quelques tâches intellectuelles maintenant leur intellect affûte et la préparation de leur prochaine période d’hypothermie. Les phases d’activité permettraient ainsi d’éviter l’instauration de trop longes périodes de sommeil tout en maintenant un bon état physique et psychique des astronautes, condition indispensable à la réussite de toute mission martienne. Le volume habitable ne serait certes pas aussi réduit que dans le scénario d’une léthargie complète, mais la charge utile pourrait tout de même être suffisamment diminuée comme discuté précédemment. Si la proposition de SpaceWorks est encore loin d’être retenue à la lettre par la NASA, parions qu’elle inspirera de nouveaux axes de recherche médicale en collaboration avec l’agence spatiale américaine, comme le suivi de patients en bonne santé durant des hypothermies prolongées de plusieurs semaines. Le sommeil sera-t-il une des solutions retenues pour atteindre le rêve martien ? Seul Morphée possède la réponse à cette question.

 

(c) SpaceWorks 2014

(c) SpaceWorks 2014


Des chiens clonés pour la police coréenne

Les "toppys" de la police coréenne.

Les « toppys » de la police coréenne.

Depuis plusieurs années, la police coréenne s’équipe de chiens clonés à partir des meilleurs spécimens de ses unités cynophiles. Ces chiens, utilisés pour la détection d’explosifs et de stupéfiants, sont le premier pas vers la sélection d’une race canine « idéale » selon les critères policiers. L’agence nationale de la police coréenne a ainsi déclaré en août dernier que 40 chiens policiers clonés viendraient renforcer les effectifs, pour un coût total de 750000 euros.

La Corée du Sud est le premier pays à avoir réussi le clonage reproductif du chien en 2005, grâce aux études du très controversé généticien Hwang Woo-suk, celui-là même qui provoqua l’un des plus grand scandales scientifiques au monde en fraudant massivement lors de ses recherches sur les cellules souches embryonnaires humaines. Si le procès tenu en 2010 en appel a condamné l’ancien héros coréen à six mois de prison, ses travaux menés en parallèle sur le clonage du chien Snuppy ont été confirmées indépendamment par une contre-expertise du National Institutes of Health. Le scientifique déchu s’est donc depuis reconverti dans le clonage canin, et son centre de recherche Sooam Biotech fait partie des quatre instituts locaux reconnus pour leur maîtrise en matière de clonage canin.

Actuellement, l’agence nationale de la police coréenne dispose de 130 chiens clonés, dont l’arrivée dans les équipes cynophiles a parfois été accompagnée d’une large couverture médiatique. La police a ainsi contacté en 2010 l’Université Nationale de Chungnam et Sooam Biotech afin de fournir cinq clones du berger allemand « Quinn », devenu une célébrité nationale après avoir permis d’élucider le meurtre d’un enfant sur l’île de Jeju. Ces spécimens n’étaient pas sans rappeler les six chiens labradors clonés de la brigade antidrogue, entrés en action en 2009 et tous baptisés « Toppy » (contraction de « tomorrow » et de « puppy »). Encore plus surprenant, cinq chiots bergers allemand clonés eux aussi en 2009 proviendraient selon les dires de la police coréennes d’un chien-policier américain, Trakr, héros du 11 septembre 2001.

Mais le clonage est loin d’être une solution miracle en matière de chiens policiers. Parmi ces 130 spécimens clonés utilisés dans la détection de stupéfiants, d’explosifs ou dans la recherche de personnes disparues, aucun n’a montré de compétences supérieures. Aussi l’agence nationale envisage-t-elle de plutôt cloner désormais des lignées de chiens policiers utilisées par les forces de polices étrangères, et de développer grâce à cette technique sa propre race canine idéale. Une fois des clones sains obtenus, il faudra 4 à 5 mois aux dresseurs canins pour déterminer si cette nouvelle stratégie est un succès ou un échec. Mais dans un pays où le clonage d’animaux de compagnie est devenu un important business biotechnologique, cloner une lignée de chiens policiers ne semble soulever que très peu d’interrogations bioéthiques. A croire que la Corée du Sud est devenu le pays du clonage en tout genre …


La Russie vise la conquête de la Lune

Après la Crimée, la Lune ? Oleg Ostapenko, directeur du Roscosmos, l’agence spatiale russe, a annoncé mardi dernier que la Russie prévoyait de se relancer dans la conquête lunaire. Objectifs affichés : explorer les ressources minières du pôle sud et fonder des bases habitées permanentes à la surface de notre satellite naturel. C’est le retour du vieux rêve lunaire russe, 45 ans après les cinglants échecs du programme soviétique et la victoire américaine au terme de la course vers l’espace. Mais faut-il y voir un simple objectif d’exploration scientifique ou l’expression, comme à la vieille époque, d’une stratégie spatiale motivée par un contexte politique de « guerre froide » ? Certains éléments récents nous permettent de pencher pour la seconde hypothèse.

Le programme présenté par Roscosmos est plutôt pharaonique. Les premières missions d’exploration commenceront par l’envoi de sondes robotisées : le rover Luna-25 ralliera en 2016 sur le pôle sud de notre satellite naturel. Il sera suivi par un satellite en orbite lunaire en 2018 et par un second rover en 2019. Ces trois sondes auront pour objectif d’étudier la présence de glace dans les cratères polaires. La longévité des robots sera également une priorité puisque les rovers devront rester opérationnels durant cinq ans. En parallèle, de nouveaux lanceurs super-lourds d’une capacité de 80 tonnes de charge utile (pour comparaison Ariane 5 a une charge utile maximale de 21 tonnes) seront développés et produits afin de permettre l’envoi de cosmonautes et de matériel sur la Lune. Dès 2030, les premiers vols habités auront donc pour objectif de bâtir ces futures bases lunaires et d’assurer des séjours fréquents sur notre satellite. Le plan s’échelonne ainsi jusqu’à l’horizon 2050, date à laquelle la première colonie russe lunaire devrait être achevée et habitée en permanence.

La Lune est encore considérée comme une étape indispensable dans l’exploration habitée du système solaire. Bien que la NASA et plusieurs firmes privées visent plutôt la planète Mars, de nombreux experts considèrent plutôt que notre satellite naturel représenterait une première étape bien plus judicieuse avant de se lancer dans de plus ambitieux projets. Depuis les missions Apollo, l’astre lunaire a été délaissé au profit de stations spatiales orbitant autour de la Terre. La Russie comme les Etats-Unis ont acquis ces dernières décennies une grande expérience dans ce domaine grâce à leurs programmes respectifs Saliout, Skylab, Mir et leur participation commune à l’ISS. L’installation de bases lunaires habitées était déjà envisagé au lendemain du programme Apollo, mais fut abandonnée à de nombreuses reprises en raison de coupes budgétaires. Bien plus facile à envisager sur le plan technologique, cette colonisation servirait également d’expérience pionnière. L’expertise des colons lunaires servirait immanquablement de source d’inspiration pour les ingénieurs travaillant sur des programmes martiens.

Si la Lune semble donc une étape incontournable sur la route vers Mars, son exploitation pourrait s’avérer également avantageuse : en effet, la surface lunaire présente des ressources minérales et de l’hélium-3. La Russie s’attribuerait ainsi un vaste territoire lunaire dont l’exploitation minière lui rapporterait aussi bien une ressource énergétique supplémentaire que de précieuses matières premières. Leur exploitation ne rendrait pas pour autant le programme de colonisation rentable mais assurerait une autonomie partielle aux installations lunaires. Cette annonce n’est pas la première du genre, mais intervient dans un contexte de tensions diplomatiques entre les USA et la Russie. Le conflit en Ukraine a poussé la NASA à abandonner sa coopération en matière de vols habités avec Roscosmos, et les récents succès du module Dragon de SpaceX laissent supposer que les américains regagneront très prochainement leur indépendance en matière de vols habités. L’agence spatiale russe cherche donc avant tout, par ce plan de communication, à redorer son blason face à cette défection américaine et l’émergence de nouvelles puissances spatiales comme les programmes « low cost » indiens. Mais avec une politique expansionniste clairement assumée en Europe, rien ne nous garantit que ce plan de conquête lunaire ne soit pas un projet sérieusement étudié par le Kremlin…

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