Les PCSI en apesanteur !

lundi 30 avril 2012
par  Valérie Monturet

Dans le cadre des TIPE, les étudiants de PCSI ont passé la journée du Mercredi 04 Avril 2012 à Bordeaux pour visiter un laboratoire de recherche en optique et l’Airbus Zéro G.

Visite du laboratoire LP2N

Devant le LP2N
La visite du LP2N(Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences), unité mixte de recherche entre l’Institut d’Optique Graduate School, l’Université Bordeaux I et le CNRS, situé à Talence, a été organisée par Laurent Cognet, Directeur de Recherche au CNRS, et s’est déroulée au sein de l’équipe de Brahim Lounis, Professeur des Universités.

La visite a débuté par une présentation, effectuée par Laurent Cognet, apportant des informations sur les métiers de la recherche, la structure d’un laboratoire de recherche, le métier de chercheur. Il a ensuite exposé la structure du LP2N et ses axes de recherche, avant de répondre aux questions des étudiants.

La classe a ensuite été divisée en trois groupes, afin d’accéder aux salles de manipulations dans de bonnes conditions pour assister à trois expérimentations.

Accéléromètre à atomes froids

L’objectif de cette manipulation, qui a notamment été embarquée à bord de l’Airbus Zéro G, est de valider le principe d’équivalence entre la masse inertielle et la masse gravitationnelle. Pour cela, des atomes sont immobilisés (quasiment) à l’aide de six faisceaux laser : leur température est alors de l’ordre de 10 µK ! La chute libre de ces atomes (de différentes natures) est ensuite étudiée à l’aide d’autres faisceaux laser, mais elle ne dure qu’une fraction de seconde. Or, la précision de la mesure augmente avec la durée de la chute, d’où l’intérêt d’embarquer cette expérimentation à bord du Zéro G, car la chute libre obtenue au cours de chacune des paraboles effectuées par l’avion dure une vingtaine de secondes !

Spectroscopie physique

Un faisceau laser est amené à l’aide de fibres optiques jusqu’à une enceinte cryogénique afin d’observer et d’isoler des nanoparticules individuelles. À cette échelle d’étude, la matière, soumise à une vibration caractérisée par sa longueur d’onde, émet des particules d’énergie appelée phonons. C’est le domaine de la mécanique quantique où règne le concept de dualité onde - corpuscule. Les étudiants ont eu la possibilité d’observer la cavité du laser « caméléon », dont le faisceau initial n’est pas réalisé avec une diode laser mais à l’aide de deux autres laser en cascade. La traversée d’un colorant et le changement d’inclinaison d’une lame permettent de changer la couleur du faisceau (du jaune-orangé au rouge) et donc de modifier sa longueur d’onde.

Nanobio-imagerie

Sur la table d’expérimentation, d’environ 5 m2, se propagent trois faisceaux laser (rouge, vert, bleu), déviés par de nombreux miroirs. À l’aide d’un microscope, les étudiants ont observé des nanocristaux de semi-conducteurs (scintillement) grâce au procédé de spectroscopie physique (la matière est excitée par le laser). Une des applications de cette expérimentation est l’observation des molécules transmises lors de la communication entre les synapses des neurones (la taille de la synapse, i.e. la distance entre les extrémités de deux neurones, est de l’ordre de 30 nm), afin notamment de remédier à la maladie de Parkinson.

Visite de l’Airbus A300 Zéro G

Retour sur la terre ferme !
L’Airbus A300 Zéro G est géré par la société Novespace, dont les locaux sont situés aux abords de l’aéroport de Mérignac. Pour faciliter la visite organisée par Charles Dupart, ingénieur responsable de la sécurité à bord, les étudiants ont été répartis en deux groupes. Il s’agissait de la 95ème campagne de vols paraboliques, organisée par le CNES, l’agence spatiale française.

Briefing technique

Au cours d’un briefing technique, le pilote Jean-Claude Bordenave a donné les caractéristiques du l’Airbus A300 Zéro G et a expliqué le principe du vol en micro-gravité. Lors d’un vol, l’avion réalise 31 paraboles, d’une durée de 22 secondes chacune, selon un protocole bien précis. Lorsqu’il décrit une parabole, l’avion est en chute libre et tout ce qui se trouve à son bord est donc en impesanteur (ou apesanteur) et se met donc à « flotter » ! Au cours d’une campagne de vols paraboliques, les chercheurs disposent d’environ 45 minutes au total pour réaliser leurs mesures et leurs expérimentations (3 vols répartis sur 3 jours consécutifs). Les campagnes, financées entre autres par le CNES ou l’ESA (Agence Spatiale Européenne), permettent la mise en oeuvre d’expérimentations très diverses : opération médicale, mise en situation des spationautes et astronautes se destinant à un séjour dans l’ISS (Station Spatiale Internationale), expériences de physique, de chimie, de neurobiologie...

À bord du Zéro G

A bord du Zéro G
Après avoir chaussé des protections, les étudiants sont montés à bord de l’Airbus Zéro G (lorsqu’il était au sol !), entièrement capitonné, qui accueille onze expérimentations, dont une réalisée par des lycéens. Cette visite a permis aux étudiants d’échanger avec les chercheurs présents.

PROGRA2
Jean-Baptiste Renard s’intéresse, avec son projet PROGRA2, au comportement de la poussière (issue de divers matériaux naturels ou artificiels) en micro-gravité, afin notamment d’apporter des éléments sur la compréhension du système solaire et de l’univers.

Influence de la micro-gravité sur la représentation des mouvements
Christine Assaiante explore l’influence de la suppression de la gravité sur un être humain, soumis à des tests de perception du mouvement humain réalisé en micro-gravité.

BRASIL...
Catherine Colin, avec son projet BRASIL, s’intéresse aux mouvements de convection lors de la vaporisation d’un liquide en micro-gravité. Cette étude est nécessaire pour concevoir les circuits de refroidissement des dispositifs de puissance présents à bord de futurs satellites ou de futurs réacteurs nucléaires spatiaux.

Joyeux Anniversaire Hamza !
Enfin, les étudiants ont eu le privilège de pénétrer dans le cockpit (par 3 ou 4) et même de s’asseoir à la place des pilotes ! La densité de commandes, de boutons, d’interrupteurs, de cadrans est impressionnante !

Tous en apesanteur !


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