John Forbes Nash Jr, TAY et Y'becca

La couche d'ozone ou ozonosphère désigne la partie de la stratosphère contenant une quantité relativement importante d'ozone (concentration de l'ordre de un pour cent mille). Son existence est démontrée en 1913 par les physiciens français Henri Buisson et Charles Fabry grâce à son interféromètre optique. Cet ozone est produit par l'action des UV, du rayonnement solaire, sur les molécules de dioxygène à haute altitudeN 1. Sydney Chapman propose le mécanisme de formation en 1930. Elle renvoie les rayons solaires et n'en laisse pénétrer que 50 % dans la troposphère.

Sommaire

1 Ozone utile ou nocif
2 Ozone stratosphérique
2.1 Processus de formation
2.2 Équilibre dynamique
2.3 Action des composés chlorés
2.4 Bilan
3 Statistiques
3.1 Perte continue d'ozone en Antarctique
3.2 Perte d'ozone en Arctique
3.3 Éruption solaire
4 Ultraviolets sur les organismes vivants
5 Sur Mars
6 Préservation planétaire
6.1 Mesures prises
6.2 Avenir
7 Notes et références
7.1 Notes
7.2 Références
8 Voir aussi
8.1 Articles connexes
8.2 Bibliographie
8.3 Liens externes

Ozone utile ou nocif

À haute altitude, la couche d'ozone a pour effet d'absorber la plus grande partie du rayonnement solaire ultraviolet, qui est dangereux pour les organismes vivants et joue donc un rôle protecteur pour les êtres vivants.

Selon le lieu on considère la qualité de l'ozone comme :

le « bon ozone » présent dans la couche stratosphériqueN 2 : bon, car il nous protège des rayons UV-C (ultraviolet) et de leur effets ;
le « mauvais ozone » présent dans la couche basse de l'atmosphèreN 3 : mauvais, car c'est celui que toutes les espèces animales, dont l'homme, sont amenées à inhaler et qui présente, selon sa concentration, une certaine toxicité (voir Normes de qualité de l'air).

En l'absence de la couche d'ozone dans la haute atmosphère, la vie n'aurait été possible que dans les océans[réf. nécessaire], à une profondeur suffisante de la surface des eaux (les UV ne pénétrant qu'en surface). Ce fut le cas au cours de l'éon Archéen, lorsque l'atmosphère de la Terre était dépourvue de dioxygène (et donc d'ozone).

À la fin des années 1970, des recherches scientifiques en Antarctique ont mis en évidence une diminution périodique de l'ozone dans cette région polaire. Ce que l'on a appelé le « trou de la couche d'ozone ». Il se forme au printemps dans l'Antarctique (à la fin de la nuit polaire) et s'agrandit pendant plusieurs mois avant de se réduire.
Ozone stratosphérique

Cet ozone stratosphérique, qui s'étend entre 20 et 40 km d'altitude, est en réalité très dilué dans l'atmosphère locale, de l'ordre de quelques ppm à quelques dizaines de ppm dans la couche d'ozone elle-même, qui est un mélange gazeux à faible pression.

En fait si cet ozone était regroupé, concentré à l'état pur, il aurait dans les conditions normales de température et de pression (c'est-à-dire les conditions moyennes à la surface de la Terre) une épaisseur de seulement 3 mm, soit 300 unités Dobson (DU)N 4.
Processus de formation
Lancement d'un ballon sonde pour des mesures dans la couche d'ozone.

L'ozone est produit à partir du dioxygène, composé de deux atomes d'oxygène(O2). Aux altitudes supérieures à 30 km, le rayonnement solaire possède encore une énergie suffisante pour casser une partie des molécules de dioxygène et libérer les atomes. Un atome d'oxygène tendant à ne pas rester seul pour des raisons de stabilité, doit se recombiner à un autre élément ; il interagit donc avec une autre molécule de dioxygène (O2) présente pour former une nouvelle molécule, composée de trois atomes d'oxygène : l'ozone (O3).

O2 + rayonnement solaire → O + O et O + O2 → O3

Cette réaction chimique est la seule qui, dans la stratosphère, produit de l'ozone. Mais puisque tout l'oxygène n'est pas transformé en ozone dans ce processus, il existe donc un facteur limitant sa concentration. Primitivement, une certaine quantité d'ozone est apparue, il y a plus de 2 milliards d'années, lorsque l'oxygène est devenu permanent avec une concentration de l'ordre du pourcent. La concentration observée aujourd'hui résulte d'un équilibre entre la production d'ozone par le rayonnement solaire, et certains processus de destruction : tout l'ozone produit en « trop plein du réservoir » est détruit. C'est ce que l'on appelle un équilibre dynamique.

D'autres études, menées à l'aide de ballons évoluant à haute altitude et de satellites météorologiques, ont révélé que la proportion d'ozone au-dessus de l'Antarctique est en baisse. Des vols au-dessus de l'Arctique ont mis en évidence des problèmes similaires dans cette région.
Équilibre dynamique

Le jour, à haute altitude, le rayonnement solaire peut dissocier la molécule d'ozone en une molécule de dioxygène et un atome d'oxygène : O3 + rayonnement → O2 + O

Durant la nuit et en particulier la nuit polaire, cette réaction n'existe pas puisqu'il n'y a plus de rayonnement solaire. Une autre réaction devient alors prépondérante : la recombinaison d'un atome d'oxygène et d'une molécule d'ozone pour donner deux molécules de dioxygène : O3 + O → 2 O2

C'est ce que l'on appelle la décomposition spontanée de l'ozone. Mais l'ensemble de ces deux réactions ne peut rendre compte que de 20 % de la destruction naturelle de l'ozone, alors que pour parvenir à un équilibre il faut que la perte soit égale à la production. Ce problème met en évidence la fragilité de l'équilibre de l'ozone. En effet, si les deux réactions ci-dessus avaient pu suffire à compenser la surproduction d'ozone, l'équilibre de ce dernier ne dépendrait que de la quantité de dioxygène présent dans la haute atmosphère, et cet équilibre aurait été difficilement perturbable, mais les composés chlorés perturbent cet équilibre. Les composés bromés, et les oxydes d'azotes (NOx) contribuent également à cette destruction.
Action des composés chlorés
Article détaillé : Destruction de la couche d'ozone.

Parvenues dans la stratosphère, les molécules de composés chlorés sont décomposées par le rayonnement solaire, les produits de cette décomposition détruisant les molécules d'ozone par le jeu de réactions catalytiquesN 5.

Une source naturelle abondante de chlore organique est le chlorure de méthyle, principalement produit dans les océans par les micro-organismes et les algues1. La concentration ne dépasse pas 0,6 milliardième, limite naturelle du taux de chlore organique dans l'atmosphère.

Inventés dans les années 1930, les chlorofluorocarbures ont connu un développement important à partir des années 1950 à cause de leurs propriétés remarquables (ininflammables, facilement compressibles, non solubles) et, comme ils n'ont qu'une faible réactivité chimique, on les croyait peu toxiques pour l'environnement. Utilisés principalement dans l'industrie du froid, dans les bombes aérosols comme propulseur, en solvants pour l'industrie électronique, dans les mousses synthétiques et les agents extincteurs ; ils sont essentiellement dus à l'activité humaine. La production des CFC est très importante. Pour les deux principaux, le trichlorofluorométhane (CFC 11) et le dichlorofluorométhane (R 21), la production est passée de 50 000 à 100 000 t au début des années 1960 jusqu'à 500 000 t en 1999. Cela représente une croissance de 5 à 6 % par an, soit pratiquement un doublement de la quantité tous les dix ans.

Les vents brassent l'atmosphère en permanence :

horizontalement, avec un temps moyen de transport d'un pôle à l'autre de l'ordre de 2 ou 3 ans ;
verticalement, avec une homogénéisation de l'atmosphère jusqu'à 80 km d'altitude.

En 2 à 3 ans, les CFC se retrouvent donc dans l'atmosphère sous toutes les latitudes, aussi bien à l'équateur qu'aux pôles. Puis, en 15 ans, ils montent dans la haute atmosphère.

À cela s'ajoute un autre effet, les CFC présents dans la stratosphère en 1997 sont ceux qui ont été produits entre 1977 et 1982, ce qui ne représente que 40 % de ce qui a été produit jusqu'à ce jour. Les 60 % restants sont encore en train de se mélanger et de monter. Du fait de ce retard, les effets des CFC produits ces dernières années se feront encore sentir dans 60 ans.
Bilan

Ainsi, la quantité de chlore organique naturellement présente dans la stratosphère est d'environ 0,6 milliardième, alors qu'aujourd'hui la proportion totale de chlore organique atteint 3,5 milliardièmes. Elle a été multipliée par 5 en 20 ans, ce qui a entrainé une rupture de l'équilibre dynamique.

En hiver, la destruction d'ozone est limitée à sa destruction spontanée. Au printemps, elle devient très importante car il y a déjà des UV, beaucoup de cristaux de glace dans la stratosphère et parce que la circulation atmosphérique, le vortex polaire autour de l'Antarctique, empêche le remplacement de l'ozone détruit par de l'ozone provenant du nord de l'Antarctique.

Dès la fin du printemps, l'amincissement est moins important parce que la quantité de cristaux de glace diminue, et aussi parce que la circulation atmosphérique change : il y a alors un mélange entre l'air antarctique et l'air venu du nord qui apporte de l'ozone. Enfin, et surtout, la génération de l'ozone à partir de l'oxygène a repris avec l'allongement de l’ensoleillement diurne.
Statistiques
Perte continue d'ozone en Antarctique
Article détaillé : Destruction de la couche d'ozone.
Question book-4.svg

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Carte du trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique en octobre 1987.

La couche d'ozone est aujourd'hui[Quand ?] observée par un réseau de stations au sol et au moyen de satellites artificiels construits, entre autres, par la NASA (USA). Les variations pluriannuelles depuis 1957 de l'épaisseur de la couche d'ozone peuvent aussi être mesurées par le taux de flavonoïdes contenus dans des mousses (notamment Bryum argenteum) conservées dans des herbiers2.

C'est en 1985 que l'alerte a été donnée avec la découverte d'une diminution importante de la concentration d'ozone au cours des mois de septembre et d'octobre au-dessus du continent Antarctique. Une réduction de près de 50 % du contenu total d'ozone était observée, se produisant au cours du printemps austral et couvrant toute la surface de l'Antarctique. Depuis la fin des années 1970, l'épaisseur de l'ozone est passée, en certains endroits, de l'équivalent de 3 mm à 2 et même 1,5 mm aujourd'hui, en moyenne pour le mois d'octobre.

C'est cette diminution relative de l'épaisseur de la couche d'ozone stratosphérique (par rapport à son épaisseur standard ou initiale de 300 DU), que l'on nomme « trou d'ozone » ou « trou dans la couche d'ozone ».

En 2000, 2001 et 2003, le trou dans la couche d'ozone a atteint une superficie jamais observée avant 2000, alors que celui de 2002 était le plus petit qui ait été observé depuis 1998. En effet, à la fin de l'été 2003, le trou a de nouveau atteint un record de superficie… pour diminuer rapidement durant le mois d'octobre. En 2006, un nouveau record a été enregistré au-dessus de l'Antarctique.

En 2006, l'ONU et les experts alertent sur le fait que la couche d'ozone se reconstitue moins vite que prévu, en raison probablement de l'utilisation persistante de gaz interdits, de type CFC, mais peut-être aussi à cause de l'effet de serre.

En 2016, une étude publiée par Susan Solomon indique que le trou dans la couche d'ozone en Antarctique a diminué de plus de 4 millions km2 depuis 2000, soit environ la moité de la superficie des États-Unis. L'utilisation d'un modèle a permis d'attribuer la pause observée en 2015 à l'éruption du volcan chilien Calbuco et de montrer que la baisse des concentrations de chlore et de brome était bien responsable de l'amélioration observée sur le long terme3.
Perte d'ozone en Arctique

Dans l'océan Arctique, l'ampleur du phénomène n'atteint pas encore celle qui est observée dans l'hémisphère Sud.

Le fait que la perte d'ozone, si importante en Antarctique, soit moindre au-dessus de l'Arctique découle des différences climatiques entre ces deux régions. Le refroidissement de la stratosphère polaire est en effet moins intense au nord où, en moyenne, les températures sont de 15 à 20 °C supérieures à celles observées au pôle Sud.

Cette différence entre les deux pôles est d'origine géographique : le continent antarctique est isolé au milieu des océans dans l'hémisphère Sud. Dans l'hémisphère Nord, au contraire, une alternance de continents et d'océans, de zones de hautes et de basses pressions atmosphériques contribue à créer un mouvement continu des masses d'air tel que le pôle Nord ne reste jamais totalement isolé. L'air des latitudes moyennes, plus chaud, arrive donc toujours au pôle, y augmentant ainsi les températures moyennes.

En exploitant des données fournies par un satellite de la NASA chargé de la recherche de la haute atmosphère, les chercheurs ont remarqué que les nuages stratosphériques de l'Antarctique ont une durée de vie deux fois plus longue que ceux situés au-dessus de l'Arctique. Le satellite MetOp-A a observé le trou d'ozone en 2007.

En 2011, le trou dans la couche d'ozone a atteint des valeurs record dans l'Arctique, avec une perte de 80 % de l'ozone, entre 15 et 20 km d'altitude, dans la periode d'hiver 2010 - printemps 20114.
Éruption solaire
Question book-4.svg

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Les éruptions solaires envoient des particules — protons, électrons, etc. — qui touchent notre planète. Le bouclier magnétique, sans lequel notre planète serait inhabitable, dévie partiellement ces particules sur les pôles. Ces gaz réagissent avec l'oxygène, l'azote et aussi avec l'ozone (O3). Cela expliquerait les trous dans la couche d'ozone aux niveaux des pôles[réf. nécessaire]. Cette théorie est appuyée par le fait que des chercheurs[Lesquels ?] auraient détectés ces trous avant 1950, date de la première utilisation des CFC. Ces réactions entre particules des éruptions solaires et atmosphère terrestre produisent les fameuses aurores boréales.
Ultraviolets sur les organismes vivants
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Les ultraviolets sont des agents mutagènes : ils détériorent l'ADN des cellules, ce qui dérègle leurs activités biologiques (ex. : cancer) ou les détruit (coup de soleil). Le 9 octobre 2003, au sud du Chili, la couche d'ozone qui avait perdu 50 % de son épaisseur habituelle, offrait si peu de protection contre les ultraviolets que ce jour-là, il suffisait de passer cinq minutes dehors sans protection pour attraper un coup de soleil[réf. nécessaire]. Le sud du Chili n'est pas la seule zone atteinte, d'autres régions de l'Australie et de la Nouvelle-Zélande ont également connu des épisodes semblables. De plus, les rayons ultraviolets perturbent les divisions cellulaires des micro-organismes aquatiques, ce qui a de graves conséquences sur la vie aux pôlesN 6. En plus des cancers de la peau, on observe aussi un affaiblissement général du système immunitaire.
Sur Mars

Sur la planète Mars, trois couches d'ozone distinctes ont été identifiées dans son atmosphère. Une couche est située en dessous de 30 km d'altitude, une autre est présente durant le printemps et l'été de l'hémisphère nord martien (entre 30 et 60 km) et une autre au-dessus du pôle sud entre 40 et 60 km. La couche présente au-dessus du pôle sud n'a pas d'équivalent au pôle nord5.
Préservation planétaire
Mesures prises

Le protocole de Montréal, signé en septembre 1987 puis révisé à Londres, Copenhague, Montréal et Pékin jusqu'en 1999, a préconisé une diminution des émissions de 50 % en dix ans. Sa ratification universelle (196 pays) a été atteinte en 2009, ce qui constitue un évènement puisqu'il est le premier traité environnemental international à atteindre ce statut.

L'Union européenne a proposé en 1989 une interdiction totale de l'utilisation des CFC (chlorofluorocarbure) durant les années 1990, qui fut approuvée par les États-Unis. L'Union Européenne s'est ensuite dotée d'outils juridiques, dont le récent règlement européen (1005/2009) visant à transposer le Protocole de Montréal en droit européen, tout en fixant des objectifs plus ambitieux de réduction ou d'interdiction de certains gaz détruisant la couche d'ozone.
Avenir

Les délégués de 190 pays réunis à Montréal le 12 septembre 2007 ont pu saluer, 20 ans après la signature du protocole, la réussite du projet qui se concrétise par un arrêt total de la production des chlorofluorocarbures prévu en 2010 et une estimation optimiste de la communauté scientifique : la couche d'ozone retrouvera normalement son état de 1980 entre 2055 et 2065.

Il était prévu d'éliminer les hydrochlorofluorocarbures, les principaux substituts des chlorofluorocarbures, d'ici à 2020 pour les pays industrialisés et 2040 pour les pays en voie de développement. Des chercheurs ont établi récemment que l'élimination précoce (10 ans plus tôt, soit en 2030) des hydrochlorofluorocarbures réduirait l'effet de serre dans une proportion supérieure à ce que doit permettre le Protocole de Kyoto sur le changement climatique. Un accord a été conclu, lors de cette 19e réunion des parties qui permet une accélération de la sortie de l'utilisation des hydrochlorofluorocarbures. En vertu de cette entente, la production de ces substances sera gelée en 2013 à son niveau moyen de 2009-2010. Les pays industrialisés arrêteront la production et la consommation en 2020, réduisant celles-ci à 75 % en 2010 et 90 % en 2015N 7. Les pays en développement réduiront de 10 % en 2015, 35 % en 2020, 67,5 % en 2025, gardant 2,5 % en moyenne sur les cinq dernières années pour la maintenance.

Si le lien de causalité entre CFC et trou est démontré ou si ce dernier disparait sur une longue période on pourra établir que le Protocole de Montréal a été un succès de la communauté internationale, capable de résoudre des problèmes environnementaux.
Notes et références
Notes

↑ entre 20 et 50 km d'altitude
↑ objet de cet article
↑ troposphère : du sol jusqu'à environ 20 km d'altitude
↑ « DU » en anglais, Dobson Unit en hommage au spécialiste anglais G.M.B Dobson, un des premiers scientifiques à étudier la couche d'ozone et inventeur du spectromètre Dobson. Une unité DU correspond à 0,01 mm d'épaisseur à température et pression atmosphérique standard.
↑ Catalytique signifie que le constituant qui attaque l'ozone est régénéré à la fin de la réaction. À travers une succession de ces réactions en chaine, un unique atome d'un constituant peut donc permettre la destruction d'un très grand nombre de molécules d'ozone (de l'ordre de 10 000 à 100 000). Dès lors, des constituants dont l'abondance relative ne se chiffre pourtant qu'en milliardièmes peuvent suffire à contrôler chimiquement l'équilibre de l'ozone, dont l'abondance relative est pourtant mille fois supérieure.
↑ L'arrivée des ultraviolets provoque non seulement des cancers de la peau, mais aussi des mutations de l'ADN des organismes vivants. Ces modifications consistent en la réalisation d'une nouvelle liaison, notamment entre deux thymines situées sur le même brin d'ADN. Ces deux thymines forment alors un dimère de thymine qui perturbe le fonctionnement des cellules de peau et qui peut provoquer leur mort. Toutefois, ces cellules possèdent un mécanisme de réparation (NER) capable de dissocier les dimères de thymines éventuellement formés après une exposition aux UV.
↑ 0,5 % sont autorisés pour la maintenance

Références

↑ Haute Atmosphère: Chimie du Chlore [archive] Sur le site Société Max-Planck atmosphere.mpg.de
↑ (en) Ryan Ken G. et al. « Historical ozone concentrations and flavonoid levels in herbarium specimens of the Antarctic moss Bryum argenteum » Global change biology. 2009;15:1694-702.
↑ (en) « Ozone layer on the mend, thanks to chemical ban » [archive], sur Science (revue),‎ 30 juin 2016 (consulté le 3 juillet 2016)
↑ (en) « NASA Leads Study of Unprecedented Arctic Ozone Loss » [archive], NASA
↑ (en) « A seasonal ozone layer over the martian south pole » [archive], sur sci.esa.int,‎ 29 septembre 2013

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

Couche d'ozone, sur Wikimedia Commons

Articles connexes

Atmosphère terrestre
Ozone
Ozone troposphérique
Destruction de la couche d'ozone
UV solaires
Photochimie, Photolyse
Traînée de condensation, albédo
Gordon Dobson

Bibliographie

Gérard Mégie, L'ozone stratosphérique, Tec & Doc Lavoisier, coll. « Rapport de l'Académie des sciences », 1998, 271 p. (ISBN 2-7430-0256-5, présentation en ligne).
Patrick Aimedieu, L'ozone stratosphérique, Presses universitaires de France, coll. « Que sais-je? », 1996, 127 p. (ISBN 2-13-047443-Cool.

Liens externes

L'effet de serre et la couche d'ozone
« L'ozone stratosphérique », sur Environnement Canada
« Programme des Nations unies pour l’Environnement - Secrétariat de l’Ozone », sur UNEP
« La production de gaz qui appauvrissent la couche d'ozone en France », sur IFEN
« Voir le trou dans la couche d'ozone en temps réel d'après des données de satellites de la NASA », sur NASA

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ClimatologieAtmosphère terrestreDestruction de la couche d'ozoneOzone

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La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans laquelle les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique1.

Toute planète dotée d'un champ magnétique (la Terre, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) possède sa propre magnétosphère. Mercure et Ganymède, une lune de Jupiter, en possèdent également une, mais ces magnétosphères sont trop faibles pour capturer le vent solaire ionisé. Sur Mars, on a observé des anomalies magnétiques locales dans l'écorce planétaire, restes présumés d'un champ magnétique ancestral de nos jours disparu. Le terme « magnétosphère » est aussi utilisé pour décrire une région dominée par des champs magnétiques de plusieurs objets célestes.

La magnétosphère terrestre est située au-delà de l'ionosphère, c'est-à-dire au-dessus de 800 à 1 000 km d'altitude. S'il n'y avait pas de vent solaire, le spectre magnétique de la Terre serait semblable à celui d'un aimant droit isolé. En réalité, la magnétosphère agit comme un écran et protège la surface terrestre des excès du vent solaire, nocif pour la vie. Elle s'oppose au vent solaire comme une culée de pont dévie le courant d'une rivière. En contrepartie le vent solaire déforme le spectre magnétique de la Terre en lui donnant généralement une forme de comète, comme le montre schématiquement la figure ci-dessous, mais également sous la forme de deux ailes d'Alfvén lorsque la densité du vent solaire est faible2.
Vue artistique de la magnétosphère déviant le vent solaire (l'échelle n'est pas respectée)

Sommaire

1 Histoire du concept
2 Structure
3 Notes et références
4 Annexes
4.1 Articles connexes

Histoire du concept

La magnétosphère de la Terre a été découverte en 1958 par la sonde Explorer 1 durant les recherches de l'année géophysique internationale (IGY, International Geophysical Year). Auparavant, les scientifiques savaient que des courants électriques s'écoulaient dans l'espace, parce que les éruptions solaires provoquaient parfois des perturbations magnétiques. En août et septembre 1958, le Projet Argus a testé une théorie sur la formation de cloches de radiation pouvant être utilisée à la guerre.

En 1959 Thomas Gold proposa le terme de « magnetosphere », quand il écrivit :

« La région au-dessus de la ionosphère dans laquelle le flux magnétique de la Terre a un contrôle dominant sur les gaz et particules chargées rapides est connue pour s'étendre sur une distance de 10 fois le rayon terrestre; son nom approprié pourrait être magnétosphère. »

— Thomas Gold, Journal Geophysical Results LXIV. 1219/1
Structure
Structure de la magnétosphère terrestre.
Localisation de la plasmasphère terrestre.

Le Soleil se trouve en dehors de la figure, sur la gauche. Le vent solaire est représenté par trois flèches parallèles mais, en réalité, il s'écoule de part et d'autre de la magnétosphère, la limite entre celle-ci et le milieu interplanétaire étant la magnétopause (repère Mp) qui se trouve à environ 60 000 km de la Terre (nota : la figure n'est pas à l'échelle). En avant de la magnétopause se trouve la surface de choc (repère S), lieu où le plasma solaire est fortement ralenti avant de s'écouler dans la magnétogaine (repère Mg), zone de turbulence comprise entre la surface de choc et la magnétopause. Dans les régions polaires, du côté du Soleil (côté jour), se trouvent les cornets polaires (repère Cp). Les cornets polaires agissent comme des entonnoirs dans lesquels les particules électrisées du vent solaire peuvent pénétrer et provoquer l'apparition d'aurores polaires. Les aurores, boréales dans l'hémisphère nord, australes dans l'Antarctique, se forment dans les zones aurorales nord et sud: la ionosphère(repère Za).

Du côté nuit, les lignes de champ ne se referment pas et constituent la queue avec le feuillet neutre et la couche de plasma. La queue s'étire à plus de 400 000 km dans la direction opposée au Soleil.

À moins de quelques milliers de kilomètres de la surface terrestre se trouve une zone annulaire (repère Zp) placée dans le plan de l'équateur magnétique dans laquelle des particules électrisées, protons et électrons provenant du vent solaire, peuvent se retrouver piégées par le champ magnétique. C'est là que se forment les ceintures de Van Allen ou ceintures de radiations.

On distingue également la plasmasphère (visualisable sur la deuxième figure), région toroïdale constituée de plasma froid et dense3, dont la limite extérieure est appelée plasmapause. Lors de périodes de forte activité, telles des orages magnétiques, des morceaux entiers de plasma se détachent de celle-ci et sont éjectés vers la magnétosphère externe4.
Notes et références

↑ (en) « Magnetospheres » [archive], NASA Science, NASA
↑ (en) E. Chané, J. Raeder, J. Saur, F. M. Neubauer, K. M. Maynard et S. Poedts, « Simulations of the Earth's magnetosphere embedded in sub-Alfvénic solar wind on 24 and 25 May 2002 », Wiley Online Library,‎ 2015 (DOI 10.1002/2015JA021515, lire en ligne [archive])
↑ (en) « The Earth's Plasmasphere » [archive], sur NASA
↑ Première détection expérimentale d’un vent plasmasphérique dans la magnétosphère terrestre [archive], CNRS, 2 juillet 2013

Annexes
Articles connexes

Champ magnétique terrestre
Magnétosphère de Jupiter
Magnétopause

[masquer]
v · m
Magnétosphère
Sous-magnétosphère Géosphère · Champ magnétique terrestre · Aurore polaire · Vent polaire (en) · Circulation atmosphérique · Courant-jet
Magnétosphères de Mercure · Terre · Article de qualité Jupiter · Ganymède · Saturne · Uranus · Neptune
Structures de type terrestre Ionosphère · Plasmasphère · Magnétosphère · Magnétopause · Plasmagaine · Mouvement des particules magnétosphériques (en) · Courant annulaire · Ceinture de Van Allen · Courant de Birkeland · Bouclier magnétosphérique · Historique de la magnétosphère
Vent solaire Champ magnétique interplanétaire · Héliosphère · Héliopause · Éruption solaire · Orage magnétique · Éjection de masse coronale · Nuage coronal · Nappe de courant héliosphérique (Spirale de Parker) · Météorologie de l'espace
Satellites Cluster II · Double Star · GEOTAIL · IMAGE · MMS · Polar · THEMIS · Van Allen Probes · WIND
Programmes de recherche HAARP · SuperDARN · SHARE (en) (Radar Unwin)
Sujets connexes Anneau planétaire (Jupiter · Saturne · Article de qualité Uranus · Neptune) · Tore planétaire · Tube de flux magnétique · Remous lunaires

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7th arrondissement of Paris
From Wikipedia, the free encyclopedia
7th arrondissement of Paris
French municipal arrondissement
View over the 7th arrondissement, dominated by the Eiffel Tower, and the Invalides.
View over the 7th arrondissement, dominated by the Eiffel Tower, and the Invalides.
Paris and its closest suburbs
Paris and its closest suburbs
Country France
Region Île-de-France
Department Paris
Commune Paris
Government
• Mayor Rachida Dati
Area
• Total 4.09 km2 (1.58 sq mi)
Population (8 March 1999 census)[p]
• Total 56,985
• Estimate (2005) 55,400
• Density 14,000/km2 (36,000/sq mi)
^[p] Population sans doubles comptes: single count of residents of multiple communes (e.g. students and military personnel).
Paris Coat of Arms
The
20 arrondissements
of Paris
17th 18th 19th
8th 9th 10th 11th 20th
16th 2nd 3rd
1st 4th 12th
River Seine
7th 6th 5th 13th
15th 14th

The 7th arrondissement of Paris is one of the 20 arrondissements (administrative districts) of the capital city in France. It includes some of the major tourist attractions of Paris, such as the Eiffel Tower and the Hôtel des Invalides (Napoléon's resting place), and a concentration of such world-famous museums as the Musée d'Orsay, Musée Rodin, and the Musée du quai Branly.

Situated on the Rive Gauche—the "Left", or Southern, bank of the River Seine—this central arrondissement, which includes the historical aristocratic neighbourhood of Faubourg Saint-Germain, contains a number of French national institutions, among them the French National Assembly and numerous government ministries. It is also home to many foreign diplomatic embassies, some of them occupying outstanding Hôtels particuliers.

The arrondissement has been home to the French upper class since the 17th century, when it became the new residence of French highest nobility. The district has been so fashionable within the French aristocracy that the phrase le Faubourg—referring to the ancient name of the current 7th arrondissement—has been used to describe French nobility ever since.[1] The 7th arrondissement of Paris and Neuilly-sur-Seine form the most affluent and prestigious residential area in France.[2]

Vent solaire
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Vent (homonymie).
Voyager 1 et 2 dans l’héliosphère.
Vent solaire et la magnétosphère.

Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Ce flux varie en vitesse et en température au cours du temps en fonction de l'activité solaire. Pour les étoiles autres que le Soleil, on parle généralement de vent stellaire. Une sonde (mission Genesis) a tenté de recueillir des poussières issues du vent solaire, mais la récupération des échantillons s'est avérée délicate à la suite de l'écrasement sur la Terre de la capsule les contenant.

Sommaire

1 Histoire
2 Théorie
3 Effets
4 Protection naturelle
5 Notes et références
6 Voir aussi
6.1 Articles connexes
6.2 Liens externes

Histoire

Les orages magnétiques sont des indices qui permettent de mettre en évidence la présence du vent solaire ainsi que le démontrent les observations de Carrington en 1859.

Une autre indication de son existence est liée à l'observation des queues de comètes qui sont systématiquement orientées à l'opposé du soleil lorsqu'elles passent à sa proximité1. Au plus tard au VIIe siècle (probablement au VIe siècle), soit longtemps avant les travaux de Biermann (1950), les Chinois, habitués à consigner le passage des comètes depuis le VIIIe siècle av. J.-C.2, avaient déjà noté ce phénomène3.

Théorie
Représentation en 3D de la spirale de Parker

Dans le système solaire, la composition du plasma solaire est identique à celle de la couronne solaire : 73 % d'hydrogène et 25 % d'hélium. Le Soleil perd environ 1 × 109 kg (soit un million de tonnes) de matière par seconde, sous forme de vent solaire. Dans la couronne solaire (dont la température atteint 1 million de kelvins) les atomes d'hydrogène sont ionisés, ce qui leur confère une charge électrique.

Ce plasma chaud est ensuite expulsé à une vitesse qui varie entre 400 et 800 km/s (1 440 000 et 2 880 000 km/h), la moyenne étant de 450 km/s (1 620 000 km/h). Les écoulements de vent solaire sont dits rapides dans les trous coronaux, généralement situés au niveau des pôles où les lignes de champ magnétique sont ouvertes. A contrario, les écoulements de vent solaire sont dits lents au niveau du plan équatorial.

Le vent solaire étant un plasma, il subit l'influence du champ magnétique solaire (à proximité du Soleil, là où le champ magnétique est fort) mais, de par son mouvement, rétroagit avec les lignes de champ, et les déforme (là où le champ magnétique est faible). À cause de la combinaison du mouvement radial des particules et de la rotation du Soleil, les lignes de champ magnétique solaires forment une spirale : la spirale de Parker.

La pression de ce vent solaire crée une « bulle » dans le milieu interstellaire. La limite à laquelle le vent solaire n'est plus capable de repousser le milieu interstellaire est appelée héliopause, souvent considérée comme la « frontière » du système solaire. La distance de l'héliopause n'est pas connue avec précision et varie probablement considérablement avec la vitesse courante du vent solaire et la densité locale du milieu interstellaire, mais on sait qu'elle se situe beaucoup plus loin que l'orbite de Pluton.
Effets

Les particules du vent solaire piégées dans le champ magnétique terrestre ont tendance à s'accumuler dans la ceinture de Van Allen et provoquent les aurores polaires lorsqu'elles pénètrent dans l'atmosphère terrestre à proximité des pôles. D'autres planètes possédant un champ magnétique ont aussi leurs propres aurores ; Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune en sont des exemples. Le vent solaire est aussi responsable de la deuxième queue des comètes. Cette queue, constituée de plasma, est toujours dirigée à l'opposé du Soleil (comme une ombre).

Le vent solaire dévie une partie des rayons cosmiques arrivant dans l'atmosphère terrestre. Les variations de l'activité solaire entraînent une modulation du flux des rayons cosmiques provenant de l'espace. Ces modulations entraînent à leur tour une variation du taux moyen de carbone 14 sur Terre.

Les rafales de vent solaire particulièrement énergétiques provoquées par des éruptions solaires, des éjections de masse coronale et autres phénomènes sont appelées tempêtes solaires. Pendant une éruption solaire, le nombre de particules atteignant l'atmosphère terrestre est de 10 000 (à comparer à 10 particules en l'absence d'éruption). Celles-ci peuvent soumettre les sondes spatiales et les satellites à de grandes doses de radiations ce qui va perturber fortement la transmission des signaux électromagnétiques comme ceux de la radio et de la télévision.

Elles peuvent générer sur Terre des courants continus sur les lignes à haute tension de grandes longueurs, ce qui provoque des surchauffes dans les transformateurs des postes électriques. Par exemple, en 1989 au Canada, environ six millions de personnes desservies par Hydro-Québec se sont retrouvées sans électricité à cause d'un orage magnétique. Elles peuvent également provoquer des courants induits dans les pipelines ce qui accélère leur corrosion.
Protection naturelle

La magnétosphère terrestre s'oppose au vent solaire comme le fait une culée de pont vis-à-vis du courant de la rivière. Elle nous protège contre le vent solaire et agit comme un bouclier. La magnétosphère, qui devrait ressembler à un dipôle, est déformée par le vent solaire. Elle est compressée du côté diurne alors qu'elle s'étend à de grandes distances du côté nocturne.
Notes et références

↑ (en) Arnold Hanslmeier, The Sun and space weather, Dordrecht, Springer, coll. « Astrophysics and space science library » (no 347), 2007, 2e éd. (1re éd. 2002) (ISBN 978-1-402-05604-8 et 978-1-402-05603-1, OCLC 184984566, lire en ligne [archive]), p. 84
↑ page 191 de « The observations of Halley's comet in Chinese history » [archive], Wen Shion Tsu in Popular Astronomy, Vol. 42
↑ page 432 de "Science and civilisation in China – Volume III" [archive], Joseph Needham, Cambridge University Press, 1959 (7e édition 1995) - (ISBN 0521058015)

Voir aussi

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Vent solaire, sur Wikimedia Commons

Articles connexes

Ionosphère
Magnétosphère
Vent stellaire
Champ magnétique interplanétaire
Genesis
Voile solaire
Éruption solaire de 1859
Éruption solaire de 1989
Tempête solaire de juillet 2012

Liens externes

(en) NASA : Écouter le vent solaire
(en) NOAA : Caractéristiques du vent solaire durant les dernières 24 heures

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Le Soleil
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Étoiles

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Those who won this territory were strong;
Those who depended on it endured.
When a stream is long, its water is not easily exhausted.
When roots are deep, they do not rot easily.
Therefore, as extravagance and ostentation were given free rein,
The odour became pungent and increasingly fulsome.

Zhang Heng

Sonde spatiale
Sondes spatiales actives en février 2016.

Une sonde spatiale est un véhicule spatial sans équipage lancé dans l'espace pour étudier à plus ou moins grande distance différents objets célestes : le Soleil, les planètes, planètes naines et petits corps, leurs satellites, le milieu interplanétaire ou encore le milieu interstellaire. Une sonde spatiale se distingue des autres engins spatiaux non habités qui restent en orbite terrestre. Les sondes spatiales peuvent prendre un grand nombre de formes pour remplir leur mission : orbiteur placé en orbite autour du corps céleste observé, atterrisseur qui explore in situ le sol de la planète cible, impacteur, etc. Une sonde peut emporter des engins autonomes pour accroître son champ d'investigation : sous-satellite, impacteur, rover, ballon.

Une sonde spatiale est amenée à franchir de grandes distances et à fonctionner loin de la Terre et du Soleil, ce qui impose des équipements spécifiques. Elle doit disposer de suffisamment d'énergie pour fonctionner dans des régions où le rayonnement solaire ne fournit plus qu'une puissance limitée, disposer d'une grande autonomie de décision car l'éloignement du centre de contrôle ne permet plus aux opérateurs humains de réagir en temps réel aux événements, résoudre des problèmes de télécommunications rendus difficiles par les distances qui réduisent les débits et résister au rayonnement et à des températures extrêmes qui malmènent l'électronique embarquée et les mécanismes. Enfin pour parvenir à destination à un coût et dans des délais acceptables, la sonde spatiale est amenée à utiliser des méthodes sophistiquées de navigation et de propulsion : assistance gravitationnelle, aérofreinage, propulsion ionique.

Les premières sondes spatiales sont les sondes Luna lancées vers la Lune par l'Union soviétique en 1959. En 1961, l'Union soviétique lance Venera, la première sonde amenée à étudier une autre planète que la Terre, en l'occurrence Vénus. La Russie, qui était leader au début de l'ère spatiale n'a plus de rôle actif depuis 1988 et a laissé cette place aux États-Unis. L'Agence spatiale européenne (Mars Express, Venus Express, Rosetta, participation à la sonde Cassini-Huygens) et le Japon (Hayabusa, SELENE) occupent également une place croissante. Enfin, la Chine et l'Inde réalisent également depuis la fin des années 2000 des sondes spatiales. Pour pallier un coût de développement élevé (montant pouvant dépasser le milliard d'euros), la réalisation des sondes spatiales fait maintenant souvent l'objet d'une coopération internationale.

Sommaire

1 Définition
2 Conception d'une mission
2.1 La sélection du projet
2.2 Les phases de conception
2.3 La réalisation
3 Les différents types de mission d'exploration
3.1 Sonde effectuant un survol
3.2 Orbiteur
3.3 Sonde atmosphérique
3.4 Atterrisseur
3.5 Rover / astromobile
3.6 Mission de retour d'échantillons
3.7 Pénétrateur
3.8 Satellites de télécommunications
3.9 Démonstrateur technologique
4 L'énergie
4.1 Les panneaux solaires
4.2 Le générateur thermoélectrique à radioisotope
4.3 Les batteries
5 Contrôle d'orientation
6 Propulsion
7 Les télécommunications
8 La navigation
9 L'autonomie
10 Les instruments scientifiques
10.1 L'analyse du rayonnement électromagnétique au cœur de l'instrumentation scientifique
10.2 Méthodes d'observation
10.3 Les catégories d'instrument scientifiques
10.3.1 Caméras et télescopes…
10.3.2 Radars
10.3.3 Radiomètre et scattéromètre
10.3.4 Spectromètre, spectrographe et spectroscope
10.3.5 Spectromètre de masse
10.3.6 Spectromètre à rayons X
10.3.7 Magnétomètre
10.3.8 Détecteur d'ondes radio et plasma
10.3.9 Détecteur de poussière
10.3.10 Détecteur de particules chargées
11 Déroulement d'une mission
11.1 Lancement
11.2 Transit
11.3 Phase opérationnelle
12 Sondes spatiales ayant donné lieu à des premières technologiques ou scientifiques
12.1 Missions en cours ou en développement
13 Notes et références
13.1 Notes
13.2 Références
13.3 Bibliographie
14 Voir aussi
14.1 Articles connexes
14.2 Liens externes

Définition

Une sonde spatiale est un véhicule spatial lancé sans équipage humain dont l'objectif est d'explorer un ou plusieurs corps célestes - planète, lune, comète, astéroïde - ou le milieu interplanétaire ou interstellaire. Sa charge utile est constituée d'instruments scientifiques de différentes natures - caméras fonctionnant ou non en lumière visible, spectromètres, radiomètres, magnétomètres… - qui permettent de collecter des données in situ ou à distance qui sont ensuite transmises vers la Terre. Si dans son architecture générale une sonde spatiale est souvent proche d'un satellite artificiel en orbite autour de la Terre, plusieurs caractéristiques en font des engins particuliers :

la distance entre les opérateurs au sol et l’engin qui impose à la fois une grande autonomie et un système de communication à la fois puissant et précis ;
la complexité des taches à enchainer : atterrissage sur des objets célestes pourvus d'une atmosphère ou ayant une gravité très faible, pointage précis des instruments sur des cibles défilant à grande vitesse, collecte d'échantillons, procédures de sauvegarde en cas de défaillance ;
la précision et la complexité de la navigation ;
l'exposition au rayons cosmiques ;
la sophistication de l'instrumentation scientifique liée à la nécessité d'alléger la charge utile et aux performances exigées ;
la faiblesse de l'énergie solaire disponible si la sonde est à destination des planètes externes ;
des températures beaucoup plus extrêmes lorsque la sonde est envoyée vers les planètes extérieures ou en deçà de l'orbite de Mercure ;
la durée de la mission qui peut débuter après un transit allant jusqu'à une dizaine d'années.

Conception d'une mission

Comme tout projet spatial, le développement puis la gestion opérationnelle d'une sonde spatiale est découpée en plusieurs phases dont les caractéristiques (entrants, livrables) sont communes aux différentes agences spatiales.
Les différentes phases d'un projet spatial selon le CNES1 Phase Intitulé Objectifs Livrable Revue de fin de phase Remarques
0 Identification des besoins Identifier les besoins
rechercher les concepts
évaluer les couts et délais Revue de Définition de mission
A Faisabilité Affiner les besoins
évaluer les concepts Sélection d'une solution Revue des exigences préliminaires
B Définition préliminaire Confirmer la faisabilité
, réaliser une définition préliminaire Revue des exigences système
revue des définitions préliminaire
C Définition détaillée Définition détaillée Cahier des charges pour la fabrication Revue critique de définition
D Production / qualification au sol Fabrication, tests Livraison de l'engin spatial Revue de qualification
revue d'acceptation
E Utilisation Vérifier l'aptitude opérationnel, faire fonctionner l'engin Revue d'aptitude opérationnelle
revue d'aptitude au vol
revue d'exploitation Cette phase débute avec le lancement de la sonde spatiale
F Retrait de service Retirer du service opérationnel sans perturber l'environnement Fin de vie
La sélection du projet

Les missions d'exploration du système solaires sont couteuses et de ce fait rares (quelques missions par an toutes agences spatiales confondues) alors que les sujets d'étude se multiplient au fur et à mesure des avancées scientifiques. Le processus de sélection est donc sévère et très encadré. Les principales agences spatiales s'appuient pour déterminer leur stratégie d'exploration spatiale sur des documents produits par les principales autorités scientifiques. Pour la NASA c'est le Planetary Science Decadal Survey produit tous les dix ans tandis que l'Agence spatiale européenne a fait réaliser un document similaire pour son programme scientifique Cosmic Vision mis en place en 2004 pour les projets débouchant en 2015-2025. Le CNES français, bien que disposant d'un budget de recherche qui ne lui permet pas de réaliser des engins d'exploration du système solaire de manière autonome, procède de même. Dans ce cadre un appel à idées purement prospectif peut être lancé par l'agence spatiale suivi d'un appel à propositions (AO). Ce dernier débouche normalement sur la sélection puis le développement d'une mission. Il est lancé dans un cadre budgétaire préétabli. À la NASA cette ligne budgétaire pour un type de mission est disponible périodiquement comme dans le cas des New Frontiers ou Discovery qui permettent de développer respectivement 2 et 4/5 missions par décennie. L'ESA qui ne dispose que d'une fraction du budget de la NASA sélectionne des missions très longtemps avant leur lancement. La date de lancement est souvent repoussée pour faire face aux contraintes budgétaires. Les équipes qui répondent aux appels d'offres comprennent des ingénieurs et des scientifiques. Ils soumettent des propositions détaillant à la fois les objectifs scientifiques, les caractéristiques techniques et les aspects financiers. Le choix est effectué par des comités scientifiques qui tiennent compte de la stratégie scientifique à long terme fixée par les documents produits par les autorités académiques au début de ce processus.
Les phases de conception
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La réalisation
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Les différents types de mission d'exploration

La méthode d'exploration retenue pour une sonde spatiale est déterminée essentiellement par les objectifs scientifiques poursuivis et les contraintes de cout. S'il s'agit par exemple de la première étude d'une planète, l'idéal est de placer la sonde spatiale en orbite autour de celle-ci pour effectuer des observations sur l'ensemble de la planète sur de longues durées. Mais la mise en orbite nécessite d'ajouter une propulsion chargée du freinage ce qui représente un cout majeur. Pour cette raison on peut choisir d'effectuer un simple survol de l'objectif en optimisant la trajectoire pour que les instruments scientifiques recueillent le maximum de données. Enfin le choix d'une méthode d'exploration est conditionné par le niveau d'expertise de la nation ou du groupe de nations qui développe la sonde spatiale. Le niveau de difficulté le plus bas est le survol d'une planète interne du système solaire. La dépose d'un rover en partie autonome sur la planète Mars, caractérisée par une forte gravité et une atmosphère, n'a été réalisée en 2013 que par la NASA.

En fonction de la méthode d'exploration utilisée on peut ranger les sondes spatiales dans 9 grandes catégories. Certaines sondes spatiales se rattachent à plusieurs catégories à la fois par exemple lorsqu'elles combinent un orbiteur et un atterrisseur (Viking)2.
Sonde effectuant un survol

Les sondes spatiales peuvent être conçues pour effectuer un simple survol de l'objet céleste à étudier. Dans les cas les plus simples ces sondes doivent seulement être placées sur une trajectoire précise au départ de la Terre pour réaliser leur missions au prix de quelques petites corrections au cours du transit. Les premières sondes interplanétaires comme Mariner 4 étaient de ce type. Les objectifs qui peuvent être atteints par ce type de mission sont toutefois limités : le temps d'observation est très bref car la sonde effectue son survol à une vitesse de plusieurs km/s, souvent seule une face du corps céleste est visible au moment du survol et les conditions d'éclairage ne sont pas optimales. Cette méthode d'observation peut être la seule utilisable pour les objets célestes les plus lointains (survol de Pluton par New Horizons)N 1. Elle est également utilisée pour des missions sophistiquées de reconnaissance dont l'objectif est d'enchainer l'étude de plusieurs planètes ou lunes (sondes Voyager). Enfin ce peut être le seul moyen d'étudier les objets mineurs - comètes et astéroïdes - dont la vitesse relative est trop importante pour permettre une mise en orbite (mission Stardust)3.

La sonde Vega.

Maquette des sondes Voyager.

La sonde New Horizons.

Orbiteur

Un orbiteur est une sonde spatiale qui, après avoir transité jusqu'à son objectif, se met en orbite autour du corps céleste à étudier. Il s'agit de la deuxième grand catégorie des sondes spatiales avec celles effectuant un survol. Pour pouvoir se mettre en orbite, la sonde spatiale doit réduire fortement sa vitesse à son arrivée à proximité de son objectif. Les ergols utilisés pour cette opération de freinage peuvent représenter une fraction importante de la masse totale de l'engin (typiquement environ 50 % pour Mars). L'orbiteur permet d'effectuer des observations régulières de la quasi-totalité de la surface du corps céleste durant plusieurs années. L'orbiteur est l'étape qui suit logiquement l'envoi d'une sonde effectuant un simple survol. L'orbite de la sonde spatiale est choisie en fonction des objectifs poursuivis mais également de contraintes de masse. Les missions ayant un budget contraint comme Mars Express choisiront une orbite elliptique moins efficace mais moins couteuse en ergols qu'une orbite basse circulaire retenue pour la majorité des orbiteurs martiens de la NASA3.

La sonde jovienne Galileo.

La sonde Cassini.

Juno.

Sonde atmosphérique

Une sonde atmosphérique est une sonde spatiale qui traverse l'atmosphère d'une planète pour l'étudier. Sa mission est relativement brève puisqu'elle dure généralement le temps de sa descente (non propulsée) jusqu'au sol. Durant cette phase, elle n'a besoin que d'une quantité d'énergie limitée et elle tire donc celle-ci de batteries. La sonde atmosphérique est généralement transportée jusqu'à la planète explorée par un vaisseau mère. La planète Vénus a été en particulier étudié par cette méthode avec la série des sondes soviétiques du programme Venera. D'autres sondes atmosphériques remarquables sont Huygens qui a étudié l'atmosphère de Titan, la sonde atmosphérique de Galileo qui a plongé dans les couches supérieures de la planète géante gazeuse Jupiter. L'atmosphère très épaisse de Vénus a permis la mise en œuvre des ballons du programme Vega soviétique qui ont pu transmettre des données durant plusieurs dizaines d'heures3.

Sonde atmosphérique de Galileo.

Les sondes atmosphériques de Pioneer Venus.

Huygens.

Atterrisseur

Un atterrisseur est un type d'engin spatial conçu pour survivre à l'atterrissage sur le sol d'une planète ou d'une lune et collecter ensuite à l'aide de ses instruments scientifiques des données sur la surface qui sont transmises vers la Terre directement ou indirectement (via un autre engin spatial en orbite). La Lune et la planète Mars ont été en particulier explorées par des engins spatiaux de ce type avec par exemple les sondes du programme Surveyor les deux sondes du programme Viking ou l'atterrisseur Phoenix. L'atterrissage en douceur est la principale difficulté à laquelle doivent faire face les concepteurs de ce type d'engin. L'utilisation d'un parachute, mis en œuvre par exemple par Huygens sur Titan, nécessite la présence d'une atmosphère suffisamment épaisse et ne convient donc pas sur Mars. D'une masse et d'un cout réduits par rapport aux autres méthodes, le parachute ne permet pas un atterrissage complètement contrôlé. Pour se poser sur les corps célestes dépourvus d'atmosphère il faut avoir recours à des moteurs-fusées qui réduisent progressivement la vitesse de l'engin spatial. Ceux-ci nécessitent toutefois l'emport d'une grande quantité de carburant. Pour Mars la NASA a développé des techniques particulières d'atterrissage : les coussins gonflables mis en œuvre pour la première fois par Mars Pathfinder et un système très sophistiqué de dépose au sol par un étage faisant office de « grue volante » mis en œuvre en 2012 par la sonde Mars Science Laboratory3.

Surveyor (Lune).

Mars 3.

Atterrisseur Viking.

Rover / astromobile

Un rover, après s'être posé sur le sol d'un corps céleste, se déplace pour réaliser des études in situ en différents points présentant un intérêt scientifique. Il peut emporter de véritables petits laboratoires pour analyser les échantillons recueillis comme Mars Science Laboratory. Son énergie peut être produite par des panneaux solaires ou des RTG. Il est télécommandé si l'éloignement n'est pas trop important (Lune). Par contre la distance est trop importante pour les rovers martiens et ceux-ci disposent d'une certaine autonomie pour leurs déplacements qui repose sur des programmes d'analyse du terrain. Les déplacement sur une journée ne dépassent toutefois pas une centaine de mètres3.

Le rover lunaire soviétique Lunokhod.

Le rover MER Spirit.

Le rover Curiosity.

Mission de retour d'échantillons

Une mission de retour d'échantillon a pour objectif de ramener sur Terre à des fins d'analyses des échantillons d'un autre corps céleste — planète, comète, astéroïde — ou des particules interplanétaires ou interstellaires. Comparé à un étude réalisée sur place par les instruments d'un robot comme le rover martien Curiosity, le retour d'un échantillon de sol sur Terre permet d'effectuer des analyses avec une précision beaucoup plus importante, de manipuler l'échantillon et de modifier les conditions expérimentales au fur et à mesure des progrès de la technologie et de la connaissance. Ce type de mission comporte des difficultés importantes : il faut selon la cible capturer des particules circulant à plusieurs km/s, réaliser un atterrissage automatique sur un corps pratiquement dépourvu de gravité ou au contraire pouvoir atterrir et redécoller depuis un puits de gravité important, et dans tous les cas effectuer une rentrée dans l'atmosphère terrestre à grande vitesse et avec une grande précision. Le retour sur Terre d'échantillons de sol martien qui constitue en 2016 l'un des objectifs les plus importants pour l'étude du système solaire, n'a toujours pas été concrétisé pour des raisons à la fois financière et technologique.

Maquette de l'atterrisseur lunaire Luna 16 avec son système de collecte et au sommet la fusée/capsule chargée du retour sur Terre.

Collecteur de particules de vent solaire de Genesis

Collecteur de grains de poussière de la queue de comète constitué de blocs d'aérogel embarqués sur Stardust .

Pénétrateur

Un pénétrateur est un petit engin spatial conçu pour pénétrer dans le sol d'un corps céleste (planète, lune, astéroïde ou comète) à grande vitesse en subissant une décélération de plusieurs centaines de g. Les informations recueillies par les instruments scientifiques embarqués sont de manière classique transmises par un petit émetteur au vaisseau mère en orbite qui le retransmet à son tour vers les stations sur Terre. Le concept du pénétrateur permet d'éviter l'emport de parachutes et de fusées nécessaires à un atterrissage en douceur et d'alléger ainsi de manière importante la masse de l'atterrisseur. Mais celui-ci doit pouvoir résister à l'impact ce qui crée en retour de nombreuses contraintes sur sa masse, sa structure et la conception de sa charge utile. Plusieurs projets de pénétrateurs n'ont pas dépassé la phase d'étude et, en 2013, seules deux missions ont mis en œuvre des pénétrateurs sans résultats du fait de la perte des vaisseaux mères : deux pénétrateurs Deep Space 2 étaient embarqués à bord Mars Polar Lander et deux autres à bord de Mars 963.

Pénétrateur Deep Space 2.

Pénétrateur Mars 96.

Satellites de télécommunications

Un satellite de télécommunications chargé de relayer les communications entre la surface d'un corps céleste ou se trouve un atterrisseur ou un rover et la Terre. Ces engins ont jusqu'à présent toujours été des orbiteurs ayant par ailleurs leurs propres objectifs scientifiques tels que 2001 Mars Odyssey ou Mars Reconnaissance Orbiter. Certaines sondes spatiales relèvent de plusieurs catégories comme les sondes Viking qui comportent à la fois un atterrisseur et un orbiteur3.
Démonstrateur technologique

Un démonstrateur technologique est un engin spatial dont l'objectif est de valider une nouvelle technique. Par exemple Deep Space 1 dont l'objectif principal était de valider l'utilisation de la propulsion ionique pour les missions interplanétaires.
L'énergie

Pour fonctionner une sonde spatiale a besoin de disposer en permanence d'énergie. Les engins développés récemment doivent disposer d'une puissance électrique comprise entre 300 et 2 500 watts pour alimenter les ordinateurs embarqués, l'émetteur-récepteur radio, les moteurs, les instruments scientifiques, les radiateurs ainsi que de nombreux autres équipements. Il n'existe que trois sources possibles d'énergie pour un engin spatial interplanétaire : les panneaux solaires, les RTG seules solutions pour les planètes externes trop éloignées du Soleil et les batteries. Ces dernières peuvent être une source d'énergie chargée avant le lancement ou être utilisées comme un système de stockage temporaire de l'énergie produite par les panneaux solaires permettant de faire face par exemple à des périodes d'éclipse.
Les panneaux solaires
Un des deux ensembles de panneaux solaires fournissant l'énergie de la sonde spatiale Juno.

Les panneaux solaires sont formés d'une ensemble de cellules photovoltaïques qui chacune transforme l'énergie solaire par effet photoélectrique en courant électrique continu. Chaque cellule solaire est constitué d'un matériau semi-conducteur connecté avec des liaisons électriques. Plusieurs types de matériaux peuvent être utilisés tels que le silicium ou le GaAs plus efficace mais plus coûteux. Les cellules les plus performantes sont constituées de plusieurs couches très minces de matériaux semi-conducteurs, capables chacune de convertir une large partie du spectre de l'énergie solaire, qui permettent d'atteindre, combinés avec d'autres dispositifs, un rendement de 47 % (47 % de l'énergie du Soleil est transformé en courant électrique). Le rendement des cellules solaires des premiers satellites des années 1960 était de 6 %. En connectant les cellules solaires en série (le pôle positif d'une cellule est connecté au pôle négatif d'une autre cellule) on augmente la tension du courant produit, tandis qu'en les connectant en parallèle (tous les pôles positifs sont connectés ensemble et tous les pôles négatifs sont connectés ensemble) on augmente l'intensité du courant. Le panneau solaire sert de support physique aux cellules solaires, comporte les circuits électriques reliant les cellules entre elles et maintient les cellules dans une plage de température acceptable. Plusieurs panneaux solaires peuvent être reliés entre eux pour former une « aile ». Généralement les panneaux solaires sont articulés et leur orientation peut être modifiée avec un ou deux degrés de liberté. Généralement en modifiant en permanence l'inclinaison des panneaux solaires, on cherche à obtenir selon le cas le maximum d'énergie si on fait en sorte que les rayons solaires frappent à la perpendiculaire le panneau. Mais cette facilité peut être également utilisée pour diminuer l'angle d'incidence des rayons solaires afin de limiter la montée en température ou adapter la production de courant à une demande plus faible (l'énergie électrique produite décroit comme le cosinus de l'angle d'incidence des rayons solaires). Sur une sonde spinnée, les panneaux solaires tapissent le corps de forme cylindrique et la moitié est à l'ombre tandis que la majorité des cellules ne reçoivent pas le Soleil sous un angle optimal4.

Au niveau de l'orbite terrestre l'énergie électrique théoriquement disponible est de 1,371 W/m2 dont 50 % peut être transformé en énergie électrique avec les cellules solaires les plus avancées. Abondante au niveau des planètes intérieures, la quantité d'énergie disponible est inversement proportionnelle au carré de la distance au Soleil. C'est ainsi qu'une sonde comme Juno envoyée en orbite autour de Jupiter cinq fois plus éloignée du Soleil que la Terre reçoit 25 (5×5) fois moins d'énergie solaire qu'au niveau de la Terre. La NASA a néanmoins choisi d'équiper cette sonde avec des panneaux solaires qui grâce à leur surface (45 m2 de cellules solaires) et leur technologie avancée parviennent dans ces conditions à fournir 428 watts (et 15 kW au niveau de l'orbite terrestre). Mais à cette distance du Soleil le recours au RTG est plus fréquent4.

Les performances des panneaux solaires d'une sonde spatiale se dégradent sous l'action de plusieurs phénomènes. L'énergie reçue par le panneau solaire qui n'est pas convertie en énergie électrique est en partie réfléchie et en partie convertie en chaleur ce qui augmente la température des cellules. Lorsque sa température augmente la cellule solaire produit un courant de plus fort voltage mais l'ampérage diminue ainsi que la puissance produite (W=V×I). Cette diminution de la performance globale est de 1 % par degré Celsius pour les cellules en silicium et de 0,5 % pour les cellules en GaAs. Par ailleurs quelques centaines d'heures après son déploiement, la performance d'un panneau solaire diminue de 1 % du fait des changements chimiques générés par la lumière. Enfin le facteur qui produit le plus de dommage, est l'action des particules énergétiques produites par le vent solaire ou les tempêtes solaires qui endommagent progressivement la structure cristalline. C'est ainsi que les panneaux solaires de la sonde Magellan, placée en orbite autour de Vénus, ont perdu les deux tiers de leur capacité au cours de leur vie opérationnelle. Cette dégradation progressive est prise en compte dans le dimensionnement des panneaux solaires au moment de la conception de la sonde spatiale4.
Sources énergie primaire de quelques sondes spatiales Sonde spatiale Destination Date lancement Source énergie primaire Puissance Autres caractéristiques Remarques
Cassini Saturne 1997 3 × générateurs à radioisotope 885 watts
Huygens Titan 1997 Batteries Li SO2 1 600 watts-heures Durée de vie opérationnelle quelques heures Vaisseau mère : Cassini
Mars Global Surveyor Mars 1996 Panneaux solaires Si GaAs 1 000 watts Orientable avec 2 degrés de liberté
MESSENGER Mercure 2004 Panneaux solaires AsGa / Ge 450 watts Orientable avec 1 degré de liberté
70 % de la surface des panneaux solaires recouverts de réflecteurs
Juno Jupiter 2011 Panneaux solaires 450 watts Panneau fixe, surface des cellules : 45 m2
Le générateur thermoélectrique à radioisotope
RTG de New Horizons.

Lorsque l'énergie solaire devient trop faible du fait de l'éloignement du Soleil un ou plusieurs générateur thermoélectrique à radioisotope remplace les panneaux solaires pour la production d'électricité. Ce générateur électrique produit de l'électricité à partir de la chaleur dégagée par la désintégration radioactive de matériaux riches en un ou plusieurs radioisotopes, généralement du plutonium 238 sous forme de dioxyde de plutonium 238PuO2. La chaleur est convertie en électricité par l'intermédiaire de thermocouples. L'efficacité énergétique est réduite : moins de 10 % de la chaleur produite est convertie en électricité et le reste doit être évacuée par des radiateurs. Pour améliorer ces performances, les recherches actuelles s'orientent vers des convertisseurs thermoïoniques et des générateurs Stirling à radioisotope, qui pourraient multiplier le rendement global par quatre mais imposeraient des pièces mécaniques en mouvement susceptibles de se bloquer avec le temps. Le générateur thermoélectrique à radioisotope est particulièrement bien adapté à la production d'une alimentation électrique stable, sur une longue durée requise pour les instruments embarqués dans les sondes interplanétaires. Ainsi, le générateur embarqué sur la sonde New Horizons est capable de fournir une alimentation électrique stable de 200 W sur plus de 50 ans. Cependant la présence de plutonium 238 dans un engin susceptible d'être victime d'un échec du lanceur, suscite de fortes craintes dans une partie de l'opinion publique malgré des dispositifs de protection (blindage) qui se sont révélés en pratique efficaces.

Les sondes spatiales lancées vers Jupiter ou au-delà comme Voyager 1, Cassini ou New Horizons utilisent pour leur alimentation électrique des générateurs thermoélectriques à radioisotope. Toutefois, grâce aux rendements croissants des cellules solaires, les deux dernières sondes spatiales développées pour l'exploration de Jupiter - Juno et JUICE ont recours à des panneaux solaires qui sont toutefois de très grande taille (60 m2 pour Juno). Ces générateurs ont été également utilisés sur deux engins lancés vers la surface de Mars - Viking 1 et 2 et le rover Curiosity car ils permettent de s'affranchir du cycle jour/nuit et sont insensibles aux dépôts de poussière. Les générateurs fournissent des puissances modestes : 100 W (45 kg) pour Curiosity, 300 W (~56 kg) pour les sondes spatiales américaines en service au début du XXIe siècle. Pour répondre à leur besoins électriques certaines sondes embarquent jusqu'à trois générateurs (Cassini, Voyager).
Les batteries
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Contrôle d'orientation
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Propulsion
Tuyères de la propulsion principale de l'orbiteur Cassini.

La sonde spatiale pour remplir sa mission a besoin d'un système de propulsion. Celui-ci peut remplir plusieurs rôles qui dépendent des objectifs de la mission et de certains choix d'architecture de la sonde spatiale :

mise en orbite autour de la planète à étudier (orbiteur) ;
corrections de trajectoire ;
désaturation des roues de réaction si la sonde spatiale a recours à ce système pour contrôler son orientation ;
contrôle de l'orientation en l'absence de roues de réaction ;
contrôle du vecteur vitesse lorsque la propulsion principale est utilisée.

Ces différents types d'utilisations nécessitent des propulseurs aux caractéristiques très différentes (poussée, nombre de mises à feu, durée). Aussi la sonde spatiale dispose généralement de plusieurs types de propulseurs pour faire face à ces besoins. De manière relativement classique une sonde spatiale comporte un moteur-fusée principal d'une poussée de plusieurs centaines de Newtons pour la mise en orbite, des grappes de petits propulseurs dont la poussée va de quelques dixièmes à quelques N. pour le contrôle d'orientation et des propulseurs de quelques dizaines de Newtons pour les corrections de trajectoire ou d'orbite5.

Il s'agit généralement de moteurs à ergols liquides monoergol brulant de l'hydrazine ou biergols (généralement hydrazine + peroxyde d'hydrogène) qui présentent l'avantage d'être stockables sur de longues durées et d'être hypergoliques (de brûler spontanément sans dispositif de mise à feu). Ces ergols sont généralement mis sous pression par de l'hélium lui-même stocké dans des réservoirs sous haute pression. On trouve également plus rarement des petits propulseurs à gaz froid (utilisés pour éviter une pollution des instruments ou des échantillons recueillis, des moteurs ioniques (démonstrateur Deep Space 1, Dawn) qui nécessitent une architecture de mission adaptée et des moteurs à propergols solides (pour l'insertion en orbite) utilisés au début de l'ère spatiale (atterrisseurs lunaires du programme Surveyor)5.
Systèmes de propulsion, caractéristiques et domaines d'utilisation Type propulsion Utilisation Poussée Impulsion spécifique Autre caractéristique
Insertion en orbite Correction trajectoire
correction d'orbite Contrôle d'attitude
Propulseur à gaz froid X 0,05-20 N. 50-170
Propergol solide X 50- N. 280-310 Utilisable une seule fois
Propulsion à ergols liquides
Monoergol hydrazine catalytique X X 220-240 N. 0,5-2500
Monoergol hydrazine à surchauffe X X 280-300 N. 0,05-0,5
Diergol (monométhylhydrazine et peroxyde d'azote) X X X 220-240 N. 5-500
Diergol (hydrazine et peroxyde d'azote) X X X 280-340 N. 5-500
Les télécommunications
Antenne grand gain de l'orbiteur martien MAVEN.

Le système de télécommunications d'une sonde spatiale est chargée des échanges de données entre celle-ci et les stations à Terre. Ceux-ci comprennent dans le sens sonde spatiale- Terre les données télémétriques fournies périodiquement qui permettent de surveiller l'état de l'engin spatial ainsi que les données recueillies par les instruments scientifiques qui concrétisent les résultats de la mission. Dans le sens Terre- sonde spatiale transitent les instructions données à la sonde ainsi que d'éventuelles mises à jour logicielles. Les caractéristiques du système de télécommunication dépendent de la distance entre la sonde spatiale et la Terre, de la quantité d'énergie disponible, de la masse de la sonde. Le composant le plus visible du système est l'antenne parabolique grand gain. Plus le diamètre de cette antenne est élevé plus le faisceau radio émis peut être concentré et le débit est important ce qui est vital lorsque la distance avec la Terre entraine une forte baisse du débit. L'antenne peut être fixe ou orientable pour permettre de la pointer vers la Terre de manière indépendante de l'orientation retenue pour la sonde souvent contrainte par la direction du Soleil (production d'énergie) ou par rapport à l'objet étudié (caméras…)6.

Pour que la liaison radio fonctionne il faut que le faisceau radio émis par l'antenne grand gain soit pointé précisément vers la Terre. La sonde spatiale dispose toujours par ailleurs d'antennes à faible gain omnidirectionnelles qui ne permettent qu'un débit de données très faible mais ne nécessitent aucun pointage. Ces antennes sont mises en œuvre à faible distance de la Terre mais elles permettent surtout de maintenir la liaison radio en cas d'échec de problème de pointage de l'antenne grand gain par exemple lorsque la sonde spatiale ne parvient plus à maintenir son orientation à la suite d'une défaillance de son calculateur ou de son système de contrôle d'attitude. Il existe également des antennes aux caractéristiques intermédiaires dites moyen gain qui émettent un faisceau large de 20 à 30° avec des débits moyens. L'émetteur radio émet en bande S, X ou Ka6.
La navigation
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L'autonomie
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Les instruments scientifiques

La raison d'être des sondes interplanétaires est d'effectuer des investigations scientifiques. Celles-ci nécessitent l'emport d'instruments scientifiques qui constituent la charge utile de la sonde.
L'analyse du rayonnement électromagnétique au cœur de l'instrumentation scientifique
Spectre électromagnétique continu.
Exemple de spectre présentant des raies d'émission.
Exemple de spectre présentant des raies d'absorption.

La majorité des instruments scientifiques embarqués à bord d'une sonde spatiale en particulier à bord d'un orbiteur repose sur l'analyse du rayonnement électromagnétique émis par les objets observés. Ces instruments sont par exemple les caméras, spectromètres, radars. Ils exploitent le fait que la matière dans tous ses états (gaz, solide…) émet des rayonnements qui constituent une signature permettant d'identifier et de quantifier ses composants (molécules ou à défaut type d'atome). En effet l'espace est en permanence traversé par le rayonnement électromagnétique produit par les objets célestes (étoiles, planètes) mais également résultant d'événements passés (explosion d'étoile, Big Bang…). Ce rayonnement est plus ou moins énergétique (des ondes radio les moins énergétiques aux rayons gamma en passant par le rayonnement micro-ondes, infrarouge, la lumière visible, l'ultraviolet et les rayons X) selon le phénomène qui lui a donné naissance. La matière interagit avec ce rayonnement : selon la longueur d'onde du rayonnement incident elle peut absorber ce rayonnement (raies d'absorption) ou elle peut le réémettre avec une intensité plus forte dans d'autres longueurs d'onde (raies d'émission). Le phénomène de la fluorescence dans laquelle un matériau est frappé par un rayonnement non visible et réémet dans le rayonnement visible est le cas le plus vulgarisé7.
Méthodes d'observation

Les instruments sont rangés dans 4 grandes catégories en fonction de la méthode d'observation utilisée8 :

Télédétection / Observation directe

La télédétection est l'observation d'un objet à distance. Les caméras permettent d'obtenir par cette méthode une image d'un objet lointain et un spectromètre mesure les longueurs d'onde du rayonnement émis par cet objet.
L'observation directe ou in situ est la mesure de phénomènes au contact des capteurs de l'instrument : un magnétomètre mesure le champ magnétique au voisinage immédiat de l'instrument et un détecteur de poussières mesure les particules qui viennent frapper directement son capteur.

Instrument passif / actif

Les instruments qui effectuent des observations directes comme ceux qui fonctionnent par télédétection sont soit passifs soit actifs.

Un instrument actif utilise de l'énergie pour sonder un objet ; c'est par exemple le cas d'un radar qui émet des ondes radio qui sont réfléchies par l'objet étudié ; ces dernières sont alors analysées. C'est également le cas du spectromètre à rayons X à particule alpha qui émet des particules de grande énergie à partir d'une source radioactive. Ces dernières viennent frapper l'objet mis à son contact (une roche) et l'instrument analyse les rayons X renvoyés par l'objet.
Un instrument passif se contente d'observer ce qui est déjà là sans fournir d'énergie pour sonder l'objet. C'est le cas d'une caméra sauf si un spot lumineux vient éclairer l'objet (cas de la caméra embarquée sur Huygens).

Les catégories d'instrument scientifiques
Caméras et télescopes…
Caméra haute résolution HiRISE de l'orbiteur martien MRO.
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Radars
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Radiomètre et scattéromètre
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Spectromètre, spectrographe et spectroscope
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Spectromètre de masse
SAM embarqué sur le rover Curiosity est le spectromètre de masse le plus sophistiqué embarque jusque là sur une sonde spatiale.

Certaines molécules, comme l'azote ou l'argon interagissent peu avec le rayonnement électromagnétique. Les molécules lourdes au contraire interagissent de manière complexe avec des émissions réparties sur toute la bande spectrale ce qui rend difficile leur interprétation et l'identification de la molécule d'origine. Le spectromètre de masse est un instrument utilisé pour identifier et quantifier les molécules de ce type. C'est un instrument qui est également bien adapté aux cas où la densité des molécules est faible9. Le spectromètre de masse fonctionne au contact de la matière utilisée ce qui limite son utilisation aux sondes atmosphériques et aux engins qui se posent à la surface des objets célestes étudiés (atterrisseur, rover). Son fonctionnement repose sur la mesure de la masse des molécules. Différentes techniques peuvent être utilisées. Après avoir été ionisé le matériau à analyser passe dans un détecteur qui peut être un analyseur quadripolaire, (analyse de la trajectoire dans un champ magnétique) ou un système de mesure de vitesse, etc.
Spectromètre à rayons X
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Magnétomètre
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Détecteur d'ondes radio et plasma
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Détecteur de poussière
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Détecteur de particules chargées
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Déroulement d'une mission
Lancement
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Transit
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Phase opérationnelle
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Sondes spatiales ayant donné lieu à des premières technologiques ou scientifiques
Article détaillé : Liste des sondes spatiales.

Le tableau récapitulatif ci-dessous est une synthèse des missions de sondes spatiales ayant abouti à une avancée majeure sur le plan technique ou scientifique.
Mission Lancement Type Destination principale Principales réalisations
Drapeau de l'URSS Luna 2 ou Lunik 2 1959 Lune Premier objet artificiel entré en collision avec un autre corps du Système solaire.
Drapeau des États-Unis Pioneer 1 1958 Espace interplanétaire Première sonde spatiale américaine ayant réussi sa mission
Drapeau de l'URSS Luna 3 1959 Orbiteur Lune Première sonde spatiale soviétique ayant réussi sa mission
Premières photos de la face cachée de la Lune.
Drapeau des États-Unis Mariner 2 1962 Survol Vénus Première sonde spatiale stabilisée trois axes
Premier survol réussi de Vénus.
Drapeau des États-Unis Mariner 4 1964 Survol Mars Premier survol réussi de Mars.
Drapeau des États-Unis Surveyor 1 1966 Atterrisseur Lune Premier atterrissage en douceur sur un autre corps céleste.
Drapeau de l'URSSVenera 7 1970 Orbiteur Vénus Premier atterrissage en douceur sur le sol de Vénus.
Drapeau de l'URSSLuna 16 1970 Mission de retour d'échantillon Lune Première mission de retour d'échantillon
Drapeau de l'URSSLuna 17 1970 Rover Lune Premier rover télécommandé sur le sol d'un autre corps céleste
Drapeau de l'URSSMars 3 1971 Atterrisseur Mars Premier atterrissage en douceur d'une sonde spatiale sur Mars
Drapeau des États-Unis Mariner 10 1973 Survol Mercure Premier survol réussi de Mercure.
Première utilisation de l'assistance gravitationnelle d'une planète pour modifier la vitesse et la trajectoire d'une sonde spatiale.
Drapeau des États-Unis Pioneer 10 1972 Survol Planètes externes Première traversée de la ceinture d'astéroïdes
Premier survol de Jupiter
Première utilisation d'un générateur thermoélectrique à radioisotope
Drapeau des États-Unis Pioneer 11 1973 Survol Planètes externes Premier survol de Saturne
Drapeau des États-Unis Viking 1 et 2 1975 Atterrisseur Mars Première analyse détaillée in situ du sol martien
Première mise en œuvre d'une technique d'atterrissage contrôlée et de précision
Drapeau des États-Unis Voyager 1 & 2 1977 Survol Jupiter et Saturne, Uranus et Neptune (Voyager 2) Première observation des anneaux de Jupiter
Découverte du volcanisme d'Io
Découverte de la structure de la surface d'Europe
Composition de l'atmosphère de Titan
Structure des anneaux de Saturne
Premier survol de Titan (Voyager 1)
Premier (et seul en 2016) survol de Uranus et Neptune (Voyager 2)
Drapeau de l'URSS Vega 1 1984 Survol Vénus Première utilisation de ballons pour sonder l'atmosphère d'une autre planète
EuropeGiotto 1985 Survol Comète de Halley Premier survol du noyau d'une comète
Première mission interplanétaire de l'Agence spatiale européenne
Drapeau des États-UnisGalileo 1989 Orbiteur Jupiter et ses satellites Étude de l'atmosphère de Jupiter
Étude du volcanisme de Io
Première sonde atmosphérique dans l'atmosphère de Jupiter
Premier survol d'un astéroïde Gaspra (1991)
Drapeau des États-UnisMagellan 1989 Orbiteur Vénus Cartographie détaillée de la surface de Véhus avec une résolution élevée
Première utilisation d'un radar à synthèse d'ouverture pour cartographier une planète
Drapeau des États-Unis Mars Global Surveyor 1996 Orbiteur Mars Première utilisation de la technique de l'aérofreinage pour se placer en orbite autour d'une autre planète.
Drapeau des États-Unis Cassini-Huygens 1997 Orbiteur Saturne et Titan Analyse des atmosphères de Titan et de Saturne
Étude détaillée des satellites de Saturne
Étude détaillée des anneaux de Saturne
Huygens réalise la première analyse in situ de l'atmosphère de la lune Titan et effectue les premières photos de son sol.
Drapeau des États-UnisStardust 1999 Mission de retour d'échantillon Comète Wild Premier retour d'échantillon d'une comète sur Terre (2011)
Drapeau des États-Unis Near 2000 Orbiteur Éros Premier atterrissage en douceur sur un astéroïde
Drapeau des États-Unis 2001 Mars Odyssey 2001 Orbiteur Mars Découverte de grandes quantités d'eau sur Mars
Drapeau des États-Unis Genesis 2001 Mission de retour d'échantillon Point de Lagrange L1 du système Soleil-Terre Premier échantillon de vent solaire
Première sonde spatiale ayant ramené un échantillon de la matière d'au-delà de la Lune.
Drapeau des États-Unis Spirit 2003 Rover Mars Premier rover autonome sur le sol d'une autre planète.
Drapeau des États-UnisMESSENGER 2004 Orbiteur Mercure (planète) Première mise en orbite autour de Mercure (2011)
Europe Rosetta 2004 Orbiteur et Atterrisseur Comète Tchourioumov-Guerassimenko Première orbiteur autour d'une comète (2014)
Premier atterrisseur sur le sol d'une comète
Drapeau des États-Unis Deep impact 2005 Tempel 1 Survol Première utilisation d'un impacteur pour analyser le sol d'un autre corps céleste.
Drapeau du JaponHayabusa 2005 Mission de retour d'échantillon Itokawa Premier échantillon de sol d'un astéroïde ramené sur Terre
Drapeau des États-UnisNew Horizons 2006 Survol Pluton et son satellite Charon Premier survol de Pluton et de Charon (2015)
Drapeau des États-Unis Phoenix 2007 Atterrisseur Mars Première analyse in situ du sol des pôles martiens
Drapeau de la République populaire de Chine Chang'e 1 2007 Orbiteur Lune Orbiteur. Première sonde spatiale chinoise
Drapeau des États-UnisDawn 2011 Orbiteur Vesta, Cérès Première sonde spatiale à étudier Cérès et Vesta
Première utilisation de moteurs ioniques pour une mission scientifique interplanétaire
Première sonde spatiale à s'insérer successivement autour de deux corps célestes
Record capacité propulsion (delta-V > 10 km/s)
Drapeau de l'Inde Chandrayaan-1 2008 Orbiteur Lune Orbiteur. Première sonde spatiale indienne
Drapeau des États-UnisJuno 2011 Orbiteur Jupiter Première sonde spatiale à destination d'une planète externe utilisant des panneaux solaires
Drapeau des États-UnisMars Science Laboratory 2011 Rover Mars Recours à une technique d'atterrissage de grande précision
Masse record d'instrumentation scientifique sur le sol d'une autre planète
Première utilisation d'un RTG sur un rover
Missions en cours ou en développement
Mission Statut Lancement Destination Type Principales caractéristiques
Drapeau des États-Unis Cassini-Huygens En cours 1997 Saturne et ses lunes Orbiteur et Atterrisseur
Drapeau des États-Unis 2001 Mars Odyssey En cours 2001 Mars Orbiteur
Drapeau des États-UnisMars Exploration Rover (Opportunity) En cours 2003 Mars Rover
EuropeMars Express En cours 2003 Mars Orbiteur
Europe Rosetta En cours 2004 Comète Tchourioumov-Guerassimenko Orbiteur et Atterrisseur
Drapeau des États-Unis Mars Reconnaissance Orbiter En cours 2005 Mars Orbiteur
Drapeau des États-Unis New Horizons En cours 2006 Pluton et ses lunes Survol
Drapeau des États-Unis Dawn En cours 2007 Astéroïdes Vesta et Cérès Orbiteur
Drapeau des États-Unis Lunar Reconnaissance Orbiter En cours 2009 Lune Orbiteur
Drapeau du Japon Akatsuki (PLANET C) En cours 2010 Vénus Orbiteur
Drapeau des États-Unis Mars Science Laboratory En cours 2011 Mars Rover
Drapeau des États-Unis Juno En cours 2011 Jupiter Orbiteur
Drapeau des États-Unis MAVEN En cours 2013 Mars Orbiteur
Drapeau de l'Inde Mars Orbiter Mission En cours 2013 Mars Orbiteur
Drapeau du Japon Hayabusa 2 En cours 2014 Ryugu retour d'échantillon
Europe ExoMars Trace Gas Orbiter En cours 2016 Mars Orbiteur
Europe Schiaparelli En cours 2016 Mars Atterrisseur
Drapeau des États-Unis OSIRIS-REx En développement 2016 retour d'échantillon
Europe Drapeau du JaponBepiColombo En développement 2017 Mercure Orbiteur
Drapeau de la République populaire de Chine Chang'e 5 En développement 2017 Lune retour d'échantillon
Drapeau des États-Unis InSight En développement 2018 Mars Atterrisseur
Europe Rover ExoMars En développement 2018 Mars Rover
Drapeau de l'Inde Chandrayaan-2 En développement 2018 Lune Orbiteur et Rover
Drapeau de la République populaire de ChineChang'e 4 En développement 2018 Lune Atterrisseur et Rover
Drapeau du Japon SLIM En développement 2019 Lune Atterrisseur
Drapeau des États-Unis Mars 2020 En développement 2020 Mars Rover
Drapeau de la Russie Luna-Glob En projet 2020 Lune Orbiteur
Drapeau de l'Inde Mangalyaan 2 En projet 2020 Lune Orbiteur, Atterrisseur et Rover
Drapeau de l'Inde Venus orbiter mission En projet 2020 Lune Orbiteur
Drapeau des États-Unis Mars 2022 orbiter En projet 2022 Mars Orbiteur Satellite de télécommunications
Europe JUICE En développement 2022 Europe , Ganymède Orbiteur
Drapeau du Japon MMX En projet 2022 Phobos et Deimos Orbiteur
Drapeau de la RussieVenera‑D En projet 2024 Lune Orbiteur, ballons et atterrisseur
Drapeau des États-Unis Europa Clipper En projet 202x Europe Orbiteur
Notes et références
Notes

↑ Pour parvenir à lancer une sonde spatiale vers une planète externe il faut que la vitesse de départ soit très importante : il faut s'extraire presque complètement du puits gravitationnel du système solaire et il faut aller vite pour que le temps de temps de transit ne soit pas trop long. Le lanceur sera d'autant plus important que la masse de la sonde sera réduite. L'ergol nécessaire à une mise en orbite représente facilement la moitié de la masse d'une sonde. Dans le cas d'une sonde lancée vers une planète extérieure il faut encore plus d'ergols car la vitesse à l'arrivée est plus élevée.

Références

↑ « Guide normatif simplifié » [archive], sur CNES, CNES,‎ 19 novembre 2013.
↑ Dave Doody, op. cit. p. 243-246.
↑ a, b, c, d, e, f et g (en) « Basics of Space Flight - Chapter 9. Spacecraft Classification » [archive], sur NASA/JPL (consulté le 17 novembre 2013).
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↑ a et b (en) « Basics of Space Flight - Chapter 11. Typical Onboard Systems CONTINUED » [archive], sur NASA/JPL (consulté le 17 août 2013).
↑ a et b (en) « Basics of Space Flight - Chapter 11. Typical Onboard Systems - Telecommunications Subsystems » [archive], sur NASA/JPL (consulté le 17 août 2013).
↑ Space Invaders : how robotics spacecraft explore the solar system, p. 118-122.
↑ Dave Doody, op. cit. p. 183-184.
↑ (en) Sarah Hörst, « Probing Titan's Atmosphere » [archive], The Planetary Society,‎ 26 août 2013.

Bibliographie

Document utilisé pour la rédaction de l’article : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

(en) Graham Swinerd, How spacraft fly : spaceflight without formulae, Springer Praxis, 2008 (ISBN 978-0-387-76571-6)
(en) Michel van Pelt, Space Invaders : how robotics spacecraft explore the solar system, Praxis, 2007 (ISBN 978-0-387-33232-1)Document utilisé pour la rédaction de l’article
Philippe Couillard, Lanceurs et satellites, Cépaduès, 2005 (ISBN 2-8542-8662-6)
(en) Peter W. Fortescue, John Stark et Graham Swinerd, Spacecraft systems engineering, New York, J. Wiley, 2003, 678 p. (ISBN 978-0-470-85102-9 et 978-0-471-61951-2, OCLC 50479241)
(en) Michael D Griffin et James R French, Space Vehicle Design 2e édition, AIAA Education series, 2001 (ISBN 978-1-56347-539-9)
(en) George P Sutton et Oscar Biblarz, Rocket Propulsion Elements 8e édition, Wiley, 2010 (ISBN 978-0-470-08024-5)
(en) Dave Doody, Deep Space Craft : an overview of Interplenetary flight, Springer Praxis, 2009 (ISBN 978-3-540-89509-1)Document utilisé pour la rédaction de l’article
(en) Andrew J. Ball, James R.C. Garry, Ralph D. Lorenz et Viktor V. Kerzhanovichl, Planetary Landers and entry Probes, Cambridge University Press, 2007 (ISBN 978-0-521-12958-9)
(en) Miguel R. Aguirre, Introduction to Space Systems - Design and synthesis, Springer Space Technology Library, 2013 (ISBN 978-1-4614-3757-4)
(en) Asif A Siddiqui, Deep Space Chronicle : A Chronology of Deep Space and Planetary Probes 1958-2000 (SP-2002-4524), NASA, 2002 (lire en ligne)

Tribunal d'opinion
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Un tribunal d'opinion est une assemblée délibérative dans laquelle des personnalités dénoncent sous une forme juridique des actes qu'elles estiment répréhensibles, en particulier par rapport au droit international. Des juristes, bénévoles ou non, remettent des avis consultatifs au jury qui dirige et médiatise le « procès ». Les sentences prononcées ne peuvent prendre effet mais les avis émis se veulent basés sur la législation réelle et sont remis aux autorités. Le terme est fréquemment utilisé en Belgique[réf. nécessaire] . Il l'est aussi par l'UNICEF1.

Bertrand Russell et Jean-Paul Sartre sont à l'initiative du premier tribunal d'opinion, le Tribunal Russell, afin de juger « les crimes de guerre des États-Unis » au Vietnam.

Le tribunal d'opinion le plus célèbre est sans doute le Tribunal permanent des Peuples, né à Bologne en juin 1979 à l'initiative du sénateur et théoricien italien Lelio Basso2. Il s’appuie sur la déclaration universelle des droits des peuples (Alger, 1976) et sur tous les instruments de droit international[réf. souhaitée]. Il peut s'appuyer également sur la Déclaration sur les droits des peuples autochtones adoptée par l'ONU3 et la Déclaration Universelle des Droits Collectifs des Peuples adoptée à Barcelone par l'Assemblée Générale de la “Conférence des Nations sans État d'Europe” (CONSEU). Ce tribunal s’est penché sur le Sahara occidental, l’Argentine, l’Érythrée, les Philippines, le Salvador, l’Afghanistan, le Timor-Oriental, le Zaïre, le Guatemala4, le génocide arménien, l’intervention des États-Unis au Nicaragua, l’Amazonie brésilienne, le Tibet, etc. Dans certains cas (Amérique centrale, Afghanistan, Pakistan…), des commissions d’enquête se sont rendues sur place5.

En 2004 a été fondé le Tribunal de Bruxelles6 pour le Tribunal mondial sur l'Irak qui a tenu des sessions entre novembre 2003 à Londres et mars 2005 à Istanbul7.
Exemples de sessions de tribunaux d'opinion

1982 : Tribunal Russell sur le Congo, à Rotterdam

1988, 13e TPP à Berlin : La politique du FMI et de la Banque mondiale I

1994, 14e TPP à Madrid : La politique du FMI et de la Banque mondiale, 2e procès

1995, 22e TPP à Berlin : le droit d'asile en Europe

5 - 8 novembre 2004, 32e TPP à Paris : "LES VIOLATIONS DES DROITS DE L’HOMME EN ALGERIE (1992-2004)"8.

17 - 19 janvier 2008 (hors TPP) : Accusation de l’État belge pour le traitement qu’il réserve à des centaines d’enfants innocents dans les centres fermés pour étrangers. Il fut répondu à la question : l’enfermement d’enfants dans les centres fermés pour étrangers constitue-t-il une violation de la Convention relative aux droits de l’enfant du 20 novembre 1989 ou d’autres dispositions en matière de droits fondamentaux ? Tribunal présidé par Jaap Doek, président du Comité des droits de l'enfant des Nations unies jusqu'en février 20079. Ce tribunal d'opinion a reçu le prix Lydia Chagoll 200810

21 - 23 juillet 2008, 33e TPP à Bogotá : "Les entreprises transnationales et les crimes contre l'humanité". Cette audition a été la dernière, après quatre séances préliminaires, dont le début eu lieu à Berne (Suisse) au mois novembre 2005. Audition présidée par le prix Nobel de la Paix Adolfo Pérez Esquivel11.

15 au 17 septembre 2008 (hors TPP) : «LA VIOLATION DE DROITS HUMAINS EN COLOMBIE, UN CRIME DE L’ÉTAT» au Parlement européen11

En mars 2009, a été lancé le Tribunal Russell sur la Palestine.

En 2009, le Tribunal International Agent Orange s'est donné comme objectif, en mai 2009, d'alerter l'opinion mondiale sur le sort des victimes vietnamienne de l'agent orange déversé sur le Vietnam durant la Guerre du Vietnam, après le refus de la Cour Suprême des États-Unis d'Amérique de valider leurs plaintes12.

Voir aussi

La catégorie:Tribunal d'opinion de Wikipédia.
La Fondation Lelio Basso et les sentences du Tribunal permanent des Peuples

exemple de Tribunal d'opinion, le TPP

Notes et références

↑ http://www.lacode.be/pour-l-interdiction-de-l.html [archive]
↑ http://www.internazionaleleliobasso.it/index.php?op=6 [archive]
↑ FAQ sur cette déclaration [archive]
↑ http://www.alternatives.ca/article1143.html [archive]
↑ http://base.d-p-h.info/fr/fiches/premierdph/fiche-premierdph-1517.html [archive]
↑ http://www.brusselstribunal.org/ [archive]
↑ http://web.archive.org/web/*/http://www.worldtribunal.org/
↑ http://www.algerie-tpp.org/algerie_tpp.htm [archive]
↑ page d'explication du tribunal [archive] - acte d'accusation [archive] - Jugement rendu par le président du jury et six juges [archive]
↑ http://www.levif.be/belga/generale/78-6-74124/le-prix-lydia-chagoll-2008-attribue-au---034-tribunal-d--039-opinion--034-.html [archive]
↑ a et b michelcollon [archive]
↑ Compte-rendu et photos [archive]

Processus de Paix des secouristes de la république de l'Olivier.

Je crois qu'à l'avenir, plus personne ne pourra recréer des bulles d'exclusions...
Pour cela, je ne peux me permettre de mettre à l'écart tout individu(e) et "État".

Je ne suis qu'une femme ou un homme humble qui en vous adressant ces ces vers,
espère qu'il puisse vous conduire vers l'expérience, le travail et la communauté...
La solitude augmente ou diminue le nervosité... Cela s'appelle le malheur...

Alors par décision, on recherche à se tranquilliser et remettre la balance sur le zéro;
alors par construction, on décèle la notion d'une fragile tolérance:
Celle d'insulter !

Par Yahvé, cela est une horreur et une erreur...

La République de l'Olivier dit :
"Oui à la gréve, Non à l'Esclavage..."
la constitution rajoute :
"Oui à la Bibliothèque et Non à la Faim."
et le peuple doit rajouter :
"Oui à l'écoute et Non aux viols physiques et moraux."

Alors le Novice du Secourisme prends en charge sa nouvelle fonction autre qu'un service
militaire mais basé aussi sur la protection du Bien et du Corps.

"Je suis Y'becca"

Ecrit de
TAY
La chouette effraie.

Weddell Seal Science
A blog about some of the Antarctica Weddell seal population study field research work and outreach efforts during the Weddell seal pupping season in the Erebus Bay region of Antarctica's Ross Sea. Weddell seal images & recordings obtained under NMFS Permit Numbers 1032-1917 & 17236. More information at http://WeddellSealScience.com

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02 October 2016
2016 Austral Springtime In Antarctica: Meet the Field Team!

Spring in Antarctica. It's that time of year when we start up the field blog for the upcoming months as Weddell seals return to their historic pupping colonies to give birth and mate in Erebus Bay of Antarctica's Ross Sea. The arriving Weddell seals will swim far under the sea ice to access their pupping colonies where they will give birth and raise their pups.

Twoseals_uwcrackTwo Weddell seals share a breathing crack at Big Razorback Island Weddell seal colony.

It's also the time when the National Science Foundation funded 2016 Weddell seal population project field team returns to the ice to study this vital population of Weddell seal moms and pups. The project is supported by the U.S. Antarctic Program.

WmLinkKiss
William Link's Viral Photo of Weddell Mom and Pup.

The 2016 Antarctica Field Team Heads To Antarctica!

Crew CDC good
The 2016 Antarctic Field Crew receives their ECW (extreme cold weather) gear in Christchurch, New Zealand. The 2016 field team from left to right: Kaitlin MacDonald, Ben Turnock, James Waxe, Jamie Brusa, Laura McDuffie, and Terrill Paterson.


Following are brief bios of each of the 2016 members of the Weddell seal population study Antarctica field team, and the study's Principal Investigators.

Terrill Paterson:

Terrill is a current Ph.D. student being advised by Jay Rotella and Robert Garrott. This season is Terrill’s fourth season on the ice, and he is looking forward to training the next Ph.D. student, Jamie Brusa. He received his BS in Geology and BS in Mathematics from the University of Montana, his MS in Geosciences from the University of Texas, and his MS in Statistics from Montana State University. Terrill is lucky to be married to Lindsay Hall, a middle-school science teacher at Sacajawea Middle School in Bozeman, Montana, and is the proud father of a eighteenth-month old boy, Aiden Fox Paterson. He is also the proud father of two excellent dogs.

Kaitlin MacDonald:

Kaitlin Macdonald is a current M.S. student being advised by Jay Rotella and Robert Garrott and a project co-leader with Terrill for the field crew. She has worked on Montana State University research projects since 2012 and joined the Weddell seal project in 2014 and is now in her 3rd year on the Weddell seal project. Kaitlin has also done field work with mountain ungulates and small mammals. She received her B.A. in Environmental Studies and her B.S. in Economics from Montana State University in 2010.

James Waxe:

James Waxe is a technician with extensive wildlife research and professional hunting experience. He is a Wyoming native, but has been living in Montana for the past six years. He plans to begin graduate school in the spring of 2017 at Montana State University in Bozeman, working on a Greater Sage-grouse project. He received his BS from Montana State University in Fish and Wildlife Ecology and Management in 2015.

Jamie Brusa:

Jamie Brusa is currently in her first year as a Ph.D student under Jay Rotella and Bob Garrott. She received her B.S. from the University of Illinois in Integrative Biology in 2010 and her M.S. in Coastal Marine and Wetland Studies from Coastal Carolina University in 2012. Her prior research appointments have focused on Florida manatees, bottlenose dolphins, groundwater, and cyanobacteria. She also spent a few years as an NCAA cross country/track & field coach.

Laura McDuffie:

Laura McDuffie graduated from Montana State University in Spring 2015 with a BS in Fish and Wildlife Ecology and Management. She was born and raised in Anchorage, Alaska and enjoys all the outdoor activities Alaska has to offer. She has worked for the Alaska Department of Fish and Game as a technician for several years studying boreal birds and little brown bats. Most recently she was hired by the U.S. Fish and Wildlife Service Migratory Bird Program wherein she studied Rusty Blackbirds, Olive-sided Flycatchers, Solitary Sandpipers, Lesser Yellowlegs and various seabird species within southcentral Alaska.

Ben Turnock:

Originally from Seattle, Ben Turnock moved to Montana and received a BS in wildlife biology at the University of Montana in 2011. He then crossed over the divide, and just completed his MS in Fish and Wildlife Management at Montana State University, working on hoary marmots in the mountains of western Montana. Ben is looking forward to his first season on the ice with all the excitement that comes with it.

The Principal Investigators on the science project are Lead Co-PI Dr. Jay Rotella, Co-PI Dr. Robert Garrott of Montana State University, Ecology Department, and Prof. Emeritus, University of Minnesota, Dr. Donald Siniff.


Jay


Dr. Jay Rotella, Lead Principal Investigator

Jay is a Professor in the Ecology Department at Montana State University and member of the MSU Fish and Wildlife Ecology and Management Program. His work focuses on animal population ecology, modeling and estimation of population parameters, and effects of abiotic and biotic factors on population dynamics. Jay's research includes both basic and applied topics that span from management of wild populations to life-history evolution. Jay received his PhD in Wildlife Biology, University of Idaho, 1990. More on Jay.
Bob
Dr. Robert Garrott, Co-Principal Investigator

Bob is a Professor in the Ecology Department at Montana State University and director of the MSU Fish and Wildlife Ecology and Management Program. His work focuses on the abiotic and biotic ecological processes that influence mammalian populations and communities, in both terrestrial and marine ecosystems, and contributing to basic science as well as applied wildlife management and conservation through collaborations with state and federal natural resource agencies. Bob received his PhD in Wildlife Conservation, University of Minnesota, 1990. More on Bob.

Don


Dr. Donald Siniff, Co-Principal Investigator

Don is a Professor Emeritus in the Department of Ecology, Evolution, and Behavior at the University of Minnesota where his work has centered on the population dynamics of large mammals. Don's research has focused on the population characteristics of three species of Antarctic seals, concentrating on a long-term program on Weddell seals with shorter term studies on the crabeater and leopard seals of the Antarctic. He has also studied sea otters in Alaska and California since 1975. Don received his PhD from the University of Minnesota, 1967. More on Don.

Mary Lynn Price is the project's digital producer, with updates and imaging by many of the 2016 crew members who make this field blog possible!

MLP


Mary Lynn Price, Weddell seal project video specialist

Mary Lynn has been working with the Weddell seal project since 2010 as a public outreach and informal science education video and multimedia producer. Her digital production background includes short format videos for news and science organizations, educational institutions, film festivals, art galleries, and internet projects. She developed and maintains the Weddell Seal Science multimedia web portal, and produces short Weddell project videos for public outreach and informal science education. She has deployed to Antarctica 4 times to produce videos since 2008 when she first participated in an International Polar Year project producing short video portraits of Women Working in Antarctica. More on Mary Lynn.

Pendant des siècles, les Chinois approximaient pi par 3 ; Liu Xin fit la première tentative Chinois connue pour un calcul plus précis de 3,154, mais il n'y a aucune trace détaillant la méthode qu'il utilisa pour obtenir ce chiffre51,52. Dans son travail vers 13053, Zhang Heng compara le cercle céleste au diamètre de la terre, proportionnant le premier comme 736 et le second comme 232, donc calculant pi comme 3,172454. Pendant la période de Zhang, le ratio de 4:3 était donnée pour le calcul de la surface d'un carré par la surface du cercle inscrit et le volume d'un cube et volume de la sphère inscrite devrait aussi être 42:32. En formule, avec D comme diamètre et V comme volume D3:V = 16:9 ou V= 9 16 {\displaystyle {\tfrac {9}{16}}} {\displaystyle {\tfrac {9}{16}}}D3 ; Zhang réalisa que la valeur pour le diamètre dans cette formule était incorrecte, en remarquant la divergence comme valeur prise pour le ratio52,54. Zhang essaya alors de remédier à cela en améliorant la formule avec un additionnel 1 16 {\displaystyle {\tfrac {1}{16}}} {\displaystyle {\tfrac {1}{16}}}D3, donc V= 9 16 {\displaystyle {\tfrac {9}{16}}} {\displaystyle {\tfrac {9}{16}}}D3 + 1 16 {\displaystyle {\tfrac {1}{16}}} {\displaystyle {\tfrac {1}{16}}}D3 = 5 8 {\displaystyle {\tfrac {5}{8}}} {\displaystyle {\tfrac {5}{8}}}D354. Avec le ratio du volume du cube dans la sphère inscrite à 8:5, le ratio impliqué de la surface du cercle is √8:√554,55. À partir de cette formule, Zhang calcula pi comme la racine carrée de 10 (ou approximativement 3,162)16,17,54,55,56. Au cours du IIIe siècle, Liu Hui fit un calcul plus précis avec son algorithme pour π, qui lui permit d'obtenir la valeur 3,1415957. Plus tard, Zu Chongzhi (429-500) approxima pi comme 355 113 {\displaystyle {\tfrac {355}{113}}} {\tfrac {355}{113}} ou 3,141592, le calcul le plus précis pour pi auquel les Anciens Chinois parviendraient58.

Dans sa publication de 120 appelée La Constitution Spirituelle de l'Univers (靈憲, Ling Xian)17, Zhang Heng théorisa que l'univers était comme un œuf « aussi rond qu'une balle d'arbalète » avec les étoiles sur la carcasse et la Terre comme le vitellus central4,59. Cette théorie de l'univers est conguente avec le modèle géocentrique comme opposé au modèle héliocentrique. Bien que les astronomes chinois des anciens États Guerriers (Warring States) (403-221 BCE) Shi Shen et Gan De ont compilé le premier catalogue stellaire de Chine dans le IVe siècle av. J.-C., Zhang n'en a pas moins catalogué 2 500 étoiles qu'il plaça dans la catégorie « éclat brillant » (les Chinois estimaient le total à environ 14 000), et il reconnut 124 constellations17,59. En comparaison, ce catalogue comportait (mettait en avant, featured traduction?) bien plus d'étoiles que les 850 documentée par l'astronome grec Hipparque (c. 190-c.120 BCE) dans son catalogue, et plus que Ptolémée (CE 83-161), qui catalogua plus de 100060. Zhang soutenait la théorie de « l'influence rayonnante » pour expliquer les éclipses solaires et lunaires, une théorie qui fut opposée par Wang Chong (CE 27-97)61. Dans le Ling Xian, Zhang écrivit :

« Le Soleil est comme le feu et la Lune l'eau. Le feu répartit la lumière et l'eau la réfléchit. Donc la clarté de la lune est produite du rayonnement du Soleil, et l'obscurité de la Lune est due à [la lumière] du Soleil étant obscurcie. Le côté face au Soleil est pleinement éclairé, et le côté opposé est foncé. Les planètes [de même que la Lune] possèdent la nature de l'eau et réfléchissent la lumière. La lumière émise par le Soleil n'atteint pas toujours la lune en raison de l'obstruction de la terre elle-même, ceci est appelé 'an-xu', une éclipse lunaire. Quand [un effet similaire] arrive avec une planète [on l'appelle] une occultation (traduction ?) ; quand la Lune passe au travers [de la trajectoire du Soleil], alors il y a une éclipse solaire62. »

Zhang Heng voyait ces phénomènes astronomiques dans des termes surnaturels. Les signes des comètes, des éclipses et des mouvements des corps célestes pouvaient tous être interprétés par lui comme des guides célestes sur comment conduire les affaires d'états17. Les écrivains contemporains ont aussi écrits à propos des éclipses et de la sphéricité des corps célestes. Le théoricien musical et mathématicien Jing Fang (78-37 BCE) écrivit à propos de la forme sphérique du Soleil et de la Lune en discutant des éclipses :

« La Lune et les panètes sont Yin ; ils possèdent forme mais non lumière. De ce fait, il reçoivent seulement quand le Soleil les illuminent. Les précédents maîtres considéraient le Soleil comme rond comme une balle d'arbalète, et ils pensaient que la Lune avait la nature d'un miroir. Certains d'eutre eux reconnaissaient la lune comme une balle (ballon?) aussi. Ces parties de la Lune que le Soleil illumine paraissent claires, les parties qu'il n'illumine pas demeurent (restent?) foncées63. »

La théorie proposée par Zhang et Jing fut soutenue par des scientifiques postérieurs pré-modernes comme Shen Kuo (1031-1095), qui détailla sur le raisonnement de pourquoi le Soleil et la Lune était sphériques64.
Réservoir supplémentaire pour la clepsydre à flux d'entrée

La clepsydre à flux de sortie était un système de mesure du temps utilisé en Chine depuis la dynastie Shang, et certainement par la dynastie Zhou (1122-256 av. J.-C.)65. La clepsydre à flux d'entrée, avec un marquage indicateur sur un flotteur est connu en Chine depuis le début de la dynastie Han en 202 BCE et a remplacé la clepsydre à flux d'entrée65. Les Chinois Han ont remarqué le problème de l'abaissement de la tête de pression du réservoir, qui ralentissait la mesure du temps du système comme on remplissait le réservoir d'entrée65. Zhang Heng fut le premier à trouver une solution au problème, indiqué dans ses écrits de 117, en ajoutant un réservoir de compensation entre le réservoir en le flux d'entrée2,17. Zhang monta aussi deux statuettes d'un immortel chinois et d'un garde céleste sur le haut de la clepsydre d'entrée, les deux devant guider le marqueur d'indications (la flèche) avec leur main gauche et montrer les graduations avec leurs mains droites66. Joseph Needham estime que c'était là peut-être l'ancêtre de tous les mécanismes qui plus tard sonneraient les heures, trouvés dans les horloges mécaniques depuis le VIIIe siècle, mais il note que les figurines en fait ne se déplaçaient pas comme des valets d'horloges et ne sonnaient pas les heures66. Plusieurs résevoirs de compensation ont été ajoutés plus tard aux clepsydres dans la tradition de Zhang Heng. En 610, les ingénieurs Geng Xun et Yuwen Kai de la dynastie Sui (581-618) conçurent une balance romaine à plateau inégal capable de faire des ajustements saisonniers dans la tête de pression du réservoir de compensation, de manière à ce que l'on pût contrôler la valeur du flux d'eau pour différents périodes de jours et de nuits durant l'année67. Zhang metionne aussi un « cou de dragon en jade », qui plus tard signifiait un siphon68. Il décrivit les flotteurs et les marquages d'indication de la clepsydre d'entrée comme les suivants :

« Des vaisseaux de bronze sont faits et placés l'un au-dessus de l'autre à des niveaux différents ; ils sont remplis avec de l'eau pure. Chacun possède à sa base une petite ouverture de la forme d'un « cou de dragon en jade ». L'eau s'écoulant (depuis le haut) entre dans deux récipients d'entrée (alternativement), celui de gauche servant pour la nuit, et celui de droite pour le jour. Sur chacun des couvercles (réservoir d'entrée) il y a de petites statuettes en bronze doré; celui de gauche est un immortel et celui de droite est un policier. Ces figurines guident le marquer d'indications (littéralement « la flèche ») avec leur mains gauches et indiquent les graductions dessus avec leurs mains droites, donnant ainsi le temps68. »

Sphère armillaire à l'énergie hydraulique

Zhang Heng est la première personne connue pour avoir appliqué le pouvoir moteur hydraulique (i.e. en employant une roue à aubes et une clepsydre) pour faire tourner une sphère armillaire, un instrument astronomique représentant la sphère céleste69,70,71,72. L'astronome grec Ératosthène (276–194 BCE) inventa la première sphère armillaire en 255. La sphère armillaire chinoise était déjà totalement développée avant 52, avec l'ajout par l'astronome Geng Souchang d'un anneau permanent fixe équatorial73. En 84, les astronomes Fu An et Jia Kui ajoutèrent l'anneau écliptique, et finalement Zhang Heng rajouta l'horizon et les anneaux méridiens17,73. Zhang décrivit son invention dans son travail écrit de 125, Appareil pour la Rotation d'une Sphère Armillaire par Clepsydre à Eau. La sphère elle-même était mise en rotation par une roue à eau tournante, qui pour tourner était actionnée par la pression constante de la tête d'eau dans le réservoir de l'horloge d'eau (clepsydre)72. Son armillaire actionnée par l'eau influença la conception d'horloges à eau chinoises postérieures et amena à la découverte du mécanisme d'échappement avant le VIIIe siècle74. L'historien Joseph Needham (1900–1995) affirme :

« Quels étaient les facteurs aboutissant à la première horloge à échappement en Chine ? La tradition en chef amenant à Yi Xing (725 CE) était bien sûr la succession des 'pré-horloges' qui avait commencé avec Zhang Heng vers 125. Des raisons ont été données pour croire que la puissance appliquée au lent mouvement tournant des sphères armillaires computationnelles et des globes célestes par les moyens de la roue à eau utilisant l'écoulement à gouttes de la clepsydre, qui de façon intermittente exerçait la force d'un tenon (lug traduction?) pour agir sur les dents d'une roue dans un timon (shaft traduction?) d'axe polaire. Zhang Heng dans son tour avait composé cet arrangement en unifiant les anneaux armillaire de ses prédécesseurs dans la sphère armillaire équatoriale, et en la combinant avec les principes des moulins à eau et des trip-marteaux (trip-hammers traduction?) hydrauliques qui sont devenus si répandus dans la culture chinoise du siècle précédent74. »

Zhang n'a pas initié la tradition chinoise d'ingénierie hydraulique, qui commença au milieu de la dynastie Zhou, au travers du travail d'ingénieurs comme Sunshu Ao et Ximen Bao75. Le contemporain de Zhang, Du Shi, fut le premier à appliquer le pouvoir moteur des roues à eau pour mettre en marche les soufflets d'un haut fourneau pour faire de la fonte brute, et le cubilot pour faire de la fonte76,77. Zhang donna une description de valeur de sa sphère armillaire actionnée à l'eau dans le traité de 125, indiquant :

« L'anneau équatorial tourne autour du ventre? (traduction belly) de la sphère armillaire 91 et 5/18 (degrés) de distance du pôle. Le cercle de l'écliptique tourne autour du ventre de l'instrument à un angle de 24 (degrés) avec l'équateur. Ainsi au solstice d'été l'écliptique est à 67 (degrés) et une fraction de distance du pôle tandis qu'au solstice d'hiver il est à 115 (degrés) et une fraction de distance. En conséquence (les points) où l'écliptique et l'équateur s'intersectent devraient donnent les distances au pôle nord des équinoxes de printemps et d'été. Mais maintenant (il a été établi que) l'équinoxe de printemps est à 90 et 1/4 (de degrés) du pôle, et l'équinoxe d'automne est à 92 et 1/4 (de degrés) de distance. La forme précédente est adoptée seulement parce qu'elle s'accorde avec les (résultats obtenus par la) méthode de mesure de l'ombre du soleil solsticial comme incorporés dans le calendrier de la (dynastie) Xia78. »

La sphère armillaire actionnée à l'eau de Zhang Heng eut de profonds effets sur l'astronomie chinoise et l'ingénierie mécanique des générations postérieures. Son modèle et son utilisation complexe de roues a grandement influencé les instruments fonctionnant à l'eau d'astronomes postérieurs comme Yi Xing (683–727), Zhang Sixun (fl. 10th century), Su Song (1020–1101), Guo Shoujing (1231–1316), et bien d'autres. Les sphères armillaires fonctionnant à l'eau dans la tradition de Zhang Heng étaient utilisées dans les ères des Trois Royaumes (220–280) et de la dynastie Jin (265-420), pourtant la conception pour elle fut temporairement hors d'usage entre 317 et 418, à cause des invasions des nomades septentrionaux Xiongnu79. Les anciens instruments de Zhang Heng furent récupérés en 418, quand l'empereur Liu Yu (Wudi de la dynastie Song du Sud (420-479)) (r. 420–422) s'empara de l'ancienne capitale de Chang'an. Bien qu'encore intactes, les marques de graduation et les représentations des étoiles, Lune, Soleil, et planètes étaient assez endommagées par le temps et la poussière79. En 436, l'empereur ordonna à Qian Luozhi, le Secrétaire du Bureau d'Astronomie et du Calendrier, de recréer le dispositif de Zhang, ce à quoi il parvint avec succès79. Le globe céleste actionné à l'eau était toujours en utilisation au temps de la dynastie Lian (502-577), et les modèles successifs de sphère armillaire actionnée par l'eau furent conçus au cours des dynasties subséquentes79.
Le sismomètre de Zhang
Une réplique du sismomètre de Zhang Heng, le Houfeng didong yi, "featured traduction ?" au Centre d'espace et de science Chabot à Oakland, Californie

Depuis les temps les plus reculés, les Chinois s'inquiétaient de la force destructive des tremblements de terre. Il a été inscrit dans les Annales du Grand Historien de Sima Qian en 91 av. J.-C. qu'en 780 av. J.-C. qu'un séisme avait été suffisamment puissant pour changer le cours de trois rivières80. Les anciens Chinois ne comprenaient pas que les séismes étaient causés par le déplacement des plaques tectoniques dans la croûte de la Terre ; au lieu de ceci, le peuple de la dynastie Zhou les expliquaient par des perturbations du yin et yang cosmiques, associés au mécontentement du Ciel en raison d'actes commis (ou de l'ignorance des souffrances du peuple) par la dynastie au pouvoir80. Ces théories dérivent finalement de l'ancien texte du Yijing (Livre de Changements), dans son cinquante et unième hexagramme81. Il y avait aussi d'autres théories sur les tremblements de Terre, développés notamment par les Grecs anciens. Anaxagore (c. 500–428 BCE) croyait qu'il étaient causés par l'excès d'eau près de la surface de la croûte terrestre pénétrant dans les cavités de la Terre ; Démocrite (c. 460–370 BCE) croyait que la saturation de la Terre avec de l'eau les causait ; Anaximène (c. 585–c. 525 BCE) croyait qu'ils étaient le résultat de morceaux de Terre massifs tombant dans d'immenses cavernes à cause de leur assèchement ; et Aristote (384–322 BCE) croyait qu'il était causés par l'instabilité de vapeur (pneuma) causé par la sécheresse de la Terre humide (moist traduction?) par les rayons du Soleil81.

Au cours de la dynastie Han, beaucoup d'érudits croyaient dans les oracles des vents82. Ces oracles de l'occulte observaient la direction, la force, et la durée de ces vents, pour spéculer sur les opérations du cosmos et prédire les événements de la Terre83. Ces idées ont influencé les opinions de Zhang Heng sur la cause des tremblements de Terre. Au contraire de l'idée des théories précédentes proposées par ses camarades chinois et grecs contemporains, Zhang Heng croyait que les séismes étaient causés par le vent et l'air, écrivant :

« La cause principale des séismes est l'air, un élément naturellement rapide et changeant de lieu en lieu. Tant qu'il n'est pas restreint (limité), mais qu'il se déplace dans un espace vacant, il répond innocemment, ne créant aucun problème (trouble) aux objets se trouvant alentour. Mais que quelque chose aille au-dessus de l'extérieur sans l'encourager (traduction?), ou le compresser, et le conduit dans un espace serré ; et quand la possibilité de sortir est limitée, alors 'avec un murmure profond de la Montagne il feule (hurle) autour des barrières', ce qui après un long battage (battering traduction?) le déloge et le jette de haut, avec plus de férocité plus l'obstacle qui l'a contenu est fort84. »

En 132, Zhang Heng présenta à la cour des Han ce que beaucoup d'historiens considèrent comme son invention la plus impressionnante, le premier sismomètre. Il a été nommé Houfeng Didong Yi (候风地动仪, littéralement instrument pour la mesure des vents saisonniers et des mouvements de la Terre), et il était capable de déterminer la direction exacte (parmi huit directions) des tremblements de terre et des séismes17,70. Selon le Livre des Han Tardifs (compilé par Fan Ye au Ve siècle), son dispositif en forme d'urne avec un pendule se balançant (avec un balancier, un balancier sous forme de pendule), était capable de détecter la direction d'un séisme à des centaines de miles/kilomètres de distance85,86. Ce fut essentiel pour le gouvernement Han, lui permettant d'envoyer de l'aide et des vivres aux régions dévastées par ce désastre naturel3,87,88. Le dispositif était considéré comme suffisamment important pour être mentionné dans le chapitre des Annales du Livre des Han Postérieurs, détaillant le règne de l'empereur Shun89.

Pour indiquer la direction d'un séisme distant, le dispositif de Zhang laissait tomber une balle de bronze de l'une des huit projections en tube ayant la forme de tête de dragons ; la balle tombait dans la bouche d'un objet en métal correspondant en forme de crapaud, chacun représentant une direction comme les points d'une rose des vents90. Son système avait huit bras mobiles (pour toutes les huit directions) connectés avec des manivelles ayant des mécanismes d'attaches à leur périphéries91. Lorsqu'il était déclenché, une manivelle et un levier à angle droit faisaient lever la tête d'un dragon, laissant tomber une boule qui était retenue par la mâchoire inférieure de la tête de dragon91. Son système incluait une aiguille (goupille, barre) verticale passant par une fente dans la manivelle, un système d'attrape, un pivot sur une projection, une bride suspendant le pendule, une attache pour la bride, et une barre horizontale soutenant le pendule91. Wang Zhenduo (王振铎) soutient que la technologie des Han Orientaux était suffisamment sophistiquée pour produire un tel instrument, comme mis en évidence par les leviers et les manivelles contemporains utilisés dans d'autres systèmes comme les déclencheurs (déclenchements) d'arbalète92.
Le sismologue japonais Akitsune Imamura, qui reconstruit le sismomètre de Zhang Heng en 1939 tandis qu'il travaillait à l'Université de Tokyo

Des Chinois de périodes subséquentes furent capables de réinventer le sismomètre de Zhang. Ils incluaient le mathématicien et géomètre-expert (surveyor traduction?) du VIe siècle Xindu Fan de la dynastie Qi du Nord (550-577) et l'astronome et mathématicien Lin Xiaogong de la Dynastie Sui (581-618)93. Comme Zhang, Xindu Fang et Lin Xiaogong reçurent le patronage impérial pour leurs services dans la fabrication d'instruments pour la cour94. Du temps de la dynastie Yuan (1271-1368), il fut reconnu que tous les systèmes précédemment conçus étaient préservés, sauf pour celui du sismomètre95. Ceci fut discuté par le disciple Zhou Mi aux environs de 1290, qui remarqua que les livres de Xindu Fang détaillant les systèmes sismologiques étaient devenus introuvables95. Horwitz, Kreitner, et Needham spéculèrent si les sismographes de l'ère de la dynastie Tang (618–907) trouvèrent leur chemin au Japon contemporain ; selon Needham, « des instruments d'un type apparemment traditionnel, dans lesquels un pendule portant des goupilles projetant dans différentes directions et capables de percer un cylindre en papier disposé à sa circonférence, ont été décrits. »96

Hong-sen Yan indique que les répliques modernes du système de Zhang ont échoué à atteindre le niveau de précision et de sensibilité décrit dans les archives historiques classiques97. Wang Zhenduo présenta deux différents modèles du sismomètre construits selon les descriptions anciennes du système de Zhang98. Dans sa reconstruction de 1936, le pilier central (du zhu) du dispositif était un pendule suspendu fonctionnant comme un détecteur de mouvement, tandis que le pilier central de son second modèle en 1963 était un pendule inverse98. Tandis qu'il travaillait dans l'Observatoire Sismologique de l'Université de Tokyo en 1939, Akitsune Imamura et Hagiwara firent une reconstitution (reconstruction) du dispositif de Zhang fondé sur le travail de l'historien britannique de science Robert Temple92,99. Pendant John Milne et Wang Zhenduo argumentaient sur ce que le pilier central de Zhang était un pendule suspendu, Imamura fut le premier à proposer un modèle inversé100. Il considéra qu'un choc transverse aurait rendu le mécanisme d'immobilisation de Zhang ineffecicace, comme il n'aurait pas empêché de nouveaux mouvements qui auraient pu envoyer d'autres balles en dehors de leur position92. Le 13 juin 2005, des sismologues chinois annoncèrent qu'il avaient recréé avec succès une réplique de l'instrument101..

Anthony J. Barbieri-Low, un professeur d'Histoire Chinoise Primitive (Early Chinese History) à l'Université de Californie Santa-Barbara, nomme Zhang Heng comme l'un des officiels han-orientaux de haut rang qui s'engagèrent dans des crafts? qui étaient traditionnellement réservés aux artisans (gong 工), comme le génie mécanique102. Barbieri-Low spécule que Zhang a seulement conçu son sismomètre, mais n'a pas fabriqué en fait le système lui-même103. Il écrit : « Zhang était un officiel d'un modérément haut rang et ne pouvait pas être vu suant dans les fonderies avec les artisans gong et les esclaves du gouvernement. Le plus probablement, il travaillait collaborativement avec les fondeurs professionnels et les moulistes dans les ateliers impériaux. »103
Cartographie

Le cartographe et fonctionnaire Pei Xiu de la dynastie Wei (220-265) et Jin (265-420) fut le premier en Chine à avoir décrit en entier la grille géométrique de référence pour les cartes qui permettait des mesures précises utilisant une échelle graduée, de même que l'élévation topographique104,105. Cependant, la cartographie en Chine a existé depuis au moins le IVe siècle apr. J.-C. avec les cartes de l'état Qin trouvées dans le Gansu en 1986106. Une précision extrême des courants et courses des rivières et la familiarité avec la distance à l'échelle sont connus depuis la dynastie Qin et la dynastie Han, respectivement, comme mis en évidence par leurs cartes existantes, tandis que l'utilisation d'une grille de graphe rectangulaire est connue en Chine depuis les Han de même107,108. L'historien Howard Nelson affirme que, bien que les comptes-rendu du travail de Zhang Heng en cartographie sont quelque peu vagues et esquissés, il y a une ample évidence écrit que Pei Xiu dériva l'utilisation d'un grille de référence rectangulaire des cartes de Zhang Heng109. Rafe de Crespigny déclare que c'était Zhang qui a établi le système de grille rectangulaire dans la cartographie Chinoise17. Robert Temple écrit que Zhang n'a pas seulement présenté une carte à l'empereur en 116, mais de plus ses travaux désormais perdus appelés Discours sur de Nouveau Calculs et Carte de Vue d'Oiseau « posaient le travail de bse pour l'utilisation mathématique de grille avec les cartes. »110 D'ailleurs, le Livre des Han postérieurs indique que Zhang fut le premier à créer une grille mathématique de référence, déclarant qu'il a "jeté un réseau de coordonnées sur le ciel et la terre, et qu'il calculait (reckon?) sur cette base."110 L'historien Florian C. Reiter note que le récit de Zhang « Guitian fu » contient une phrase louant les cartes et documents de Confucius de la dynastie Zhou, de laquelle Reiter suggère de remplacer cartes (tu) sur le même niveau d'importance avec documents (shu)111.
Odomètre et Chariot Pointant vers le Sud

Zhang heng est souvent considéré comme ayant inventé le premier odomètre16,59, une réalisation aussi attribuée à Archimède (c. 287-212 BCE) et Héron d'Alexandrie (fl. CE 10-70). Des appareils similaires ont été utilisés par les Romains et les empires Chinois Han à approximativement la même période. Dès le IIIe siècle, les Chinois ont aussi nommé le dispositif le ji li du che ou carrosse à tambour enregistreur du li (la mesure moderne du li = 500 m/1640 ft)112.
Chariot odomètre d'après la copie par encrage d'une pierre tombale de la dynastie des Han de l'est, v. 125

D'anciens textes Chinois décrivent les fonctions du système mécanique; après qu'un li avait été traversé, une statuette en bois mécaniquement dirigée frappait un tambour, et après que dix li avaient été couverts, une autre figure de bois frappait un gong ou une cloche avec son bras mécaniquement opéré112. Cependant, il existe des preuves qui suggèrent que l'invention de l'odomètre était un processus graduel dans la Chine de la Dynastie Han qui se centrait autour des « hommes huang » — hommes de la cour (i.e. eunuques, les fonctionnaires du palais, les préposés et habitués, les acteurs, les acrobates, etc.) qui suivaient la procession musicale du « tambour-carrosse » royal113. Il est spéculé que pendant un certain temps pendant le Ier siècle, le battement des tambours et des gongs était mécaniquement fait par la rotation de roues de rue113. Ceci peut avoir été issu du design de Luoxia Hong (c. 110 BCE), bien qu'au moins 125 odomètres mécaniques était déjà connus à l'époque, comme ce fut décrit dans un mural de la tombe Xiao Tang Shan113.

Le chariot pointant le sud fut une autre invention mécanique attribuée à Zhang Heng16. C'était un véhicule à compas non-magnétique dans la forme d'un chariot (carrosse) à deux roues. Des embrayages différentiels conduits par les roues du chariot permettait à une figurine de bois (de la forme d'un ministre d'état Chinois) de constamment pointer vers le Sud, d'où son nom. Le Song Shu (c. 500 CE) établit que Zhang Heng l'a réinventé d'un modèle utilisé dans l'ère de la Dynastie Zhou, mais le violent effondrement de la Dynastie Han n'a pas malheureusement pas permis de le préserver. Que Zhang Heng l'ait inventé ou non, Ma Jun (200-265) réussit à créer un chariot dans le siècle suivant114.
Héritage
Science et technologie
Un marbre florentin représentant Ptolémée (86-161), qui créa un modèle géocentrique de l'univers que les savants Jin Guantao, Fan Hongye, et Liu Qingfeng comparent avec la théorie de Zhang Heng publiée en 125115.

Les inventions mécaniques de Zhang Heng ont influencé des inventeurs Chinois postérieurs comme Yi Xing, Zhang Sixun, Su Song, et Guo Shoujing. Su Song a directement nommé la sphère armilliare actionnée à l'eau de Zhang comme son inspiration pour sa tour d'horloge du XIe siècle116. Le modèle cosmique des neuf points du Ciel correspondaient avec les neuf régions de la terre conçue dans le travail du fonctionnaire-lettré Chen Hongmou (1696-1771) suivaient dans la tradition du livre de Zhang Construction Spirituelle de l'Univers117. Le sismologue John Milne, qui créa le sismographe moderne en 1876 aux côtés de Thomas Gray et James Alfred Ewing à l'École impériale d'ingénieurs du Japon à Tokyo, commenta en 1886 sur les contributions de Zhang Heng à la sismologie84,118. L'historien Joseph Needham mis l'accent sur ses contributions à la technologie Chinois prémoderne, affimant que Zhang était reconnu de son vivant même pour être capable de "faire tourner trois roues comme si elles étaient une."119 Plus d'un savant a décrit Zhang comme un polymathe7,28,37,88. Cependant, certains érudits ont aussi montré que les écrits de Zhang manquaient de théories scientifiques concrètes115. Comparant Zhang avec ses contemporains, Ptolémée (83-161) de l'Égypte Romaine, Jin Guantao, Fan Hongye, et Liu Qingfeng déclarent :

« Based on the theories of his predecessors, Zhang Heng systematically developed the celestial sphere theory. An armillary constructed on the basis of his hypotheses bears a remarkable similarity to Ptolemy's earth-centered theory. However, Zhang Heng did not definitely propose a theoretical model like Ptolemy's earth-centered one. It is astonishing that the celestial model Zhang Heng constructed was almost a physical model of Ptolemy's earth-centered theory. Only a single step separates the celestial globe from the earth-centered theory, but Chinese astronomers never took that step.

Here we can see how important the exemplary function of the primitive scientific structure is. In order to use the Euclidean system of geometry as a model for the development of astronomical theory, Ptolemy first had to select hypotheses which could serve as axioms. He naturally regarded circular motion as fundamental and then used the circular motion of deferents and epicycles in his earth-centered theory. Although Zhang Heng understood that the sun, moon and planets move in circles, he lacked a model for a logically structured theory and so could not establish a corresponding astronomical theory. Chinese astronomy was most interested in extracting the algebraic features of planetary motion (that is, the length of the cyclic periods) to establish astronomical theories. Thus astronomy was reduced to arithmetic operations, extracting common multiples and divisors from the observed cyclic motions of the heavenly bodies115. »

Littérature poétique

La poésie et les écrits de Zhang étaient largement lus pendant sa vie et après sa mort. En plus de la compilation de Xiao Tong mentionnée plus tôt, l'officiel Xue Zong (mort en 237) du Royaume de Wu écrivit un commentaire sur les poèmes Dongjing fu et Xijing fu de Zhang120. L'influent poète Tao Qian écrivit qu'il admirait la poésie de Zhang Heng pour son « extravagante diction limitée (curbing?) et son but à la simplicité (aiming?) », en regard de la tranquillité et de la rectitude (invariabilité) reliant (correlating?) avec le simple but effectif du langage du poète121. Tao écrit que les poètes Zhang Heng et Cai Yong « évitaient un langage redondant, ayant pour unique but la simplicité » (aiming chiefly?), et ajoutant que leurs « compositions commencent par donner l'expression libre à leur fantaisies mais finissent sur une note de calme, servant admirablement à retenir une nature indisciplinée et passionnée »122.
Honneurs posthumes

Zhang avait reçu de grands honneurs dans la vie et dans la mort. Le philosophe et poète Fu Xuan (217–278) des dynasties Wei et Jin se lamenta une fois dans un essai sur le fait que Zhang Heng n'ait jamais été placé dans le Ministère du Travail. Louant le travail de Zhang et de l'ingénieur mécanique du IIIe siècle Ma Jun, Fu Xuan écrivit que "Aucun d'entre eux n'a jamais été un fonctionnaire au Ministère du Travail, et que leur génie n'a pas bénéficié au monde. Quand les autorités emploient du personnel sans considération pour des talents spéciaux, et ayant entendu parler de génies, négligent même à les tester, n'est-ce pas haïssable et désastreux ?"123

En l'honneur de la réalisations de Zhang dans les sciences et les technologies, son ami Cui Ziyu (Cui Yuan) écrivit une inscription à la mémoire de Zhang sur sa stèle tombale qui a été préservé dans le Guwen yuan8. Cui déclara que "les calculs mathématiques de [Zhang Heng] épuisèrent le ciel et la terre. Ses inventions étaient comparables même à ceux de l'Auteur des Changements. L'excellence de son talent et la splendeur de son art s'unissait avec ceux des dieux 124. Le fonctionnaire mineur Xiahou Zhan (243-291) de la dynastie Wei fit une inscription pour sa propre stèle commémorative destinée afin d'être placée près de la tombe de Zhang Heng. On pouvait y lire : "Depuis toujours que les gentilhhommes ont composés des textes littéraires, aucun ne s'est révélé aussi habile que le Maître [Zhang Heng] dans le choix de ses mots... si seulement les morts pouvait reparaître, oh je puis alors me tourner vers lui pour professeur!"125

Plus récemment, plusieurs choses ont été nommées d'après Zhang, incluant le cratère Chang Heng126, l'astéroïde 1802 Zhang Heng127, et le minéral Zhanghengite. L'écrivain Michaël Ferrier lui rend un hommage appuyé dans son récit Fukushima, récit d'un désastre, où il apparaît dans le préambule et dans l'épilogue, à la fois pour ses qualités littéraires et scientifiques (Gallimard, 2012).

Il y avait à l'origine au bord de la Garonne, une simple promenade, avec un modeste dispositif d'abordage pour les bateaux. C'était le quai des Ormes, ainsi nommé en raison des magnifiques rangées d'arbres qui en faisaient l'ornement. C'était déjà un lieu agréable et très fréquenté. En 1701, lors de la visite des ducs de Bourgogne et de Berry, on y compta plus de 250 carrosses. En 1756, pour parer aux inconvénients des crues, l'archevêque Arthur Richard de Dillon fit construire une formidable levée de terre, simple digue, qui bientôt fut transformée en agréable promenade. Ce fut le lieu de repos et de distractions. Un fénétra s'y tint longtemps.

Paradis des piétons, on veillait à leur tranquillité, au point qu'en 1872 on interdit à certains officiers de le parcourir à cheval, car ils se permettaient le galop. Le cours Dillon avait pour dépendance naturelle la prairie des Filtres. En 1844, on avait construit un escalier à double révolution, aux marches larges et aux rampes superbes qui facilitaient l'accès du cours à la prairie. Un théâtre de plein air, au milieu de la promenade, était célèbre et proverbial. Ce fut le lieu de courses cyclistes, des premières foires de Toulouse, des fêtes de gymnastique. Avant 1914, c'est sur le cours Dillon que se faisait, en fin d'année scolaire, la distribution solennelle des prix et certificats aux élèves des écoles laïques, cérémonie bien réglée se déroulant dans une vaste enceinte occupant presque toute la longueur du cours. Chaque école avait sa place désignée, et les enfants étaient conduits en rang par leur maître.

En 1940, apparurent des baraquements pour recevoir les réfugiés et, le 17 janvier 1941, une cantine de la Croix-Rouge (la « cloche »), puis les baraquements se transformèrent en « cour des miracles ». Le cap des deux millions de repas servis est franchi le 18 novembre 19431 Une œuvre de rééducation de mutilés prit la suite. De 1951 à 1955, tout disparut, et on tenta de redonner au cours son aspect antérieur. En 1961 le projet d'y établir un atelier d'urbanisme tourna court. Un terminus de bus et un immense parking occupent actuellement le cours.

La grille
Ancienne Grille du Cours Dillon

Au XVIIIe siècle, l'extrémité sud du Cours Dillon était barrée par une grille appelée également « barrière de Muret ». Cette grille, conçue en 1782 par l'ingénieur de la province de Languedoc, Joseph-Marie de Saget, fut réalisée en 1784 par le ferronnier Joseph Bosc.

En 1875, la grille fut ébranlée par les inondations de la Garonne. En 1896, elle fut remontée dans les jardins du musée des Augustins, rue de Metz.

La console « à chardon », dite « araignée » ou « artichaut », qui couvrait le parapet du quai pour en empêcher l'escalade fut transporté au musée Saint-Raymond. d'où ce poeme de TAY La chouette effraie ou Monsieut Tignard Yanis:
L’araignée et la tourterelle.
« Tu es plus faible que le faucon. » : Dit l’araignée
« Je suis plus tranchante que la mante religieuse. » Réponds la tourterelle.

En 1961, à nouveau déposée pour restauration, elle devait être installée au Jardin Royal, du côté du Palais Niel. Mais, c'est finalement au Grand-Rond qu'elle trouve sa place, dans l'axe des allées Frédéric-Mistral. Lors de ce dernier remontage, son couronnement orné de grecques et d'urnes est restitué d'après les éléments conservés au musée du Vieux Toulouse.

Activités
C'est l'un des principaux terminus de bus du réseau Tisséo de Toulouse qui sacrifia le 56 et 62 et qui favorise un aspect du Transport par métro et isole encor plus le Sicoval Toulouse-SUD*EST cause de la perte d'emploi de Monsieur Tignard Yanis et tant d'autres par des travaux du au métro et Tramway et qui satura le transport automobile durant presque six ans. On peut notamment y prendre gratuitement la Navette du Centre Ville (accessible aux personnes à mobilité réduite) qui effectue en environ 50 minutes le tour de l'hypercentre de la ville. Il existe un boulodrome, fréquenté par les habitants du quartier voisin de Saint Cyprien. Sur le cours, la clinique du cours Dillon, fondée en 1897 par le docteur Maynard fut créée spécialement pour "les malades des deux sexes, peu fortunés". Elle fut placée sous la surveillance des religieuses de l'ordre de Notre Dame du Calvaire.

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La prairie des Filtres est une zone verte de la ville de Toulouse dans la Haute-Garonne. Elle est située le long de la Garonne près du Pont-Neuf et du Cours Dillon.

Sommaire

1 Histoire
2 Activité
3 Photos
4 Voir aussi
4.1 Liens externes
4.2 Notes et références

Histoire

Jusqu'au début du XVe siècle, l'emplacement de la prairie des filtres était urbanisé, et traversé par la rue dite des Teuliers mais une crue très importante en 1430 ravagea le quartier Saint Cyprien, ne laissant que des ruines derrière elle. Une autre crue en 1437 acheva de décourager les habitants de Saint Cyprien de se réinstaller à cet endroit1. Le grand atterrissement formé sur la rive gauche du "coude garonnais" n'était à l'origine qu'une île marécageuse et dénuée d'intérêt, jusqu'à ce que le sable s'y déposant de siècle en siècle la rattache à la rive. La prairie doit son nom aux galeries filtrantes utilisées pour purifier l'eau boueuse pompée dans la Garonne et amenée ainsi assainie jusqu'au château d'eau de Toulouse. La première fut établie en 1821. Un deuxième lot de filtres, installé en 1827 était formé de onze puits reliés entre eux. On y ajouta en 1829 une galerie semblable à la première.

La quantité d'eau produite a été réduite suite à la crue de 1870 qui avait dégradé la qualité d'une partie des eaux 2. Toutefois, en 1872, d'autres sources d'eau furent prises en compte comme les filtres de Portet3.

Le vaste espace qui s'était ainsi crée fut le lieu privilégié de nombreuses manifestations populaires, telle la fête du 20 novembre 1846 sur l'initiative du conseiller municipal Atoze Arzac. De nombreuses "institutions" vinrent s'y établir, par exemple l'école de natation où les soldats venaient tour à tour. Durant l'été 1873, les habitants du quai de Tounis, se trouvant en face de la prairie des filtres, se plaignirent de ce "voisinage": "Les pères de familles de ce quartier sont froissés de voir les soldats nus exposés aux yeux de leurs familles", disait la pétition. En avril 1866, le maire Amilhau fit organiser des fêtes de charité. On fit établir sur la prairie des filtres des estrades pour une course de vaches landaises. Les estrades démolies, les bois restèrent, livrés au maraudage... En novembre 1877, on se plaint que la prairie est dégradée, parce qu'elle sert de champ de manœuvre pour les troupes en garnison.
Match du Stade Toulousain à la prairie des filtres en 1907

En 1889 se fit la commémoration du centenaire de la Révolution, et le 22 septembre 1892 un simulacre de la bataille de Valmy se déroule sur la prairie. L'herbe grasse et généreuse put nourrir longtemps un troupeau de moutons. Ce fut aussi le premier terrain de football-rugby ou se déroulaient les matches du Stade toulousain, et le lieu d'accueil pour les plus grands cirques.

À la belle époque, la prairie accueille de nombreuses manifestations populaires: atterrissage des premiers avions survolant Toulouse, exploits de l'équipe de rugby, stands de la Foire Agricole. Elle est également selon les nécessités du moment, convertie en pacage à brebis ou en jardin ouvriers (1914-1918). Très réduite par l'aménagement du fleuve, en vue de pallier les inondations, la prairie des filtres a continué d'accueillir les traditionnels feux d'artifice du 14 juillet. Jardin public depuis 1976, la prairie des Filtres est aujourd'hui l'un des jardins les plus agréables de Toulouse, conjuguant son charme végétal à proximité du fleuve et la vue sur les quais.

Depuis le 16 janvier 2011, est organisé sur la prairie, un village autogéré en opposition à la loi LOPPSI2. Les habitants de ce village furent expulsés par le maire de la ville en exercice Pierre Cohen une dizaine de jours après sa construction.
Activité

Le parc est connu des Toulousains pour y accueillir un club de ski nautique situé à côté du Pont Neuf sur une péniche en béton. Ce club de ski nautique nommé le Nautic Club Langdocien est depuis 1993 le Ski Club de la Péniche. Ce club Associatif est unique en son genre et est le seul à permettre la pratique du ski nautique et des disciplines associées sur la Garonne en plein centre ville. L'activité y est saisonnière de mai à décembre. Le club a fêté ses 40 ans en 2009.

Le parc comprend un parking (parking cours Dillon), un boulodrome et un grand jardin. Cet espace vert est le point de rencontres de nombreux groupes d'étudiants mais aussi un lieu de détente familial. Le parc comprend en effet une base de jeux destinées aux plus jeunes. Il est aussi le point de début de promenades le long des berges de la Garonne. Enfin le boulodrome attire régulièrement de nombreux habitants du quartier de Saint-Cyprien.

C'est sur la "prairie" que sont retransmis sur écran géant les matches de rugby à XV, comme ce fut le cas en 2007 pour la Coupe du monde de rugby. Sur la prairie des filtres il y a de la végétation adaptée à ce milieu donc à l'eau : saules, saules pleureurs, ...
Photos
Prairie des Filtres et Pont Neuf
Voir aussi

Chaque année le festival Rio Loco se déroule en grande partie à la prairie des filtres en juin, ainsi que Les siestes électroniques quelques jours plus tard. Le club de ski nautique : Club de la Péniche y organise aussi diverses opérations comme le show nautique du 14 juillet, des opérations gratuites pour les enfants et familles... (Cf plus haut)
Liens externes

Sur les autres projets Wikimedia :

Parc de la prairie des Filtres, sur Wikimedia Commons

Phototèque et présentation du parc sur le wiki de Toulouse wikitoulouse.fr
Dictionnaire des rues de Toulouse, Pierre Salies, Milan, 1989

Notes et références

↑ Toulouse au Moyen Âge, sous la direction de Jean Catalo, Editions Loubatières, 2010, p152 et155
↑ Mémoires de l'Académie royale des sciences, inscriptions et belles-lettres de Toulouse Auteur : Académie des sciences, inscriptions et belles-lettres (Toulouse). Auteur du texte Éditeur : Académie des sciences, inscriptions et belles-lettres (Toulouse) Date d'édition : 1887 http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k5746710f/f648.item [archive]
↑ Mémoires de l'Académie royale des sciences, inscriptions et belles-lettres de Toulouse Auteur : Académie des sciences, inscriptions et belles-lettres (Toulouse). Auteur du texte Éditeur : Académie des sciences, inscriptions et belles-lettres (Toulouse) Date d'édition : 1887 gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k5746710f/f649.item

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the same harsh conditions it will face in space.
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to #SAR and #pollution, looking forward to seeing some progress
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Mars. Details: https://go.nasa.gov/2q8QePx

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