Chimie, aéronautique et espace

Timothy Warner, Michel Viso, Marie-Joëlle Menu, Jacques Louet, Michel Guélin, Dominique Gilliéron, Thomas Georgelin, Olivier Delcourt, Pierre Crespi, Jean-Philippe Chessel, Denis Chapuis, Richard Bonneville, Vincent Aerts, Ane Aanesland

Description

Chaque enfant, chaque adulte est un vrai Jules Verne quand il s’agit de la conquête de l’espace. Les avions toujours plus performants, les hélicoptères, les drones nous font rêver. Et les satellites, donc, avec leurs promesses d’exploration des astres voisins !
Malgré les difficultés concrètes dues au manque de combustible fossile qui s’esquisse, le transport aérien reste une priorité. La mondialisation galopante impose des contacts humains réels entre pays différents, aux extrémités du monde. L’utilisation des satellites pour les télécommunications est devenue indispensable, par exemple pour le développement d’Internet ou pour les GPS. Les demandes de surveillances tous azimuts par les drones ou par les petits satellites se multiplient. Tout indique que l’utilisation de l’espace, l’un des grands thèmes de la technologie actuelle, le restera pour les années qui viennent.
On trouvera dans ce livre l’exposé des multiples objectifs des recherches qui nous préparent le futur en matière de transport aérien et d’exploration de l’espace. Pour réussir les projets souvent aussi ambitieux que hardis, la recherche est sollicitée de façon majeure. Cette recherche, c’est dans une large mesure celle de nouveaux matériaux, métaux rares, composites ou matières plastiques de haute  performance. Autant dire que cet ouvrage regorge d’exemples d’applications de cette vaste et féconde discipline qu’est la chimie, exposés par des professionnels spécialistes des laboratoires de recherche et des industries.
L’aéronautique et l’espace jouent un rôle déterminant au niveau sociétal ; pour le premier en termes d’énergie, de sécurité ou de confort, pour le second dans le cadre de la quête perpétuelle de l’humanité des éléments fondamentaux pour la connaissance de l’Univers, de son évolution et des connaissances de l’origine de la vie.

Sujets

• Techniques
• Automatisation et Contrôle
• Contrôle des processus
• Automatisation
• Automate
• Chimie
• Science
• Chemistry
• Sciences et techniques

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 20 septembre 2018
• Nombre de lectures: 2
• EAN13: 9782759822843
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 28 Mo

Extrait

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Ane Aanesland Vincent Aerts Richard Bonneville Denis Chapuis Jean-Philippe Chessel Pierre Crespi Olivier Delcourt Thomas Georgelin DominiqueGilliéron MichelGuélin Jacques Louet Marie-Joëlle Menu MichelViso TimothyWarner

Coordonnépar MinhThuDinhAudouin Danièle Olivier PaulRigny

Chimie, aéronautique et espace

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Chimie, aéronautique espace et

Cet ouvrage est issu du colloque « Chimie, aéronautique et espace », qui s’est déroulé le 8 novembre 2017 à la Maison de la Chimie.

« COLLECTION CHIMIE ET ... » Collection dirigée par Bernard Bigot Président de la Fondation internationale de la Maison de la Chimie

Chimie, aéronautique espace et

Ane Aanesland, Vincent Aerts, Pierre Alphonse, Florence Ansart, Richard Bonneville, Denis Chapuis, Jean-Philippe Chessel, Pierre Crespi, Olivier Delcourt, Thomas Georgelin, Dominique Gilliéron, Marie Gressier, Michel Guélin, Jacques Louet, Marie-Joëlle Menu, Michel Viso et Tim Warner

Coordonné par Minh-Thu Dinh-Audouin, Danièle Olivier et Paul Rigny

Conception de la maquette intérieure et de la couverture : Pascal Ferrari et MinhThu DinhAudouin

Crédits couverture : télescope spatial Hubble : NASA ; étoile Fomalhaut : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), MacGregor M. ; NASA/ESA Hubble, Kalas P. ; Saxton B. (NRAO/AUI/NSF) ; réacteur : Safran ; sonde CassiniHuygens : NASA/JPL. e Crédits 4 de couv : galaxie d’Andromède : Dieter Beer & Patrick Hochleitner ; galaxie des Chiens de Chasse : NASA/CXC/SAO ; optique : Detlef Hartmann ; Infrarouge : NASA/JPLCaltech ; galaxies Arp147 : NASA, ESA, and M. Livio (STScI).

Iconographie : MinhThu DinhAudouin Mise en pages et couverture : Patrick Leleux PAO (Caen)

Imprimé en France

ISBN (papier) : 9782759822836 ISBN (ebook) : 9782759822843

Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous pro cédés, réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non des tinées à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute représen tation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de er ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, consti tuerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.

© EDP Sciences 2018

EDP Sciences 17, avenue du Hoggar, P.A. de Courtabœuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France

Ont contribué à la rédaction de cet ouvrage :

Ane Aanesland Cofondatrice et Présidente directrice générale ThrustMe École Polytechnique

Vincent Aerts R&I Manager Solvay Composite Materials

Pierre Alphonse Ingénieur de recherche Centre Interuniversitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux (CIRIMAT)

Florence Ansart Professeure Université Paul Sabatier (Toulouse)

Richard Bonneville Ingénieur Émérite Centre National d’Études Spatiales (CNES)

Denis Chapuis Président ADAN consulting

Jean-Philippe Chessel Directeur de la Ligne de Produit Stratobus Thales Alenia Space

Pierre Crespi Directeur de l’Innovation Air Liquide Advanced Technologies

Olivier Delcourt Directeur du pôle Matériaux et Procédés de SAFRAN Tech

Thomas Georgelin Maître de conférences Sorbonne Université Centre de Biophysique moléculaire d’Orléans

Dominique Gilliéron Directeur du Centre de compétence optique spatiale Airbus Defence and Space (Toulouse)

Marie Gressier Maître de conférences Université Paul Sabatier (Toulouse)

Michel Guélin Directeur de recherche Émérite Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM)

Jacques Louet Ancien responsable des projets de satellites scientifiques à l’Agence Spatiale Européenne (ESA)

Marie-Joëlle Menu Professeure Université Paul Sabatier (Toulouse)

Michel Viso Exobiologiste Centre National d’Études Spatiales (CNES)

Timothy Warner Competency and Knowledge Director Global expert (Metallurgy) Constellium Technology Center

Équipe éditoriale : MinhThu DinhAudouin, Danièle Olivier et Paul Rigny

Sommaire

Avant-propos :parDanièle Olivier etPaul Rigny......................................................

9

Préface :parBernard Bigot........11......................

Partie 1 : La R&D aéronautique et spatiale

Chapitre 1 :La chimie et l’espace parJacques Louet............................................. 17

Chapitre 2 :Demain, l’aviation plus verte et plus autonome parDenis Chapuis............................................. 43

Chapitre 3 :La propulsion des fusées et des futurs avions chez Air Liquide ! parPierre Crespi......61.........................................

Chapitre 4 :Les nouveaux matériaux composites pour l’aéronautique parVincent Aerts............................................... 75

Chapitre 4 :Les matériaux pour l’espace : application aux instruments optiques parDominique Gilliéron...................85.................

TM Chapitre 5 :Stratobus parJean-Philippe Chessel............................... 99

Partie 2 : Chimie et aéronautique

Chapitre 6 :Les défis matériaux et procédés pour les équipements aéronautiques parOlivier Delcourt........................................... 117

Chapitre 7 :La propulsion électrique : de la propulsion classique à la micropropulsion parAne Aanesland............................................ 137

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Chapitre 8 :Apport de la chimie au développement de matériaux pour l’aéronautique parMarie-Joëlle Menu, Marie Gressier, Pierre Alphonse et Florence Ansart................ 151

Chapitre 9 :Dernières avancées dans les alliages d’aluminium pour applications aéronautiques parTimothy Warner.......................................... 171

Partie 3 : Chimie et espace

Chapitre 10 :Molécules dans l’Univers. Où ? Quand ? Comment ? Pourquoi ? parMichel Guélin.............................................. 183

Chapitre 10 :Traces chimiques d’une forme de vie extraterrestre : si près ! Si loin ! parMichel Viso.................................................. 215

Chapitre 11 :Les origines de la vie, du minéral aux biomolécules d’après la conférence deThomas Georgelin.... 237

Chapitre 12 :L’exploration spatiale : quelles perspectives et quelle place pour l’Europe ? parRichard Bonneville..................................... 257

Avant- propos

L a collec tion d’ou v r age s 1 « Chimie et… » se poursuit ici parChimie, aéronautique e et espacevolume. C’est le 18 de cette collection qui traite des apports actuels et futurs de la chimie aux « questions de société » ; des volumes récents ont été consacrés au changement climatique et aux enjeux énergétiques. Comme tous les transports, les transports aériens sont confrontés à des change ments drastiques résultant de la raréfaction du pétrole, ou plus généralement des com bustibles fossiles, telle qu’on en sent déjà les prémices, qui s’annonce très grave pour les

1. Liste des livres de la collection « Chimie et …. » parus :La chimie et la mer ;Chimie et santé ;La chimie et l’art ;La chimie et l’ali mentation ;La chimie et le sport ; La chimie et l’habitat;La chimie et la nature;Chimie et enjeux énergé tiques ;Chimie et transports,vers des transports décarbonés;Chimie et technologies de l’information; Chimie et expertise, sécurité des biens et des personnes ;Chimie et cerveau ;Chimie et expertise, santé et environnement;Chimie et changements climatiques;Chimie, dermocosmétique et beauté ;La chimie et les grandes villes ;La chimie et les sens.

décennies à venir, et qui ne s’arrêtera que par leur dis parition quasitotale dans un plus grand avenir. Cette situation est d’autant plus préoccupante que le transport aérien connaît une croissance constante, résultat du déve loppement des relations com merciales entre tous les pays du monde. Le défi premier est donc clairement posé : il faut agir sur la sobriété des trans ports en travaillant sur les moteurs, l’efficacité de la com bustion et sur l’optimisation aérodynamique des appareils. Les chapitres consacrés à ces questions montrent que les recherches et les innovations clés concernent les maté riaux : des motorisations à plus hautes températures, des avions plus légers, éventuel lement la capacité mécanique de résister aux contraintes de vols supersoniques… tout cela repose sur les qualités des matériaux – métaux courants, métaux rares, composites ou matières plastiques à hautes performances. L’innovation en matière de matériaux, bien sûr, sollicite la chimie de pointe. Les vols aériens, aujourd’hui, ne sont pas seulement effectués

Fondation de la Maison de la Chimie

Danièle Olivier et Paul Rigny,

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par les avions. Ce qu’on appelle « l’espace » a pris une place importante dans nos civilisa tions. Il s’est agit d’abord de projets « fous », rêvés par la sciencefiction… La conquête de la Lune, de Mars, les civilisa tions extraterrestres. Mais l’es pace est devenu on ne peut plus concret : notre vie repose lar gement sur les satellites – les télécommunications, puis l’ob servation de la Terre couronnée par l’extraordinaire succès des GPS – et bientôt sur l’utilisation des drones. La tendance est lourde, nourrie par des projets militaires mais tout autant par les besoins croissants de sur veillances tous azimuts. Et les projets de toutes sortes fleu rissent… des stations habitées, des satellites de transports, de petits satellites ou des drones aux fonctions bien spécialisées, etc. L’innovation semble ne plus avoir de limite et la recherche se développe dans toutes les directions. Là encore, comme pour l’aviation, et ce n’est pas une surprise, la recherche de nouveaux matériaux pour conquérir les milieux extrater restres joue un rôle indispen sable – la chimie encore… On la retrouve aussi dans la mise au point des lanceurs, qui sont et seront sollicités de façon toute nouvelle par les générations de vaisseaux spatiaux. Au vu de la dimension colos sale des appareils et vais seaux aériens, il est clair que le domaine est pris en charge aux plus hauts niveaux de l’ac tivité économique, l’industrie lourde, les bureaux d’études sophistiqués et les labora toires de recherche de pointe. On retrouve à tous ces niveaux la chimie sous ses deux dimen sions de recherche scientifique

et d’industrie. Le présent livre illustre cette symbiose, qui est une richesse de la chimie. Il l’illustre dans un domaine qui frappe l’imagination plus que d’autres : tout enfant n’estil pas un Jules Verne, et un peu aussi tout adulte ? Le présent ouvrage, comme tous ceux de la collection, sont destinés à des lecteurs ayant déjà un certain niveau scien tifique, au moins bac+2, pour donner une indication. Ils inté resseront les enseignants ainsi que les familles des élèves qui s’apprêtent à choisir leur voie professionnelle. Les réflexions scientifiques et les informations qui constituent les chapitres sont maintenant accessibles sur le site w w w.mediachi mie.com, qui a été créé par la Fondation de la Maison de la Chimie et connaît un remar quable développement en liai son avec les responsables de l’éducation nationale. À côté d’articles scientifiques de tous niveaux, ce site donne aussi des informations à carac tère professionnel pour aider les élèves ou les étudiants à s’orienter dans leur avenir. Les ressources provenant de la collection « Chimie et… » sont associées dans le site à de nombreux articles d’origines très diverses, comme celles du collège de France, du CNRS ou des sociétés savantes, pour ne citer que quelquesunes d’entre elles.

Danièle Olivier Viceprésidente de la Fondation de la Maison de la Chimie Paul Rigny Conseiller scientifique auprès du président de la Fondation de la Maison de la Chimie