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Interview avec Dominique Fontaine, chercheuse en astrophysique

A l’occasion du 60ème anniversaire du 1er vol spatial habité, Dominique Fontaine, astrophysicienne, Directrice de recherche au CNRS, Directrice du Laboratoire de physique des plasmas (LPP) et Responsable de l’Ecole Universitaire de Recherche PLASMAScience, nous apporte son éclairage sur le rôle de la physique des plasmas dans l’exploration de l’univers.
Interview avec Dominique Fontaine, chercheuse en astrophysique

Dominique, depuis le 1er vol de l’homme dans l’espace de nombreux accomplissements et de multiples découvertes ont été faits dans le domaine spatial. Vous êtes experte en plasma spatiaux, pourriez-vous nous expliquer le lien entre les sciences des plasmas et l’exploration de l’espace ?

L’étude des plasmas, ces gaz ionisés considérés en physique comme 4ème état de la matière, est incontournable dans l’exploration de l’espace car notre univers visible est constitué à 99% de plasmas. Quand on s’éloigne de la Terre, dans l’altitude, la densité d’atmosphère diminue et au bout d’un moment on rentre dans l’ionosphère, composée des particules ionisées. L’ionosphère est donc le premier plasma qu’on rencontre dans les hautes couches de l’atmosphère terrestre. Le Soleil est aussi un gigantesque plasma. Ensuite, si nous prenons notre Système solaire, à part les planètes et leurs éventuelles atmosphères, tout ce qui est dans l’espace interplanétaire est du plasma.

Comment est-il possible d’étudier des phénomènes si lointains qui se passent dans l’espace, à des milliers, voire des millions de kilomètres ?

Dans notre Système solaire, nous utilisions des satellites qui collectent les données in situ (dans leur milieu naturel). On les équipe avec des détecteurs de rayonnement, des analyseurs des particules, des capteurs des champs électriques et magnétiques.

En revanche, il est extrêmement compliqué d’envoyer une sonde au-delà du Système solaire. Donc pour explorer l’espace plus lointain, nous utilisons des moyens indirects, c’est-à-dire que nous analysons les lumières émises par divers objets ou lors d’un événement (collision des particules etc.). Nous mesurons un rayonnement observable sur Terre, et à partir de là, nous essayons d’imaginer son origine, les constituants, les mécanismes. Ces lumières sont collectées soit par les télescopes au sol, soit par des télescopes en orbite.

De plus, les scientifiques font des simulations numériques qui permettent d’imaginer des phénomènes qui se passent dans l’univers. D’autres font des expériences au laboratoire qui tentent de reproduire approximativement les conditions dans l’espace. Mais tous construisent des modèles qui doivent correspondre aux observations in situ.

Est-ce que l’intelligence artificielle intervient dans votre domaine ?

Notre activité n’échappe pas à l’intelligence artificielle qui est devenue aujourd’hui omniprésente. Nos premiers satellites n’avaient pas d’instrument très sophistiqués à bord et ne pouvaient pas transmettre beaucoup d’informations. Maintenant ils peuvent envoyer un volume colossal de données, le traitement se fait en partie à bord et les données qu’on reçoit sont très détaillées et de très bonne qualité.

Depuis environ une vingtaine d’années, nous avons une masse de données, stockée dans d’énormes centres de données, sur les plasmas du Soleil, de la Terre et du milieu interplanétaire. L’intelligence artificielle nous permet d’extraire et d’interpréter les données dont nous avons besoin. Pour élaborer des algorithmes les astrophysiciens travaillent main dans la main avec les mathématiciens qui connaissent ces méthodes. Et le volume de données va sans doute encore croitre dans l’avenir !

Le Laboratoire de physique des plasmas travaille sur les instruments pour les missions ?

Oui, ici au LPP, nous avons une expérience, un véritable savoir-faire dans la fabrication d’instruments pour mesurer les ondes et les particules. Pour proposer un nouvel instrument nous nous basons sur ceux que nous avons déjà créés, lancés. Cependant, ce sont toujours des modèles uniques, car nous devons les adapter aux différents milieux. Par exemple, le milieu de Mercure est très différent de celui de Jupiter (particules, fréquences etc.).

Vous travaillez dans ce domaine depuis longtemps, est-ce que vous avez constaté une fluctuation de l’intérêt envers l’astrophysique au fil des années ? Est-ce que les jeunes continuent à s’intéresser à l’astrophysique, la physique des plasmas ?

Certainement, depuis le premier vol de l’homme dans l’espace beaucoup de choses ont changé. Avant les enfants voulaient tous devenir astronautes, aujourd’hui c’est moins le cas. Je dirais que l’accès à l’espace s’est banalisé depuis. Ce n’est plus extraordinaire de lancer une fusée, ce n’est plus étonnant d’envoyer un satellite dans l’espace…

En revanche, je constate que l’intérêt pour l’astrophysique n’a pas diminué, l’espace et l’univers sont toujours des centres d’intérêt pour les jeunes. Les jeunes d’aujourd’hui sont très sensibles aux problèmes liés à la protection de la planète, au traitement des déchets, à l’écologie, à une meilleure compréhension du vivant. Par exemple, ils sont très intéressés par des nouveaux défis dans l’espace : la gestion des débris spatiaux.

Il y a actuellement plus de 130 millions de débris qui tournent autour de la Terre. Ils peuvent être minuscules, moins d’un millimètre, mais également aussi volumineux qu’un bus. Le public n’a rien à craindre, les débris se trouvent à plusieurs centaines ou milliers de kilomètres de notre planète et bruleront dans l’atmosphère avant d’arriver sur Terre. Par contre, ces objets volants, compte tenu leur quantité et leur grande vitesse, deviennent très dangereux pour les nouveaux satellites, qui risquent d’être endommagés s’il y a des collisions. C’est une vraie préoccupation ! Il faut réfléchir à comment faire pour nettoyer et comment éviter de polluer. Et les jeunes ont raison de s’en préoccuper dès maintenant !

 

Retrouvez l'article en version longue sur le site de la Fédération de recherche PLAS@PAR (Plasmas à Paris)