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Carnet de vol La fascinante aventure de l'aérospatiale

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Carnet de vol La fascinante aventure de l'aérospatiale Fondation d'Entreprise EADS, Paris 2009

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© 2009 EADS Corporate Foundation Fondation d'Entreprise EADS, 37, boulevard de Montmorency, 75781 Paris Cedex 16, France http://www.fondation.eads.net/ Responsable : Marie-Claire Certiat, Déléguée générale de la Fondation ; Conception et réalisation : Faromedia creative network ­ interactive GmbH & Co KG ; Chef de projet : Markus Wiegand ; Contenu et texte : Dr Michael Müller ; Conception et présentation : Monika Grötzinger ; Illustrations : Michael Römer ; Chercheur adjoint : Brigitte Binder ; Iconographe : Tess Richter ; Consultant didactique : Stefan Reißl ; Chefs de projet EADS : Marie-Claire Certiat et Thorsten Möllmann ; Recherche et vérification : Richard Kleebaur et Dr Andreas Schuster. La diffusion de ce livre ou de certains de ses extraits en recourant au cinéma, à la radio, à la télévision, à la presse, à des moyens de reproduction photomécanique ou à des systèmes électriques, n'est autorisée qu'avec le consentement exprès de la Fondation d'Entreprise EADS.

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Préface Chers étudiants, professeurs, lecteurs et passionnés d'aérospatiale Carnet de vol a pour but de vous faire partager la passion des milliers de personnes qui, tant chez EADS qu'à travers le monde, permettent aux avions et aux hélicoptères de voler, de surveiller l'environnement grâce aux satellites, et qui, par leurs idées, font voyager des hommes et des femmes dans l'espace. Bon nombre d'entre nous, enfants, regardions le ciel et nous demandions comment des avions pouvaient voler. Carnet de vol, dont la réalisation a été possible grâce à la Fondation d'Entreprise EADS, est un livre éducatif et interactif destiné à expliquer les idées fondamentales sur lesquelles repose la science du vol. Le livre s'efforce, par ailleurs, d'expliquer les technologies indispensables au transport d'êtres humains dans l'espace et vise à vous faire partager les idées de ceux qui ont consacré leur vie à l'avenir de l'aérospatiale. De nombreuses personnes ont été consultées, dont un groupe très important : les jeunes, filles et garçons, qui rêvent de devenir techniciens, ingénieurs, scientifiques, pilotes ou astronautes. Nous en avons rencontré beaucoup et nous leur avons demandé quelles étaient les informations complémentaires qu'ils souhaitaient obtenir à propos de l'aérospatiale. Carnet de vol est la réponse que nous donnons aux nombreuses et excellentes questions qui nous ont été posées. Carnet de vol est le fruit du dévouement et du temps consacré par de nombreux membres de notre équipe chez EADS, et je souhaiterais leur rendre hommage et remercier, en particulier, Marie-Claire Certiat, Thorsten Moëllmann, Richard Kleebaur et Dr Andreas Schuster pour leur contribution. La passion qu'ils vouent à l'aérospatiale a permis de faire de ce livre une réalité. J'espère que Carnet de vol vous permettra d'apprécier autant que nous la science et les technologies aérospatiales. Bonne lecture ! Cordialement, Dr Jean J. Botti, Directeur de la Technologie d'EADS.

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Table des matières Préface............................... 3 Dr Jean J. Botti Directeur de la Technologie d'EADS Au sol Le voyage commence ............. 8 Que se passe-t-il à l'aéroport ? Les contrôleurs aériens ou aiguilleurs du ciel ............. 10 Comment les contrôleurs aériens surveillent-ils l'espace aérien ? Le fret par avion................... 12 Comment les avions transportent-ils les produits dont nous avons besoin ? Les visites de maintenance des avions........................... 14 Comment les avions sont-ils entretenus ? Un métier de rêve aux nombreuses responsabilités ...... 16 Pilotes : un parcours difficile jusqu'au poste de pilotage Un ciel moins bruyant ........... 18 Que font les aéroports et les constructeurs d'avions pour réduire les nuisances sonores ? Un réseau de sécurité............ 20 Comment les avions et les satellites nous protègent-ils contre les dangers ? Décollage Conquérir les cieux ............... 24 De l'empereur Shun au comte von Zeppelin Le rêve de voler ................... 26 Des premiers vols motorisés aux gros-porteurs La nature est astucieuse ........ 28 Que peut nous apprendre la nature dans l'art de voler ? Le secret de la portance ......... 30 Pourquoi les avions volent-ils ? De l'hélice au moteur à réaction ........................... 32 Quels sont les modes de propulsion des avions ? Dans les airs et de retour sur la terre ferme ................. 34 Que se passe-t-il au décollage et à l'atterrissage ? Voler à basses altitudes Voler comme un oiseau.......... 38 Glisser dans les airs avec un deltaplane, un parachute ou un parapente Voler sans l'aide d'un moteur .. 40 Comment les planeurs prennent-ils le vent ? Vie privée dans les airs .......... 42 Une multitude d'avions privés Voler tous azimuts ................ 44 Comment peut-on piloter et diriger un hélicoptère ? Les polyvalents du ciel .......... 46 Les missions des hélicoptères Des routes dans le ciel........... 48 Les vols et l'avenir du transport local

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Voler à hautes altitudes Haute technologie dans le ciel..52 Les innovations permettent aux avions d'être plus sûrs et plus confortables Travailler dans les airs ........... 54 Il n'y a pas que les pilotes qui travaillent à bord des avions Quand la météo est défavorable .................... 56 Quels sont les effets des conditions météorologiques sur les vols ? Plus vite que vous ne pouvez entendre .................. 58 Lorsque les avions franchissent le mur du son La naissance d'un Airbus ....... 60 Comment sont construits les avions de ligne modernes ? Un Airbus aux nationalités multiples ............................ 62 L'Airbus A380, comme tous les modèles d'Airbus, est le fruit d'une collaboration européenne Les engins du futur ............... 64 À quoi ressembleront les avions de demain ? En orbite Une station dans l'espace....... 68 Des astronautes de différents pays effectuent des recherches à bord de la Station spatiale internationale (ISS) Des instructions venues de l'espace .......................... 70 Galileo, le programme européen de radionavigation par satellite Des nouvelles de l'espace ...... 72 Comment les satellites assurent-ils la diversité des communications et des programmes télévisés ? L'observation de la Terre depuis l'espace .................... 74 Comment les satellites nous aident-ils à protéger l'environnement ? Un taxi pour l'espace ............ 76 Les lanceurs mettent les satellites en orbite Une promenade dans l'espace .. 78 Des touristes pourront-ils bientôt flotter en apesanteur ? Les voyages interstellaires De la Terre à Mars et voyage retour .................. 82 Découvrir d'autres planètes Une exploration de l'espace extra-atmosphérique............. 84 Comment les télescopes spatiaux nous fournissent-ils une nouvelle vision de l'univers ? Des voyages incroyables dans l'espace ....................... 86 Pourrons-nous un jour atteindre les confins de l'espace ? Nos voisins de l'espace .......... 88 Y a-t-il d'autres êtres intelligents dans l'espace ? Crédits photographiques 90

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Le voyage commence Tout voyage en avion commence à l'aéroport. Page 8, vous découvrirez comment les aéroports sont conçus pour accueillir un très grand nombre de passagers et assurer de nombreux décollages et atterrissages. Les avions ne pourraient pas voler en toute sécurité sans les aiguilleurs du ciel et la surveillance de l'espace aérien. Nous vous expliquerons à la page 10 les raisons pour lesquelles cette surveillance est particulièrement importante. De nombreux produits dont nous avons besoin quotidiennement sont transportés par avion. Le fonctionnement du fret aérien vous est expliqué à la page 12. Les visites de maintenance des avions Le fait que les avions fassent constamment l'objet de visites de maintenance est l'une des raisons pour lesquelles ils sont aussi sûrs. Les visites de maintenance les plus importantes sont décrites à la page 14. Les contrôleurs Le fret aériens par avion

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Au sol Un métier de rêve aux nombreuses responsabilités Dans ce chapitre, nous vous expliquerons ce que les pilotes doivent apprendre et ce qu'ils sont censés savoir faire. Page 16. Un ciel moins bruyant Vous découvrirez à la page 18 ce que les aéroports et les constructeurs d'avions font pour réduire les nuisances sonores. Un réseau de sécurité La sécurité est un problème crucial pour le monde complexe dans lequel nous vivons. Vous découvrirez à la page 20 ce que l'aviation et l'industrie aérospatiale peuvent faire pour renforcer la sécurité planétaire.

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AU SoL ­ AÉRoPoRT Le voyage commence Que se passe-t-il à l'aéroport ? Les avions décollent et atterrissent à l'aéroport. Ceci semble relativement simple. Toutefois, pour que tout se passe correctement, bon nombre de personnes et de systèmes doivent travailler ensemble. Tout doit s'imbriquer comme les pièces d'un mécanisme parfaitement huilé ; dans les grands aéroports comme celui de Francfort ou celui de RoissyCharles-de-Gaulle, tous les jours près de 1 200 avions décollent et atterrissent, et près de 150 000 passagers embarquent et débarquent. La plupart des aéroports sont actuellement gérés comme des entreprises commerciales indépendantes ayant pour objet de fournir des prestations de qualité à leurs clients (les compagnies aériennes et les passagers). Un autre facteur joue un rôle aussi important, à savoir la sécurité, qui revêt un double aspect : d'une part, la sécurité du mouvement aérien (les atterrissages et les décollages des avions) et, d'autre part, la sécurité visant à protéger les passagers contre les actes criminels et les attaques terroristes. Toute personne ayant déjà pris l'avion sait qu'elle doit se soumettre à des contrôles rigoureux avant le départ. Les zones aéroportuaires Les passagers après s'être enregistrés attendent dans un Terminal (1) avant l'embarquement. La Tour de contrôle (2) supervise le trafic aérien ainsi que les mouvements des véhicules d'assistance au sol ; c'est elle qui délivre aux avions l'autorisation de décoller et d'atterrir. Les avions séjournent sur les Aires de stationnement, appelées parfois Tarmacs (3). Toutes les opérations aéroportuaires sont coordonnées par le Service Logistique (4). Les Sapeurs-pompiers et les Equipes de secours (5) sont prêts à intervenir en cas d'urgence. C'est dans les Hangars (6) que les avions sont entretenus et, si besoin est, réparés. Les passagers qui ne prennent l'avion que le lendemain peuvent passer la nuit dans l'un des Hôtels de l'aéroport (7). De nombreux passagers arrivent à l'aéroport en train (8). En fait, un aéroport moderne est une ville à part entière. Il dispose d'installations et de hangars (où les avions sont entretenus ou révisés), de sapeurs-pompiers et d'équipes de secours, d'une antenne médicale, de moyens de transport, de boutiques, d'entreprises et d'endroits où les passagers peuvent se reposer et passer du temps en attendant leur vol. Disposer d'un aéroport opérationnel est une condition préalable de nos jours pour toute ville qui espère faire des affaires au niveau international. Seul un aéroport facile d'accès pourra présenter un intérêt en tant que centre économique, lieu de travail et endroit où vivre. explosifs LIMS ­ Détection électronique des et autres substances suspectes Dr Michael Kerkloh, PDG et Président du Conseil d'administration de Munich Airport GmbH En ma qualité de directeur d'aéroport, je dois m'assurer que les passagers et les entreprises disposent des meilleures liaisons possibles avec le réseau de transport aérien international. La zone aéroportuaire de Munich compte près de 600 entreprises et bureaux et environ 30 000 employés. Chaque jour, quelque 100 000 passagers empruntent l'aéroport. Nous devons être prêts à intervenir 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. La configuration de l'aéroport doit toujours être adaptable et le personnel aéroportuaire doit pouvoir réagir rapidement en cas d'événements imprévisibles, comme de fortes chutes de neige ou une panne technique. Si je devais décrire mon travail dans ses grandes lignes, je dirais que je dois faire en sorte que tout marche comme un mouvement d'horlogerie. Si la gestion de l'aéroport a permis de constituer une très bonne équipe de 30 000 personnes, nous pouvons alors considérer que nous avons réussi. n Works des vols, EADS Innovatio fimes Pour renforcer la sécurité qui permet de détecter d'in logie a développé une techno métrie à mobilité pectes : la spectro S]). traces de substances sus bility Spectrometer » [LIM e (« Laser-based Ion Mo ioniqu sur les passagers les substances détectées Grâce à cette technologie, uement (ions) et ensuite les chargées électriq sont séparées en particu sensible, extrêmement sélective, très lysées. Cette méthode est avec ana es. Elle permet de savoir quelques second et donne des résultats en contact avec en passager a récemment été ent beaucoup de fiabilité si un particules les plus fines rest suspectes, car même les des substances ieurs lavages. plus nt aux vêtements malgré sur la peau ou s'accroche

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Ravitaillement des avions Camion-citerne d'eau Passerelle d'embarquement ou de débarquement Camion-citerne de kérosène Camion du service restauration Camion du service de nettoyage Véhicule rampe et tapis roulant Avant de décoller, un avion doit emprunter une voie de roulage (« taxiway ») pour atteindre la piste. Des panneaux de signalisation indiquent la direction à suivre. Par exemple, un panneau comportant l'indication « A2 07L ­ 25R » signifie que l'avion est situé exactement à l'emplacement A2 sur la voie de roulage conduisant à l'une des deux pistes parallèles ; dans ce cas, la piste 07L (L pour Left, c'est-à-dire « gauche »). 25R (R pour Right, c'est-à-dire « droite ») se rapporte à la même piste lorsqu'elle est utilisée dans le sens opposé. Tout avion au roulage doit faire un point fixe lorsque la piste d'envol est utilisée dans des conditions de visibilité très faible. Cela afin d'éviter des interférences inacceptables avec le système d'atterrissage aux instruments (« Instrument Landing System » ou ILS). Les avions décollent et atterrissent face au vent dominant. Le personnel de la tour détermine, en fonction du vent, le sens du décollage et de l'atterrissage.

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AU SoL ­ LA SÉCURITÉ DU TRAFIC AÉRIEN Les contrôleurs aériens ou aiguilleurs du ciel Comment les contrôleurs aériens surveillent-ils l'espace aérien ? Au tout début de l'aviation, il n'y avait pas réellement de problèmes de décollage et d'atterrissage dans la mesure où il y avait peu de vols et qu'ils étaient très espacés. Lorsque le trafic aérien s'est intensifié après la Première Guerre mondiale, il s'est avéré nécessaire de coordonner les vols. C'est au cours des années 1920 que les autorités nationales de contrôle du trafic aérien ont vu le jour ; elles avaient deux missions à accomplir : donner aux pilotes des informations sur les conditions météorologiques, des conseils de navigation et des cartes, et coordonner les vols, les décollages et atterrissages afin d'empêcher toute éventuelle collision. De nos jours, des avions décollent et atterrissent à moins de 1 mn d'intervalle. La responsabilité d'un trafic aérien sûr et fluide incombe aux contrôleurs aériens, qui occupent des postes à très grandes responsabilités. Ils supervisent tous les vols de la portion d'espace aérien qui leur est confiée. Ils communiquent par radio avec les pilotes, leur donne l'autorisation de décoller et d'atterrir et définissent le couloir aérien qu'ils doivent emprunter et l'altitude à laquelle ils doivent voler. Les vols effectués selon les règles de vol aux instruments Avant d'effectuer un vol aux instruments, le pilote doit déposer un plan de vol qui doit être accepté par le contrôle du trafic aérien. Avant de décoller, le pilote doit appeler le contrôle aérien pour obtenir une clairance pour le vol. Lorsque tous les passagers ont embarqué et alors que l'avion est toujours au parking, le pilote doit appeler le contrôle des pistes et demander l'autorisation d'allumer les moteurs. Lorsque l'avion part du parking, le contrôle au sol prend le relais. Il dirige par radio le pilote sur la voie de circulation jusqu'à son point d'arrêt avant la piste. À partir de ce moment, c'est la tour de contrôle qui prend le relais. Le pilote annonce « prêt au départ » et la tour lui donne l'autorisation de s'aligner sur la piste et de décoller si la situation le permet. Après le décollage, c'est au tour du contrôle d'approche de guider l'aéronef pour sortir de l'espace aérien de l'aéroport. En vol, le contrôle en route prend en charge l'aéronef. Il surveille toutes les activités de vol dans sa zone de compétence sur les écrans radar et veille à ce que tous les avions maintiennent leur route afin d'éviter les collisions (abordages). Lors de la phase d'approche, puis de l'atterrissage, les différents contrôleurs aériens sont chargés de communiquer des instructions à l'avion pour le conduire jusqu'à son parking. La division des espaces aériens La division des espaces aériens se fait d'après les niveaux de vol (FL) : Vol à vue et vol aux instruments Malgré la présence d'instruments, la plupart des vols se font en respectant ce que l'on appelle les règles de vol à vue (VFR), selon lesquelles le navigateur pilote son avion en se fiant à sa vue et en s'orientant par rapport au sol (reliefs, routes, villes...). Il s'agit simplement de voir et d'éviter les autres avions. En cas de mauvaise visibilité, le soir ou par mauvais temps par exemple, les vols peuvent s'effectuer selon les règles de vol aux instruments (IFR). Dans ce cas, les pilotes utilisent les aides de navigation au sol (balises radio) pour voler d'un endroit à un autre. Un plan de vol doit être déposé et les pilotes sont « guidés » dans une certaine mesure par les contrôleurs aériens. Les pilotes doivent avoir reçu une formation pour effectuer des vols aux instruments, et les avions doivent être équipés des appareils nécessaires. Tous les vols de compagnies régulières doivent être effectués aux instruments, quelles que soient les conditions de visibilité, bonnes ou mauvaises. C (Charlie en alphabet radio international)= espace aérien contrôlé D (Delta en alphabet radio international)= espace aérien contrôlé en tant (Echo en alphabet radio international)= espace aérien contrôlé pour les vols aux instruments et les vols à vue. Il s'agit de l'espace aérien généralement emprunté pour les vols de navigation à vue. (Golf en alphabet radio international)= espace aérien non contrôlé emprunté essentiellement pour les vols à vue. (généralement l'ensemble de l'espace aérien) au-dessus de FL 100 ; de FL 130 à FL 660 près des Alpes, et en dessous de FL 100 à proximité des aéroports civils. que « zone de contrôle » (D-CTR) ou au-dessus des zones de contrôle des aéroports civils pris en tant qu'espace aérien contrôlé.

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Les espaces aériens Pour faciliter le travail des contrôleurs aériens, l'espace aérien est divisé en plusieurs zones et segments. Cette division varie légèrement selon les pays, mais, d'une manière générale, les principes adoptés sont relativement semblables. Pour que les avions ne volent pas tous à la même altitude, le critère du niveau de vol (FL) a été introduit. Le chiffre indique l'altitude en pieds, sans les deux derniers zéros. « FL 80 » correspond par conséquent au niveau de vol situé à une altitude de 8 000 pieds (près de 2 438 m). L'altitude est déterminée en mesurant la pression de l'air, qui diminue lorsque l'altitude augmente. Les niveaux de vol sont toujours calculés en prenant une pression d'air standard que tous les avions doivent indiquer à leur altimètre lorsqu'ils ont atteint leur altitude de croisière. Pour atterrir en toute sécurité, les altimètres doivent être ajustés à la pression de l'air au sol ; la tour de contrôle communique cette information au pilote. Les routes aériennes en Europe Pour faciliter les vols aux instruments, l'espace aérien dispose de ce que l'on appelle les routes aériennes. Les contrôleurs aériens dirigent les pilotes sur ces routes aériennes comme s'il s'agissait d'autoroutes du ciel. Tout comme les routes terrestres, les routes aériennes comportent des axes principaux, des intersections et des carrefours. Les routes aériennes sont jalonnées de balises radio (émetteurs terrestres) émettant des signaux radio qui sont transmis aux instruments de navigation se trouvant dans le cockpit. Les routes aériennes ainsi que leurs classifications et les fréquences radio s'y rapportant figurent sur les cartes de navigation aérienne.

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AU SoL ­ FRET ET LoGISTIQUE Le fret par avion Comment les avions transportent-ils les produits dont nous avons besoin ? La plupart des gens associent le mot « avion » aux vols passagers. Pourtant, ce type de transport ne représente qu'un peu plus de la moitié des mouvements d'avion (décollages et atterrissages) dans les grands aéroports. Le reste des mouvements est constitué par le fret aérien. À l'heure actuelle, presque tout type de marchandise peut être transporté par avion ­ machines, ordinateurs, vêtements, produits alimentaires (comme les poissons ou les fruits). Même les voitures voyagent parfois par avion, bien que des modes de transport plus traditionnels comme le bateau, le train ou le camion soient plus couramment utilisés pour ce genre de marchandises. Lorsque l'on a mangé des « mangues avion », on prend rapidement goût aux avantages du fret aérien. Il y a une énorme différence de goût entre un fruit qui a mûri sous les tropiques et qui est ensuite expédié en Europe, et un fruit qui a été cueilli vert et qui a mûri pendant son transport dans la cale d'un bateau. Si vous deviez expédier par bateau des mangues mûres à point, elles seraient immangeables à leur arrivée. Comme pour les avions de passagers, l'un des principaux avantages du fret aérien est la vitesse ­ c'est le moyen de transport le plus rapide ! Une baleine dans le ciel Les gens qui regardent cet avion décoller de Toulouse sont toujours stupéfaits de voir qu'un appareil aussi imposant puisse s'élever du sol. L'Airbus A300-600ST (également connu sous le nom de « Super Transporter ») est l'avion-cargo par excellence : il peut transporter un volume de fret bien supérieur à celui des autres avions. Le A300-600ST a été surnommé « Beluga », car il ressemble à l'énorme baleine du même nom ; il sert uniquement à transporter des sections d'appareils Airbus. Ces sections sont construites dans plusieurs sites européens ; elles doivent donc être transportées sur les sites d'assemblage Airbus. Le Super Transporter est en service depuis 1996 et remporte toujours un très vif succès. Construire la porte d'un cargo est le principal travail de modification. Il existe des avions cargo de toutes les tailles : de la version cargo des gros porteurs passagers aux monomoteurs ou bimoteurs qui desservent par exemple les petites îles. Ils diffèrent des avions de passagers par le fait qu'ils disposent d'une large porte de cargo située, soit à la partie avant du fuselage, soit sur le côté du fuselage par laquelle d'énormes conteneurs, voire des véhicules, peuvent être chargés à bord. Un nombre impressionnant de marchandises peuvent remplir les gros avions cargos. Les plus gros d'entre eux peuvent transporter le volume de plus de dix gros camions. Les experts estiment que le fret aérien sera encore plus important au cours des prochaines années car il est devenu essentiel au niveau de l'économie mondiale de pouvoir transporter rapidement les marchandises sur de grandes distances. Transformer des avions de passagers en avions-cargos Les hangars de Elbe Flugzeugwerke (EFW) se trouvent dans l'aéroport de Dresde où d'anciens modèles d'avions de passagers, comme les Airbus A300 et A310, ont quitté les hangars pour réapparaître sous forme d'avions-cargos presque entièrement neufs. Ces Airbus qui ont transporté des passagers pendant dix ou quinze ans sont remplacés par de nouveaux avions, plus confortables. Toutefois, ils sont bien loin d'être « vieux » et peuvent tout à fait continuer à voler. Lors de la phase de transformation en avion-cargo, le pont principal est enlevé, une grande porte de cargo est ajoutée et l'Airbus se refait une santé en devenant une « bête de somme aérienne ».

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Un chargement rapide Toute personne qui assiste pour la première fois au chargement d'un avion-cargo est généralement surprise par la vitesse à laquelle l'espace de chargement se remplit ; le chargement se fait en recourant aux méthodes les plus récentes. Les palettes ou les conteneurs sont d'abord poussés par le véhicule de chargement jusqu'à la porte de l'avion-cargo, puis placés à l'intérieur du fuselage. Son plancher est équipé de plusieurs roues qui sont alimentées par des moteurs électriques (ce que l'on appelle les « blocs d'entraînement »). En utilisant un panneau de commande, la cargaison peut être transportée à un endroit précis et prédéterminé où elle sera plus en sécurité. La répartition de la cargaison est une forme d'art : elle doit être effectuée de manière que le centre de gravité ne dépasse pas certaines limites autorisées et que les capacités de vol de l'avion n'en soient pas affectées.

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AU SoL ­ LA MAINTENANCE DES AVIoNS Les visites de maintenance des avions Comment les avions sont-ils entretenus ? Difficile à croire, mais vrai : un avion comporte quelques millions de pièces, si l'on compte les boulons et les écrous ! Qui est donc réellement responsable de ces systèmes mécaniques et électroniques extrêmement compliqués, pour qu'ils soient toujours entretenus de manière à répondre à des normes techniques très rigoureuses ? Les avions constituent le mode de transport le plus sûr au monde. Leur durée de vie et leur fiabilité dépendent toutefois d'une bonne maintenance technique et de contrôles de sécurité réguliers et préventifs. Un système sophistiqué d'opérations de maintenance et de réparations a été mis au point pour répondre à ces exigences. Tous les grands aéroports disposent d'espaces réservés aux interventions de maintenance, que l'on appelle « hangars ». Des équipes mobiles composées d'ingénieurs hautement qualifiés et de mécaniciens y travaillent. Elles réparent les dommages causés à la structure et aux systèmes de l'avion ou installent des pièces de rechange. Après un certain nombre d'heures de vol, différentes pièces d'un appareil doivent être remplacées. Par exemple, contrairement à ce qui se passe avec un moteur de voiture, un moteur d'avion ne doit pas être changé seulement lorsqu'il tombe en panne : attendre aussi longtemps ne répond pas aux exigences de sécurité. Comme pour les êtres humains, dont les cellules se régénèrent tous les sept ans, un avion est entièrement remis à neuf après plusieurs années ­ du moins en ce qui concerne la sécurité des pièces les plus importantes. Du fait de cette maintenance constante, il n'est pas rare qu'un avion ait une durée de vie de 20 ans, voire 30 ans. Même après autant d'années de service, ils sont toujours aussi sûrs que les avions flambant neufs. En fonction de l'échelle du temps et du type d'interventions prévues, il convient de faire une différence entre les visites demaintenance régulières et la grande visite qui a lieu seulement après un certain nombre d'années et après plusieurs milliers d'heures de vol. En outre, d'autres diagnostics sont faits lorsqu'un avion est en vol. Ses principaux systèmes sont constamment contrôlés et toute défaillance constatée est immédiatement signalée par radio directement au service de maintenance au sol. Une maintenance préventive L'opération de maintenance la plus fréquente est la visite pré-vol effectuée par le commandant ou le copilote avant le vol pour voir s'il n'y a pas de dommages visibles. La vérification sur l'aire de trafic se fait une fois par jour. Les mécaniciens testent chaque fonction, vérifient les pneus et les freins ainsi que les niveaux d'huile, de fluide hydraulique et d'eau. La visite hebdomadaire facilite la maintenance quotidienne en ajoutant des contrôles supplémentaires des systèmes de l'avion. Toutes les 350 à 650 heures de vol (environ une fois par mois), une visite plus importante est effectuée, la visite de type A (ou Check A). Les techniciens procèdent à une vérification minutieuse de la cabine et effectuent des tâches simples comme les changements d'huile et le contrôle des filtres. Lors de la visite de type B (ou Check B), tous les systèmes, comme les équipements de secours et les blocs de navigation, sont examinés. Une vérification très minutieuse et très longue ­ la visite de type C (ou Check C) ­ est effectuée tous les 15 à 18 mois. La structure tout entière de l'avion est passée au peigne fin grâce à des contrôles minutieux des systèmes. L'intervention de maintenance la plus complète est la visite de type D (ou Check D). Cette visite a lieu tous les six à dix ans. L'avion est démonté et remonté entièrement à neuf. La visite D dure de quatre à six semaines et coûte plusieurs millions d'euros.

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La Check C Tous les avions de passagers doivent faire l'objet d'une Check C tous les 15 à 18 mois. (1) La carlingue est examinée afin de découvrir par ultrason toute éventuelle fissure filiforme. (2) Toutes les pièces importantes du moteur sont soigneusement contrôlées. (3) Tous les câblages de l'avion sont examinés. (4) Tous les instruments du cockpit doivent fonctionner parfaitement. La haute technologie au service d'une meilleure maintenance À l'heure actuelle, les équipes de maintenance doivent toujours se fier aux manuels imprimés, aux instructions et à d'autres sources similaires d'information qui sont également disponibles sur ordinateur. Pour gagner du temps et améliorer la sécurité du travail, les chercheurs ont conçu le moyen de fournir aux équipes de maintenance des informations pertinentes sous forme numérique lorsqu'ils travaillent sur un avion. Les informations peuvent être projetées sur des lunettes spéciales, permettant aux employés d'avoir les mains libres et de travailler plus vite et plus efficacement.

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AU SoL ­ LA FoRMATIoN DES PILoTES Un métier de rêve aux nombreuses responsabilités Pilotes : un parcours difficile jusqu'au poste de pilotage Beaucoup de gens considèrent le métier de pilote ou de commandant de bord d'un avion de ligne comme un métier de rêve. Après tout, qui ne souhaiterait pas survoler les Alpes enneigées ou admirer un lever de soleil sur le Pain de Sucre à Rio de Janeiro, tranquillement assis dans un cockpit d'avion ? Toutefois, bien qu'extrêmement passionnant, le métier de pilote est aussi très exigeant, car il requiert des compétences intellectuelles et des capacités à la fois physiques et mentales du fait de la pression constante subie. Tout le monde ne remplit pas la totalité des conditions requises pour passer avec brio les tests d'aptitude et les examens médicaux qu'implique le métier de pilote, civil ou militaire. Les grandes compagnies aériennes comme Lufthansa, Air France ou British Airways forment leurs pilotes dans leur propre centre de formation, mais l'on peut également obtenir sa licence de pilote dans un centre privé de formation. Il est aussi possible de faire carrière dans l'armée en devenant pilote de chasse aux commandes d'un avion de combat de dernière génération comme l'Eurofighter Typhoon. Pendant leurs années de formation, les élèves pilotes effectuent près de 320 heures de vol et obtiennent finalement un brevet de pilote professionnel. Toutefois, le chemin est encore long avant de devenir commandant de bord d'un avion de ligne. Pendant près de 13 ans, les pilotes ne sont que copilotes et ce n'est qu'après avoir effectué près de 5 000 heures de vol qu'ils peuvent enfin devenir commandant de bord. Dans la mesure où le cockpit des avions modernes est un véritable centre informatique de navigation, le métier de pilote consiste davantage à gérer les systèmes de navigation qu'à piloter simplement l'avion. Consulter les prévisions météorologiques, vérifier la consommation de carburant et respecter les routes aériennes à suivre fait partie des tâches supplémentaires que le commandant de bord et le copilote doivent accomplir pour garantir la sécurité du vol. De plus en plus souvent, les tâches de navigation élémentaires sont assurées par des appareils électroniques. La formation des pilotes consiste davantage à savoir prendre la bonne décision en situation d'urgence. En cas d'imprévu, il est indispensable que le pilote réagisse rapidement, qu'il ait des réflexes, au lieu de palabrer sur le problème. Les simulateurs de vol jouent un rôle déterminant dans la formation des pilotes puisqu'ils leur permettent de se familiariser avec un nouveau type d'avion, mais surtout de répéter à maintes reprises les gestes qu'ils doivent faire en situation d'urgence. Les instruments de bord La commande des moteurs (1) : le pilote accélère en utilisant cette manette. La pédale de gouverne de direction (2). Les données de vol apparaissent sur l'écran multifonctions (3). Les pilotes suivent le plan de vol grâce au système de gestion de vol (4). Les pilotes peuvent surveiller sur l'écran de navigation la direction qu'ils suivent et voir s'ils ne dévient pas de la route prévue (5). Les données provenant des instruments de vol apparaissent sur l'écran principal de vol (6). Les derniers modèles d'Airbus sont équipés d'un Sidestick (minimanche) (7). La majorité des vérifications relatives aux systèmes (tels que les systèmes électriques, la consom mation de carburant, le système hydraulique, l'éclairage et l'air conditionné) apparaît sur le panneau supérieur (8) placé au-dessus de la tête du pilote. Les conditions pour devenir pilote en Europe : · · · · · · · · Avoir entre 18 et 29 ans. Être titulaire d'un diplôme d'enseignement secondaire. Parler couramment l'anglais. Être citoyen européen. Être titulaire d'un passeport en cours de validité. Être apte physiquement. Avoir une bonne vue (+/- 3 dioptries). Être responsable, discipliné et digne de confiance, capable de travailler en équipe et avoir une solide motivation pour exercer un métier à lourdes responsabilités.

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Yann Cochard, Copilote chez Air France Lorsque j'ai eu 18 ans et que j'ai dû choisir le métier que je voulais faire, je me suis rendu compte que je ne pourrai pas passer toutes mes journées enfermé dans un bureau. J'aimais voyager, rencontrer des tas de gens et découvrir différentes cultures. Il m'est alors apparu évident que je devais devenir pilote. La formation de pilote commence par un apprentissage de base, en d'autres termes vous devez apprendre à piloter de petits avions monomoteurs. Ensuite la formation se complique, car vous passez sur des bimoteurs et vous devez vous initier au vol aux instruments afin de pouvoir voler quelles que soient les conditions météorologiques. À l'issue de trois ans de formation, vous obtenez votre licence de pilote professionnel, et après près de 1 500 heures de vol vous pouvez obtenir une licence de pilote de ligne (ATPL), qui vous permettra éventuellement de piloter un long courrier, comme l'A380. Dans la mesure où les avions deviennent de plus en plus sophistiqués, la formation s'adapte aux changements. Sachant que les nouveaux avions sont beaucoup plus fiables que leurs prédécesseurs, les pilotes doivent être entraînés à faire face à des pannes de plus en plus hypothétiques, ayant très peu de risque de se produire. Pour moi, la partie la plus intéressante de ce travail consiste à être responsable de centaines de passagers et à les conduire en toute sécurité et agréablement jusqu'à leur destination. Le simulateur de vol Le simulateur de vol se présente sous la forme d'une cabine de pilotage parfaitement reproduite d'un type d'avion particulier. Il permet à un pilote réel d'être aux commandes d'un avion virtuel. La similitude parfaite du cockpit du simulateur de vol avec celui d'un avion réel est le fruit d'une mise en relation de systèmes pilotés par informatique : 3 6 5 a) le système de restitution des mouvements : le simulateur de vol est monté sur un vérin hydraulique ou sur des béquilles actionnées par un moteur électrique. Il permet au pilote de percevoir de manière très réaliste les réactions et la vitesse de l'avion ; b) le système de visualisation : plus de 100 aéroports, différentes conditions météo et de multiples paysages sont reproduits sous forme d'images artificielles ; c) le système de restitution sonore : il reproduit de manière réaliste le bruit de l'avion en vol. 2 1 4

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AU SoL ­ RÉDUCTIoN DES NUISANCES SoNoRES Un ciel moins bruyant Que font les aéroports et les constructeurs d'avions pour réduire les nuisances sonores ? On peut difficilement entendre un avion à réaction à 11 000 m d'altitude. Toutefois, pour les riverains d'un grand aéroport aux multiples décollages et atterrissages, le bruit causé par les avions peut être très gênant. Les aéroports, les compagnies aériennes et les constructeurs d'avions ont pris conscience de ce problème depuis plusieurs années. Ils ont donc travaillé ensemble pour trouver différentes solutions et mesures destinées à réduire au minimum la pollution sonore. Des procédures de réduction des nuisances sonores ont, par exemple, été mises en place pour les décollages et atterrissages, des routes de départ et des routes aériennes ont été modifiées. De nos jours, les avions décollent selon des angles de montée plus raides que par le passé, de sorte qu'ils sont plus rapidement hors de portée sonore des riverains des aéroports. Les vols de nuit, entre 22 h et 6 h du matin, ont été considérablement limités, voire parfois complètement interdits. Des micros à l'épreuve des intempéries mesurent constamment le niveau sonore des avions pour signaler ceux qui dépassent les limites. Des murs antibruit sont installés dans certains aéroports pour réduire la propagation du bruit au niveau du sol. De nombreuses autorités aéroportuaires offrent des programmes complets de lutte contre le bruit en installant gratuitement des fenêtres à double vitrage et des climatiseurs chez les riverains proches des aéroports. L'industrie aéronautique travaille énormément sur la réduction des nuisances sonores, et les avions sont devenus beaucoup plus silencieux. Au cours des trente dernières années, grâce aux innovations technologiques dont ont bénéficié les moteurs d'avion, le bruit causé par les avions modernes a diminué de près de 30 %. L'industrie aéronautique européenne s'est engagée à parvenir d'ici à 2020 à une réduction de 50 %. Les avions sont surtout bruyants au décollage, lorsque les moteurs tournent à plein régime et donnent la poussée nécessaire au décollage. À une altitude de 700 m, le bruit d'un Airbus A320 au décollage est de l'ordre de 70 dB. Un autobus circulant en ville peut être deux fois plus bruyant (82 dB) alors que le seuil de la douleur auditive se situe à près de 130 dB ! Des moteurs moins bruyants Sachant que le bruit causé par les moteurs représente près de 30 % du bruit total causé par un avion, les ingénieurs d'Airbus ont constaté qu'en supprimant les jointures des panneaux d'insonorisation de la nacelle moteur au niveau de l'entrée d'air le taux de dispersion des ondes sonores du moteur était considérablement réduit. Ils ont donc mis au point le « manchon d'entrée d'air sans épissure » (ou « zero-splice inlet ») ; il s'agit d'un manchon en résine renforcé de fibres de carbone, constitué d'une pièce unique dépourvue de toute soudure, qui absorbe les ondes sonores au niveau de l'entrée d'air du moteur. La mise en oeuvre de cette idée a fait l'objet d'une révolution technique portant notamment sur la conception et sur les méthodes de fabrication, aboutissant à une technologie primée. Cette innovation technologique a permis de faire de l'Airbus A380 l'un des longs-courriers les plus discrets du monde. Pourquoi les avions font-ils du bruit ? Le bruit des moteurs à réaction est provoqué par le brassage des gaz chauds d'échappement avec l'air ambiant plus frais, par la combustion du kérosène à l'intérieur des moteurs et par la rotation des compresseurs et des aubes de turbine. En pleine puissance lors du décollage, ce bruit est plus fort que le bruit de cellule qui, lui, est perceptible lors de l'atterrissage d'un avion. Celui-ci est causé par l'air qui frotte sur la carlingue et sur les ailes de l'avion, et, en particulier, sur les volets en position d'atterrissage et sur le train d'atterrissage.

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Du son au bruit Le volume ou l'intensité sonore perçue par l'oreille humaine est mesuré en décibels (dB). Il s'agit d'une échelle logarithmiqu e qui se calque sur le seuil d'audition. Un e réduction de l'intensité sonore de 10 dB correspond à une réduct ion de moitié du niveau son ore. Les sons qui se situent sur une éch elle de 85 à 90 dB sont con sidérés comme gênants, voire nocifs, et sont donc perçus comme du bruit. Les niveaux sonores de différentes Conversation normale ..... Concert de musique clas Marteau à air comprimé Décollage d'un avion à sources sonores : ............................................. sique ou pleurs d'un béb . 40 dB ............................................. mple feu d'artifice) .......... é ......... Seuil de douleur (par exe 10 m de haut ............... 90 dB ...100 dB ...............120 dB 130 - 140 dB Le niveau auquel un son devient un bruit dépend aussi de la perception de ce son. Le tic-tac d'un réveil qui atteint à peu prè s les 20 dB peut s'avérer gênant dans le sile nce de la nuit. Alain Porte, Directeur du Air Inlet Design au Centre d'Excellence Pylônes et Nacelles d'Airbus à Toulouse et Inventeur de l'Année 2007 au « Hall of Fame » d'EADS. Nous sommes avant tout des ingénieurs ­ c'est notre travail. Nous sommes ensuite des scientifiques de par notre formation universitaire, du moins pour certains d'entre nous, et enfin nous sommes des inventeurs ­ nos noms figureront sur des brevets qui feront sensation au niveau international. Nos inventions concernent le domaine des entrées d'air qui, en réduisant le bruit et la consommation en carburant des avions, sont respectueuses de l'environnement. Si bon nombre de personnes pensaient que le seuil de réduction sonore des moteurs avait été atteint depuis longtemps, nous nous sommes rendu compte que les jointures des panneaux d'insonorisation de la nacelle moteur au niveau de l'entrée d'air augmentaient le taux de dispersion des ondes sonores et empêchaient leur absorption. Grâce aux efforts conjoints d'équipes pluridisciplinaires, nous avons trouvé la solution avec le manchon d'entrée d'air sans épissure ou « zero-splice inlet », mais nous n'avons pas l'intention de nous reposer sur nos lauriers et nous poursuivons nos recherches pour que les futurs Airbus soient encore plus silencieux. La zone bleue indique où un son de 85 dB peut être entendu lors du décollage d'un Airbus de nouvelle génération ; la zone rouge indique la différence en terme de bruit par rapport à un avion plus ancien.

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AU SoL ­ LA SÉCURITÉ INTERNATIoNALE Un réseau de sécurité Comment les avions et les satellites nous protègent-ils contre les dangers ? Nous vivons dans un monde qui devient de plus en plus complexe et où la population ne cesse d'augmenter. Dans ce monde, les catastrophes et les atteintes à la sécurité peuvent avoir des répercussions dramatiques sur des milliers, voire des millions de personnes. Une catastrophe naturelle qui frappe une ville, comme l'inondation de La Nouvelle-Orléans en 2005, peut détruire les moyens de subsistance de centaines de milliers de personnes. Une attaque terroriste comme celle du 11 septembre 2001 à New York, où des avions ont percuté les tours jumelles du World Trade Center, coûte la vie à des milliers de personnes. C'est la raison pour laquelle il est plus important que jamais de se doter de systèmes de sécurité performants : des systèmes qui peuvent prévenir les populations suffisamment longtemps à l'avance de l'arrivée d'une catastrophe, mais aussi des systèmes qui peuvent aider rapidement et efficacement les victimes après une catastrophe. C'est en particulier lors de manifestations sportives importantes comme les Jeux olympiques ou la Coupe du monde de football, qui génèrent de très importants rassemblements de personnes, qu'il s'avère indispensable de prendre des mesures de sécurité spéciales pour toutes les personnes qui y participent. Les systèmes de sécurité modernes, opérationnels de nos jours dans la plupart des pays, utilisent notamment les technologies de l'aérospatiale. Les satellites de surveillance terrestre peuvent nous prévenir de la formation des tempêtes ou de l'arrivée de toute autre catastrophe naturelle. Les satellites de communication permettent d'échanger rapidement avec les forces de sécurité et les équipes de secours en cas de catastrophe. Les avions de surveillance peuvent identifier les menaces en temps voulu, et les hélicoptères sont capables de surveiller, de porter secours aux victimes et de ravitailler les zones sinistrées. La coopération et le travail d'équipe entre les différents intervenants du système de sécurité ne peuvent être efficaces que s'ils reposent sur un bon réseau. Ce n'est que si toutes les forces sont bien coordonnées que leurs points forts respectifs peuvent être maximisés. Les technologies modernes de communication et d'information jouent un rôle déterminant en la matière. À l'avenir, des améliorations constantes en termes de mise en réseau et de communication devront être apportées et constitueront des domaines importants de recherche pour les scientifiques et les ingénieurs désireux de transformer le monde en un lieu plus sûr. Les satellites détectent les problèmes à l'avance et assurent des communications rapides. Les hélicoptères sont utilisés à des fins d'observation, ils peuvent également transporter des gens et ravitailler rapidement des zones inaccessibles par d'autres moyens de transport. Les avions bombardiers d'eau contre les feux de forêt Deux facteurs sont indispensables pour éteindre un feu de forêt : une énorme quantité d'eau doit être transportée sur le site du foyer et ce transport doit se faire le plus rapidement possible. EADS et la société russe Irkut commercialisent conjointement un avion amphibie capable de transporter 12 000 l d'eau pouvant être déversés sur des feux de forêt en un seul passage. Le Be-200 dispose d'une capacité deux fois supérieure à celle des autres avions amphibies et peut ainsi rendre plus efficace la lutte contre les incendies, en sachant par ailleurs que cet avion est aussi deux fois plus rapide que les autres.

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Les avions de patrouille et de surveillance Une meilleure vue d'ensemble peut être prise du ciel. De nombreux pays utilisent cette technique lorsque leurs côtes doivent être surveillées et que l'accès à certaines zones est difficile. Les avions de surveillance modernes, tels que le CASA CN-235, sont équipés d'instruments de haute technologie pour accomplir leurs missions. L'avion est équipé, par exemple, d'une tourelle gyroscopique pourvue de caméras et de capteurs infrarouges haute résolution. Grâce à cet équipement, les problèmes, les menaces et des scénarios de crise peuvent être anticipés. Les avions de surveillance protègent les côtes et l'arrière-pays. Les techniques modernes de signalisation et de communication permettent le rassemblement en réseau de tous les éléments des systèmes de sécurité. Les avions sans pilote, guidés à distance, appelés « SAV » ou « drone », permettent de surveiller les terres ou les mers. Les drones : des avions de reconnaissance sans pilote Le terme « drone » désigne un avion sans pilote qui est soit contrôlé à partir du sol, soit programmé de telle manière qu'il peut trouver sa propre route. Initialement, les drones étaient utilisés à des fins militaires, mais à l'heure actuelle, ils font de plus en plus partie des systèmes de sécurité civile. Les drones identifient les nappes de pétrole à la surface des océans, détectent des incendies de forêt, surveillent les côtes et suivent tout élément suspect. En d'autres termes, ils libèrent des hélicoptères et des avions dont les équipages peuvent être nécessaires ailleurs dans des situations d'urgence.

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Conquérir les cieux Le rêve de l'homme : voler comme un oiseau. Un rêve ancien ! Lisez à ce sujet à la page 24 les articles sur l'empereur Shun, le comte von Zeppelin et de nombreux autres pionniers de l'aviation. Le rêve de voler Comment les pionniers ont réalisé leur rêve : vous découvrirez les étapes les plus importantes de l'aviation moderne à la page 26. La nature est astucieuse L'environnement naturel sert de modèle. Lisez à la page 28 comment la technologie aérienne moderne s'est inspirée de la nature.

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Décollage Le secret de la portance Comment les avions peuvent-ils voler alors qu'ils sont plus lourds que l'air ? Nous vous révélons à la page 30 les secrets de l'aérodynamique. De l'hélice au moteur à réaction Les avions doivent prendre de la vitesse pour décoller. Vous verrez à la page 32 les différents types de moteurs utilisés pour atteindre les vitesses nécessaires. Dans les airs et de retour sur la terre ferme Les décollages et les atterrissages sont les phases les plus délicates pour un pilote. Que se passe-t-il exactement au cours de ces phases de vol ? Vous le découvrirez à la page 34.

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DÉCoLLAGE ­ LE RêVE DE VoLER Conquérir les cieux De l'empereur Shun au comte von Zeppelin Le rêve de l'homme de conquérir les cieux et de voler comme les oiseaux est aussi vieux que l'humanité. Les mythes et légendes de toutes les cultures foisonnent de personnages inventifs qui pouvaient soit voler, soit être transportés dans les airs par de gigantesques oiseaux. D'après une légende remontant à près de 2230 av. J.-C., l'empereur chinois Shun aurait appris à voler pour fuir sa captivité. La mythologie grecque comporte un récit similaire. Il s'agit de l'histoire de Dédale, un brillant inventeur et architecte au service de Minos, roi de Crète. Pour s'échapper de l'île avec son fils Icare, il fabriqua des ailes semblables à celles des oiseaux, confectionnées avec de la cire d'abeille et des plumes. Malheureusement Icare, grisé par le vol, ignora la mise en garde de son père, qui lui avait recommandé de ne pas voler trop haut et de ne pas s'approcher du soleil. La cire commença à fondre, et Icare mourut, précipité dans l'eau près de l'île de Samos. Vers , le célèbre artiste, scientifique et naturaliste Léonard de Vinci fit preuve de son génie d'inventeur en faisant le croquis d'un hélicoptère et en dessinant un parachute. En , le prêtre jésuite italien Francesco De Lana fut le premier à dessiner un aérostat, qui était supposé être plus léger que l'air. Il croyait, à tort, qu'il suffisait de fixer des sphères ultra-fines en cuivre, d'en extraire l'air, de les attacher à un équipage en forme de bateau et de le laisser s'élever dans les airs. Si cet aérostat avait été fabriqué, les sphères en cuivre n'auraient malheureusement pas résisté à la pression atmosphérique. En , le prêtre jésuite brésilien Lourenço de Gusmão fit une spectaculaire tentative de vol dans le palais du roi du Portugal. Gusmão alluma un feu sous l'un de ses ballons en papier, qui s'envola et glissa dans les airs ; mais son vol fut rapidement interrompu lorsqu'il heurta les rideaux, prit feu et enflamma certains meubles de la pièce. Il renouvela l'expérience avec succès le lendemain. Son modèle d'aérostat destiné à des passagers, appelé « Passerola » ou « Grand Oiseau », dès 1709, aurait probablement été trop lourd pour voler s'il avait été construit. Le premier vol effectué par des humains eut lieu en à Paris. Les frères de Montgolfier, de nationalité française, s'élevèrent à 300 m de haut devant une foule de spectateurs. L'homme n'est pas un oiseau Giovanni Alfonso Borelli enseigna la physique à Pise et à Messine. Lorsqu'en 1680 il entendit parler des échecs des tentatives de vol avec battements d'ailes, il commença à faire une étude comparative des muscles des oiseaux avec ceux des êtres humains. Il découvrit que les muscles dont un oiseau se sert pour battre des ailes représentent un sixième du poids de son corps. Les muscles du corps et de la poitrine d'un homme représentent moins d'un centième du poids de son corps. Il en déduisit qu'il était totalement impossible pour un être humain de voler en utilisant des machines à ailes battantes. 1783 1480 En , l'Anglais sir George Cayley, considéré comme le « père de l'aéronautique », créa la première machine volante équipée de tous les éléments des avions modernes, à savoir des ailes fixes, un empennage vertical et un empennage horizontal. L'histoire de l'aviation moderne commença réellement en , avec les vols expérimentaux de l'ingénieur allemand Otto Lilienthal et du Français Clément Ader. 1804 1670 1890 1891 En , l'officier allemand Ferdinand Graf von Zeppelin, pionnier de l'aérostation, construisit le premier dirigeable, sorte d'aérostat que l'on allait plus tard appeler « zeppelin ». 1900 1709

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Léonard de Vinci Au xv e siècle, le célèbre génie universel Léonard de Vinci dessina la première machine volante. Le problème le plus important qu'il convenait de résoudre alors consistait à trouver la solution pour que cette machine volante s'élève dans les airs. Léonard de Vinci eut l'idée que l'homme pouvait se propulser dans les airs grâce à une sorte d'hélice. Il ébaucha l'esquisse d'un hélicoptère qui était supposé s'élever dans les airs à la verticale au moyen d'une aile (en grec : oteron) en forme d'hélice (en grec : helix). Il créa le mot « hélicoptère » que l'on utilise toujours. Il fit aussi le dessin d'un parachute et réalisa la première esquisse du célèbre « ornithoptère », qui devait permettre à un être humain de voler en battant des ailes actionnées par les bras et les jambes. Léonard de Vinci était un visionnaire en termes de connaissances techniques et mécaniques. Toutefois, nous ne disposons d'aucun élément nous permettant d'affirmer que quelqu'un ait essayé de construire ou même de faire voler son « ornithoptère ». Otto Lilienthal et Clément Ader : les pères fondateurs de l'aviation moderne otto Lilienthal (en photo ci-contre), ingénieur de génie, fut passionné dès son plus jeune âge par la question du vol humain. Il était fasciné par l'idée qu'un être humain puisse voler grâce à des ailes. C'est en 1867 qu'il commença avec son frère à faire des études méthodiques sur la surface portante, l'angle d'attaque, etc. Il s'intéressa aux principes de l'art du vol en observant celui des oiseaux. Il parvint en 1891 à voler 7 m dans les airs grâce à son planeur Möwe (la « mouette »). Un an auparavant, le pionnier français de l'aviation, Clément Ader, avait volé sur 50 m dans le parc du château de GretzArmainvilliers à bord d'un engin motorisé. Sa machine surnommée « Éole » était équipée d'un moteur à vapeur d'une puissance de 20 chevaux et d'une hélice quadripale. Malheureusement le premier vol au monde d'un engin motorisé se fit en l'absence de témoins et ne fut pas, de ce fait, homologué. C'est aux frères Wright (voir page suivante) que revint l'honneur d'être les premiers hommes à voler à bord d'un avion motorisé.

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DÉCoLLAGE ­ LE RêVE DE VoLER Le rêve de voler Des premiers vols motorisés aux gros-porteurs Les frères américains Wilbur et Orville Wright s'appuient sur les expériences de Clément Ader et d'otto Lilienthal. Ils sont les premiers à réaliser en 1903 un vol motorisé et contrôlé à bord de leur aéronef appelé « Flyer ». Ils effectuent quatre vols le même jour avec leur engin équipé d'un moteur à piston de 12 chevaux. Le plus long de ces vols dure 59 s et couvre une distance de 260 m. 1903 En 1909, le Français Louis Blériot fait sensation. Il réalise à bord de son monoplan Blériot XI, la première traversée de la Manche en avion. 1909 Dès 1914, début de la Première Guerre mondiale, les avions tels que le Fokker Albatros D III ou le Morane-Saulnier MS AI sont utilisés à des fins militaires. 1914 1919 En 1927, l'Américain Charles Lindbergh est le premier à réussir la traversée sans escale de l'Atlantique nord. 33 h 30 après avoir décollé de New York et 5 810 km plus loin, il pose son avion, le Spirit of St. Louis, en toute sécurité à l'aéroport de Paris. 1927 En 1919, le Junkers F 13 est le premier avion entièrement métallique conçu spécialement pour le transport de passagers. Il dispose de deux sièges dans le cockpit, et la cabine peut accueillir quatre passagers. La même année, le Farman F60 Goliath commence à assurer régulièrement la liaison entre Paris et Londres, empruntant la première route aérienne internationale. 1931 En 1931, le constructeur allemand d'avions Junkers fabrique un avion-cargo et de passagers équipé de trois moteurs, le Junkers Ju 52 (surnommé « Tante Ju » par les Allemands et « Iron Annie » par les Anglais). Comme certains autres avions, le Ju 52 est réputé pour sa fiabilité et sa sécurité. En 1935, le Dewoitine D 338 commence à être exploité et devient l'avion de passagers le plus apprécié de son époque. 1935 En 1936, Heinrich Focke construit le premier hélicoptère entièrement fonctionnel du monde, le FW61, équipé de deux rotors tripales montés sur un bâti tubulaire en acier. 1936

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Une nouvelle ère dans l'aviation commence en 1939 avec le Heinkel He 178 ­ l'ère des avions à réaction capables de voler à de plus grandes vitesses. 1939 Seconde Guerre mondiale 1952 Au cours de la Seconde Guerre mondiale, les avions de combat allemands Focke Wulf Fw 190 et les avions de combat français Dewoitine D520 s'affrontent dans des combats aériens à des vitesses supérieures à 575 km/h. En 1952, le De Havilland Comet est le premier avion commercial de passagers propulsé par des turboréacteurs assurant des vols réguliers. À la suite d'une série d'accidents dus à la fatigue des structures métalliques, il est redessiné et continue de voler de nombreuses années sans aucun incident. En 1955, l'Alouette II est le premier hélicoptère de série équipé de turbines à gaz ; plusieurs exemplaires sont toujours en service. 1955 À partir de 1959, la Caravelle, fabriquée par la société française Sud Aviation, assure des vols réguliers. La Caravelle a été l'un des avions à réaction de passagers les plus appréciés au cours des années 1960 pour les vols court et moyen courrier. 1959 En 1968, le Concorde, avion franco-britannique, ouvre l'ère des vols supersoniques destinés aux passagers. À bord du Concorde, le vol ParisNew York dure entre 3 h et 3 h 50. Il est resté en service jusqu'en 2003 et a fixé de nouvelles normes en matière de technologie et d'innovation. 1968 L'ère des gros-porteurs civils commence en 1970. Boeing construit un avion totalement nouveau, le Boeing 747, connu sous le nom de « Jumbo Jet ». En fonction de la configuration des sièges, le 747 peut transporter près de 400 passagers. 1970 1972 En 1972, l'Airbus A300, avion bimoteur, vole pour la première fois. Il est fabriqué par le nouveau consortium européen Airbus pour les vols court et moyen courrier. 2005 2005 voit le premier vol de l'Airbus A380, gros-porteur quadriréacteur à double pont qui peut transporter plus de 800 passagers en fonction de la configuration des sièges. L'A380 est le plus gros porteur civil au monde. Il peut parcourir 15 000 km sans escale.

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DÉCoLLAGE ­ BIoNIQUE La nature est astucieuse Que peut nous apprendre la nature dans l'art de voler ? Le terme « bionique » désigne une science relativement nouvelle qui étudie les mécanismes de fonctionnement de la nature pour les appliquer aux créations humaines s'appuyant sur les nouvelles technologies. Le but des scientifiques est donc de comprendre le fonctionnement des organismes vivants, de les interpréter et d'en faire profiter les hommes. Les biologistes, les ingénieurs de même que les concepteurs et les philosophes travaillent dans le domaine de la bionique pour découvrir les mystères du parfait fonctionnement de la nature et pour ensuite les transformer en technologies innovantes. Tous les changements enregistrés par le règne animal et végétal sont le fruit d'un processus d'optimisation qui s'est étalé sur une période de plus de trois milliards d'années d'évolution ­ offrant un trésor inépuisable d'idées pouvant potentiellement être appliquées au développement des technologies. En termes de propriétés physiques et d'aptitudes au vol, les insectes et les oiseaux surpassent de très loin tout ce que les hommes peuvent concevoir techniquement. Par exemple, aucun avion ou hélicoptère ne peut égaler les aptitudes de vol exceptionnelles de la libellule. De tout temps, les hommes se sont inspirés du vol des oiseaux pour réaliser leur rêve de voler, et finalement pour construire des avions. Léonard de Vinci (1452-1519), génie universel, peut être qualifié de premier ingénieur en bionique. Il a étudié le vol des oiseaux et conçu une machine à ailes battantes, un hélicoptère et un parachute. Seule l'époque à laquelle il vivait empêcha que ses idées ne deviennent des réalités. Otto Lilienthal était lui aussi un précurseur en bionique. Il a soigneusement étudié les ailes des cigognes et découvert le phénomène de la portance. Il a construit les premiers engins volants, qui lui ont permis de voler avec succès de 1891 à 1896. Son livre intitulé Le Vol des oiseaux considéré comme base de l'aviation, publié en 1889, est un ouvrage de référence de l'ingénierie bionique. L'ingénierie aéronautique ne s'est pas seulement inspirée des oiseaux et des insectes. Les ingénieurs ont copié le principe du recul des méduses et des pieuvres pour la propulsion par réaction. Les graines d'érable ont servi de tout premier modèle d'hélice. Copier la nature va plus loin. Les chercheurs ont découvert que certains animaux pouvaient survivre des mois à des températures bien inférieures au point de congélation. Ils y parviennent grâce à certaines protéines de leurs cellules qui empêchent la formation de cristaux de glace. Les ingénieurs veulent désormais savoir si ces « protéines antigel » peuvent être utilisées sur la surface des ailes des avions pour empêcher l'amoncellement de glace. Il s'agirait là d'une très grande avancée dans le domaine de l'aéronautique, permettant d'améliorer la maintenance et la sécurité arienne. Des surfaces propres grâce à l'« effet lotus » La surface des feuilles de lotus est couverte de minuscules piliers de cire : les feuilles restent propres même au milieu d'un marécage ou dans des eaux contaminées. La microstructure de la surface de la feuille permet même à d'infimes quantités d'eau ou de rosée de la nettoyer et de la protéger contre les maladies. Le célèbre « effet lotus » est emprunté à la nature pour fabriquer des « nano-surfaces » hydrophobes et autonettoyantes. Des couches protectrices ultrafines, des revêtements résistants aux rayures pour les fenêtres et les panneaux intérieurs ainsi que des surfaces antibactériennes peuvent être utilisés dans les avions. Surface normale : (1) Les gouttes d'eau s'écoulent sur les poussières et les particules. Effet lotus : (2) Les gouttes d'eau emportent avec elles les poussières et particules.

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Prof. Dr Ingo Rechenberg, Professeur de Bionique et de Technologie évolutive à l'université technique de Berlin Les experts en bionique s'inspirent de l'efficacité de l'évolution biologique. Ils essaient de comprendre et de copier les réalisations de l'environnement naturel. La conception d'un avion, par exemple, est souvent le résultat de minutieuses observations de la « mécanique » du vol des oiseaux, et les avions modernes ressemblent énormément à leurs modèles naturels. L'un des domaines les plus importants des recherches bioniques actuelles porte sur les éventuelles méthodes de réduction de la traînée aérodynamique. Je me rends tous les ans dans le Sahara pour étudier le lézard des sables (ou scinque), qui, par exemple, peut « nager » dans le sable comme un poisson. Cette créature a développé une couche d'écailles qui réduit au minimum sa résistance frictionnelle au sable. Un autre domaine important de la recherche concerne les systèmes d'autoréparation. La possibilité d'appliquer les processus d'autocicatrisation des organismes vivants à des dispositifs techniques peut jouer un rôle déterminant à l'avenir. Un revêtement strié (ou « riblets ») ­ des avions en peau de requin L'épiderme du requin est recouvert d'innombrables petits denticules cutanés (dents modifiées). Ils présentent des arêtes vives et sont alignés en plusieurs rangées qui canalisent l'eau et réduisent ainsi les phénomènes de résistance à l'eau. Cet effet est très utile dans l'air. Un revêtement spécial similaire à la peau du requin a été conçu et porte le nom de « riblet foil » ; certains avions ont été partiellement recouverts de ce revêtement à titre expérimental. La résistance à l'air de ces avions a considérablement diminué, permettant de réaliser des économies de carburant. Le coût élevé de la maintenance et les autres aspects pratiques d'un avion recouvert d'un revêtement strié dans son exploitation quotidienne ont, malheureusement, jusqu'à présent empêché l'usage massif du revêtement strié sur les avions. Une ruse aérodynamique : les winglets Les avions consomment d'énormes quantités de carburant en raison de la traînée causée par les puissants tourbillons de bout d'aile. Des ingénieurs ont soigneusement examiné les ailes des oiseaux qui planent dans les airs (par exemple, les busards, les condors, les aigles, les vautours et les cigognes) et remarqué qu'ils avaient des ailes à fente. En vol, leurs pennes sont recourbées vers le haut et disposées en quinconce. Cela a pour effet de réduire la traînée en diminuant les tourbillons au bout des ailes. Pour obtenir un effet similaire permettant d'économiser du carburant en réduisant la traînée, les ingénieurs en bionique ont conçu les winglets (ailettes situées en bout d'aile) qui équipent la plupart des Airbus.

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DÉCoLLAGE ­ AÉRoDYNAMIQUE Le secret de la portance Pourquoi les avions volent-ils ? Comment quelque chose qui est plus lourd que l'air peut-il voler ? Pourquoi les avions ne tombent-ils pas du ciel comme une pomme d'un arbre et parviennent-ils au contraire à défier les lois de la gravité ? Dans le monde, ce sont les oiseaux qui les premiers ont inspiré aux hommes de fabriquer des ailes pour voler. On pensait que les oiseaux se propulsaient dans les airs en battant des ailes. Mais si tel est le cas, pourquoi les martinets noirs et les albatros, qui planent dans les airs sur de très longues distances sans battre des ailes, ne s'écrasent-ils pas sur le sol ? Au xviii e siècle, le mathématicien suisse Daniel Bernoulli trouva la réponse à cette question en découvrant les principes de la portance (voir ci-contre). À une certaine vitesse, les particules d'air s'écoulant le long de la partie supérieure de l'aile glissent plus vite que celles qui passent sous l'aile. Il en résulte une dépression audessus de l'aile et une surpression au-dessous de l'aile qui poussent l'oiseau ou l'avion à voler dans les airs. Après cette découverte, il a fallu plus de 150 ans aux hommes pour finalement réaliser leur rêve de voler (hormis à bord de ballons plus légers que l'air). Outre le fait de trouver la bonne forme des ailes, le problème technique le plus important à résoudre consistait à trouver la bonne vitesse qui permettrait à l'avion d'avoir suffisamment de portance pour décoller. La solution ne fut trouvée qu'avec les inventions du moteur à combustion interne et de l'hélice. Les premiers essais de vols faits avec des planeurs, comme ceux d'Otto Lilienthal au xix e siècle, apportent de nouveaux renseignements extrêmement précieux. La véritable innovation en matière de conception de machines volantes performantes se produisit lorsque les tentatives visant à copier les oiseaux en recourant à des méthodes par tâtonnements furent remplacées par l'application des méthodes d'ingénierie qui avaient vu le jour dans les industries de l'époque. Plus de 100 ans après le premier vol motorisé, la forme des ailes des avions a évolué pour ressembler à celle des ailes que l'on peut voir du hublot d'un Airbus moderne. Les ingénieurs de la branche scientifique appelée « aérodynamique » travaillent à l'optimisation constante de la portance créée par les ailes des avions. Quelle est l'accélération nécessaire au décollage ? Pour atteindre la portance nécessaire au décollage, un avion doit accélérer pour atteindre une certaine vitesse. La force due à cette accélération plaque les passagers sur leurs sièges. L'accélération a est calculée à partir de la vitesse V que l'avion atteint lors du décollage, divisée par le temps t écoulé entre le début du roulage et le décollage : a (m/sec2) = ^ V (m/sec) / ^ t (sec) Une petite question pour vous : quelle accélération est nécessaire sachant qu'un Airbus A380 a besoin de 51 s pour décoller et qu'il atteint une vitesse de 87 m/s à l'instant du décollage ?

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Quatre forces Quatre forces de nature différente s'exercent sur un avion : le poids (verticalement vers le bas), la portance (verticalement vers le haut), la traction (horizontalement vers l'avant de l'avion) créée par le moteur qui doit surmonter la traînée, ou résistance de l'air (horizontalement vers l'arrière de l'avion). Sur la plupart des modèles Airbus, des winglets (voir p. 29) réduisent les tourbillons de bout d'aile, et, de ce fait, la traînée (résistance de l'air), ce qui permet d'économiser du carburant. Dès que l'avion touche la piste, les aérofreins sont actionnés. Ils provoquent un ralentissement en créant des turbulences qui réduisent la portance, ce qui permet aux roues de mieux freiner. Lors du décollage et de l'atterrissage, le profil des ailes est modifié par la variation des becs de bord d'attaque et des volets ; cela augmente la portance et permet à l'avion de ralentir. Daniel Bernoulli et les principes de la portance Dans son principal ouvrage intitulé Hydrodynamica publié en 1738, Daniel Bernoulli (1700-1782) exposait pour la première fois les principes de la portance. Ce livre faillit ne jamais être publié, car le père de Bernoulli, lui aussi scientifique, était tellement envieux de son si brillant fils qu'il essaya de voler et de détruire l'ouvrage. Heureusement pour l'histoire de l'aviation, le père de Daniel n'était pas un bon voleur. 1 La forme des ailes joue sur la portance et la traînée. Une aile au profil fortement cambré (surface supérieure courbe et surface inférieure droite ou moins courbée) crée davantage de portance mais plus de traînée : l'avion vole plus lentement. Un profil d'aile effilé crée moins de portance, mais aussi moins de traînée : l'avion peut voler plus vite. 2 Lors du décollage, les volets sont sortis, ce qui permet à la surface de l'aile d'être plus grande et plus courbée. L'avion a alors suffisamment de portance pour décoller à une vitesse moindre. Lorsque l'altitude de croisière est atteinte, les volets sont rentrés, les ailes sont moins courbées et la traînée est réduite, ce qui permet à l'avion de voler plus vite. 3 Cette manette permet au pilote de sortir ou de rentrer les volets en fonction des phases de vol.

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DÉCoLLAGE ­ MoTEURS De l'hélice au moteur à réaction Quels sont les modes de propulsion des avions ? Les hommes ont essayé de construire des machines volantes utilisables dès l'époque de Léonard de Vinci. La plupart des tout premiers projets étaient des machines volantes à ailes battantes qui essayaient de reproduire le vol des oiseaux. Les hommes étudièrent également la façon dont les oiseaux planaient dans le ciel, et certains des projets d'alors consistèrent à fabriquer des engins capables de transporter une personne et de planer dans les airs. Le vol en tant que moyen de transport était alors une idée totalement utopique. L'invention du moteur à combustion interne et l'application par les pionniers de l'aviation de principes d'aéronautique plutôt que de méthodes par tâtonnements permirent de résoudre un des problèmes fondamentaux du vol, à savoir la façon dont un avion peut acquérir suffisamment de vitesse pour que les ailes produisent assez de portance et que l'avion puisse décoller (voir page 30). En 1903, après des vols de mise au point sur cerfs-volants et planeurs, les frères Wilbur et Orville Wright effectuèrent avec succès le premier vol motorisé à Kitty Hawk en Caroline du Nord, aux États-Unis. Ils avaient construit Les moteurs à piston couplés d'une hélice équipent désormais presque exclusivement les petits avions ou les avions privés. leur premier moteur à piston qui entraînait deux hélices reliées à une chaîne de vélo. Ce dispositif fournissait la poussée nécessaire pour un décollage assisté par catapulte et un vol de courte distance. C'est le moteur à réaction qui a rendu possible les déplacements sur de longues distances aux vitesses que nous connaissons désormais. Le premier avion à réaction, le Heinkel He 178, fut fabriqué en Allemagne en 1939 (voir illustration de gauche). Au début des années 1950, les moteurs à réaction remplacèrent les moteurs à piston sur les gros avions et révolutionnèrent ainsi l'aviation. Les moteurs à réaction utilisent une masse d'air relativement faible ; ils l'accélèrent en augmentant sa pression. Les moteurs à hélice, eux, utilisent une grande masse d'air, ils l'accélèrent mais réduisent sa pression. Les avions à réaction peuvent voler plus vite et plus haut que les avions à hélice propulsés par des moteurs à piston. Comment fonctionne une hélice ? Les pales d'une hélice sont tout simplement des ailes rotatives. Lorsqu'elles tournent, l'air circule plus rapidement sur le dessus de la pale que sur le dessous de la pale. Cela crée une différence de pression, et donc une force qui propulse l'avion vers l'avant. D'une manière générale, c'est ce principe qui génère la portance des ailes d'un avion (voir page 30). Troisième loi du mouvement de Newton Pour les avions, le principe de l'action et de la réaction est très important. on peut s'en servir pour expliquer la production de la poussée par un moteur à réaction et la création de la portance par une aile. « À chaque action correspond toujours une réaction égale ou opposée (en latin : actio est reactio). » Les moteurs à réaction (et les hélices) accélèrent une masse d'air éjectée vers l'arrière. Cela génère une poussée dans le sens opposé, tirant l'avion vers l'avant. L'aile dévie l'air vers le bas, propulsant ainsi l'avion vers le haut.

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Les turboréacteurs utilisent un moteur à réaction pour entraîner l'hélice, et combinent ainsi les avantages de ces deux modes de propulsion. Comme pour le moteur à réaction, l'air est aspiré, comprimé et brûlé avec le kérosène dans une chambre à combustion. La turbine est, toutefois, reliée à la transmission qui entraîne l'hélice. Dans les turboréacteurs, c'est l'hélice qui produit la poussée plutôt que les gaz chauds sortant de la tuyère d'évacuation. Les avions à turboréacteurs ne sont pas aussi rapides que les avions à réaction, mais ils sont plus performants. C'est la raison pour laquelle ils assurent les vols court et moyen courrier. Les turboréacteurs à double flux aspirent l'air à l'avant, le compriment puis le brûlent dans la chambre de combustion. Les gaz d'échappement chauds traversent la turbine qui actionne le compresseur et le fan (ou soufflante). Les gaz s'échappent ensuite par la tuyère. L'air entrant est capturé par l'entrée d'air du moteur (1). Le compresseur rotatif (2) augmente progressivement la pression et la température en propulsant l'air à travers plusieurs étages d'ailettes rotatives et statiques. La soufflante (3) fait partie du compresseur, mais la plupart de l'air qui la traverse contourne le moteur. L'air accéléré par la soufflante (4) produit la majeure partie de la poussée d'un turboréacteur à double flux, garantissant une meilleure consommation de carburant, une poussée supérieure à faible vitesse et moins de bruit. Dans la chambre de combustion (5), le carburant (kérosène) combiné aux gaz d'échappement s'enflamme et brûle. Les gaz d'échappement chauds sont dirigés vers la turbine (6) qui actionne le compresseur et la soufflante. À l'arrière du moteur, les gaz d'échappement sont à nouveau accélérés en passant par la tuyère (7). Un Airbus A380 équipé d'un moteur Trent 900 fabriqué par Rolls-Royce. Le moteur de l'A380 Différents types de moteurs équipent les gros-porteurs commerciaux. Les clients (les compagnies aériennes) peuvent choisir les moteurs dont seront équipés leurs avions. Les plus grands constructeurs de moteurs d'avion sont : General Electric (USA), Pratt & Whitney (USA), Rolls-Royce (Royaume-Uni) et Safran (France). Afin d'équiper l'A380 d'un moteur particulièrement silencieux et écologique, les sociétés General Electric et Pratt & Whitney ont mis leurs connaissances en commun pour fabriquer le GP 7000 avec la société MTU (Allemagne), qui fait également partie du programme. La société Rolls-Royce propose, à titre d'alternative, le moteur Trent 900. Les deux modèles de moteur permettent à l'A380 d'être l'avion de ligne civil gros-porteur le plus silencieux et le plus économique en carburant.

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DÉCoLLAGE ­ ATTERRISSAGE Dans les airs et de retour sur la terre ferme Que se passe-t-il au décollage et à l'atterrissage ? Le décollage et l'atterrissage sont les deux phases du vol où les pilotes sont très occupés. Lorsque l'avion atteint son altitude de croisière, il est sur pilote automatique et vole (presque) tout seul, mais les pilotes doivent se tenir prêts à intervenir au cas où un incident se produirait. Maintenir l'avion en vol et le faire atterrir en toute sécurité exige néanmoins que les pilotes aient des aptitudes et des connaissances aéronautiques. Il n'est donc pas surprenant que chaque décollage soit soigneusement préparé. Deux heures au moins avant le décollage, le commandant de bord et le copilote étudient les conditions météorologiques et examinent le plan de vol qui a été préparé par le « chef-avion ». Au cours de cette procédure, ils calculent la quantité de carburant utile à bord de l'avion, en veillant à ne pas alourdir l'avion plus que nécessaire, mais en s'assurant d'avoir suffisamment de réserve au cas où un déroutement serait demandé. Une heure et demie environ avant le décollage, l'équipage au complet, les pilotes et les mécaniciens navigants se réunissent pour un briefing ; ils préparent ensuite chacun leur poste de travail. Les pilotes examinent l'avion extérieurement et vérifient le fonctionnement des systèmes dans le cockpit. Ils entrent alors en contact avec la tour de contrôle, qui leur donne l'autorisation de rouler sur la voie de circulation et leur délivre enfin la clairance de décollage. Lors du décollage, le pilote doit veiller à ce que l'avion accélère et atteigne une vitesse suffisamment importante pour qu'il y ait assez de portance et que l'avion puisse s'élever dans les airs (voir page 30). L'atterrissage en fin de vol commence en quittant l'altitude de croisière (pour les avions de ligne, cette altitude se situe entre 10 000 et 12 000 m). L'avion ralentit et amorce sa descente. Les pilotes sortent progressivement les volets afin que la portance reste 3 suffisante tout en réduisant la vitesse (voir page 30). Peu avant l'atterrissage, le train d'atterrissage est sorti. En fonction des conditions météorologiques, le pilote atterrit soit à vue, soit, en cas de mauvaise visibilité, en utilisant le système d'atterrissage aux instruments (ILS). Grâce aux signaux transmis par une station terrestre située à l'aéroport, l'ILS guide l'avion jusqu'à la piste d'atterrissage qui lui à été attribuée. Le PAPI : atterrissage à vue Par beau temps, le pilote peut effectuer un atterrissage à vue. Il est secondé dans cette manoeuvre par un système d'atterrissage visuel appelé « indicateur de trajectoire d'approche », (PAPI, « Precision Approach Path Indicator »), situé généralement sur le côté de la piste. Ce système comprend deux rangées de quatre lampes positionnées à gauche et à droite de la piste. Les groupes de lampes sont conçus pour passer au rouge ou au blanc en fonction de l'angle d'approche de l'avion. Si l'angle d'approche est correct, deux lampes de couleur rouge et deux blanches s'allument de chaque côté de la piste. Si l'avion est trop haut, elles passent toutes au blanc et si l'avion est trop bas, toutes les lampes deviennent rouges.

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L'atterrissage La phase d'approche commence en quittant l'altitude de croisière (1) près de 30 mn avant l'atterrissage. Lorsque l'avion descend en dessous de 10 000 pieds (3 pieds correspondent à 1 m environ) (2), l'avion peut voler à une vitesse maximum de 250 noeuds (1 noeud correspond à environ 1,8 km/h). Le pilote continue de réduire la vitesse et sort progressivement les volets pour accroître la portance à la vitesse la plus basse. À une distance de 20 milles nautiques (un mille nautique correspond à 1,8 km environ) du toucher des roues, le pilote sort le train d'atterrissage. L'avion est prêt à se poser (3). À 8 milles nautiques environ du toucher des roues (4), le pilote informe la tour de son souhait d'effectuer une approche aux instruments. L'ILS émet deux signaux qui guident les pilotes sur la piste qu'ils ne voient pas alors. Le signal de radioalignement de piste (5) fournit l'écart de l'avion par rapport à l'axe de la piste, tandis que le deuxième signal (radioalignement de descente) (6) fournit l'écart de l'avion par rapport à la pente nominale d'approche. Le signal de radioalignement de descente conduit au toucher de roues sur la piste à un angle de 3°. La radioborne extérieure (7) sert d'indicateur : elle informe le pilote qu'il se situe exactement à 8 km du point de toucher des roues. La radioborne intérieure (8) indique au pilote qu'il se situe à 1 km seulement du point d'atterrissage. En cas d'atterrissage par mauvais temps, il faut tenir compte de l'altitude de décision (9) (la plus basse se situe à 200 pieds du sol) à laquelle le pilote doit voir la piste afin de pouvoir procéder à l'atterrissage. Lors du toucher des roues (10), le pilote doit momentanément maintenir l'avion au-dessus de la piste. Il réduit à nouveau la vitesse jusqu'à ce que les ailes commencent à perdre de leur portance. Le pilote doit poser tout d'abord les roues du train d'atterrissage principal, puis celles du train d'atterrissage avant et ensuite freiner. Le pilote actionne alors ce que l'on appelle les « spoilers » pour réduire la portance des ailes, et il enclenche les inverseurs de poussée. Lorsque l'avion a suffisamment ralenti, il quitte la piste (11) et roule jusqu'au terminal. Le décollage Avant le décollage, le pilote annonce « prêt au départ » (12) et reçoit l'autorisation de la tour de rouler jusqu'à la piste d'envol. Il fait un point fixe, puis pousse les moteurs à pleine puissance. Il relâche alors les freins et l'avion accélère. Tant que l'avion n'a pas atteint la vitesse de décision V1 (13), l'équipage peut décider d'arrêter le décollage. Si tout se passe normalement, le pilote continue d'accélérer. Lorsque la vitesse de rotation ou Vr (14) est atteinte, le pilote commence la rotation ; l'avion lève alors son nez. Le train d'atterrissage est rentré et l'avion monte pour atteindre la vitesse de sécurité au décollage ou V2 (15). Cette vitesse ainsi que d'autres dépendent de facteurs tels que la pression atmosphérique et la température, par exemple. Enfin, l'avion passe en « phase de montée », qui doit être aussi courte que possible afin de limiter les nuisances sonores. À la fin de cette phase de montée, le système de pilotage automatique peut être enclenché. Les volets sont rentrés (16) et l'avion continue de monter pour rejoindre son altitude de croisière. 14 12 13 La bonne vitesse pour décoller Un avion comme l'Airbus A380 a besoin d'atteindre une vitesse de 260 km/h environ pour pouvoir décoller en fonction de son poids, de la température et de la densité de l'air. À cette vitesse, la force ascensionnelle dynamique sur l'avion est égale à son poids. Dans la mesure où la force ascensionnelle et la vitesse de l'avion dépendent de la surface des ailes et de leur courbure, les volets et ailerons situés sur le bord d'attaque de l'aile sont sortis au décollage (et à l'atterrissage). Pour des raisons de sécurité, la vitesse à la laquelle les pilotes commencent la rotation, c'est-à-dire lorsque le nez de l'avion s'élève, est près de 10 % supérieure à la vitesse minimale, soit 280 km/h. Le facteur de décision est la vitesse à laquelle l'air glisse le long des ailes. D'une manière générale, les avions décollent face au vent.

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Voler comme un oiseau En deltaplane, en parapente ou en parachute. Vous découvrirez tout à ce sujet à la page 38. Voler sans l'aide d'un moteur Vous comprendrez à la page 40 la façon dont les planeurs volent sans être équipés d'un moteur. Vie privée dans les airs Les avions privés peuvent être de toute dimension. Nous vous présentons les différents types d'avion à la page 42.

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Voler à basses altitudes Voler tous azimuts Les hélicoptères sont des engins extrêmement maniables qui volent dans toutes les directions. Vous découvrirez la façon dont ils y parviennent à la page 44. Les polyvalents du ciel Les hélicoptères peuvent voler presque n'importe où ; on les utilise pour accomplir des missions nombreuses et différentes. Vous apprendrez également à la page 46 ce que les hélicoptères modernes sont capables de faire. Des routes dans le ciel Survolerons-nous bientôt nos villes à bord de nos propres petits avions ? Voyez par vous-même à la page 48.

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VoLER À BASSES ALTITUDES ­ DELTAPLANE, PARACHUTE ET PARAPENTE Voler comme un oiseau Glisser dans les airs avec un deltaplane, un parachute ou un parapente Admirer le paysage du ciel comme le font les oiseaux : voici le rêve de l'homme depuis des millénaires. Les Chinois ont transformé ce rêve en réalité il y a plus de 2 000 ans, lorsque leurs cerfs-volants transportaient dans les airs des soldats chargés d'espionner les ennemis. En 1483, Léonard de Vinci dessine des parachutes en forme de pyramide. Le 22 octobre 1797, le Français André-Jacques Garnerin devient le premier homme à sauter d'un ballon avec un parachute. Le 1er mars 1912, le capitaine Albert Berry de l'armée américaine réalise le premier saut en parachute depuis un avion. L'évolution des deltaplanes et des parapentes modernes commence avec l'invention de l'ingénieur de la NASA Francis M. Rogallo. Au début des années 1950, ses recherches sur les parachutes lui donnent l'idée de transformer la coupole d'un parachute en une aile en toile souple triangulaire. Après avoir vu des photos de l'aile Rogallo semi-rigide, le jeune Américain Barry Hill Palmer construit un parapente fait d'une armature en aluminium, de cellophane et de ruban adhésif en toile, et vole avec en 1961. Il devient le premier parapentiste. En 1973, le Californien Mike Harmer effectue un vol spectaculaire en s'élançant du haut de la plus haute montagne d'Allemagne, le Zugspitze. Cet exploit suscite un véritable engouement pour le deltaplane, qui devient un sport pratiqué dans le monde entier. Depuis, le deltaplane et le parapente sont devenus des passe-temps populaires : de nombreuses écoles de vol libre offrent aux jeunes et aux adultes des cours d'initiation. Un deltaplane moderne est constitué d'une voile tendue sur une structure en alliage et haubanée par des câbles. Le décollage s'effectue généralement depuis un point en hauteur, libre de tout obstacle, en courant dans le sens du vent. Pendant le vol, le pilote est suspendu sous le deltaplane qu'il dirige en déplaçant son corps et en orientant le trapèze vers la gauche ou vers la droite. La vitesse peut être contrôlée en orientant le trapèze vers le haut ou vers le bas. La vitesse moyenne en vol est de 40 km/h. En raison de l'ascendance thermique (voir page 40), les pilotes peuvent effectuer des vols pouvant atteindre 700 km ! Sir George Cayley et le pissenlit La conception du premier parachute fonctionnel revient à sir George Cayley (1773-1857), que l'on considère parfois comme le « père de l'aérodynamique ». C'est en 1829, à la suite d'une étude sur les graines (akènes) de pissenlit, qu'il dessine un modèle de parachute. Il a constaté que les graines s'envolent toujours de la même façon : leur centre de gravité se situe vers le bas et le papus (ensemble de poils en forme de parachute) est incurvé vers le haut. De ce fait, le parachute de Cayley a la forme d'un cône inversé (un « V ») qui lui permet de rester stable malgré les coups de vent. Une aile Rogallo fut testée par la NASA en 1964 pour le retour de la capsule spatiale.

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Tout le matériel nécessaire à un parapentiste tient dans un sac à dos. Le décollage s'effectue généralement en courant ou en marchant le long de la pente d'une colline ou d'une montagne. Avec le vent de face, la voile se gonfle et le parapente commence à s'élever, emportant rapidement son pilote dans les airs. Les parapentistes disposent de nos jours d'ailes en forme d'ellipse d'une superficie de 20 à 30 m2, dont les caissons sont remplis et rigidifiés par l'air entrant pendant le vol : il s'agit d'un énorme coussin d'air en dessous duquel le pilote est assis confortablement dans une sellette, attaché par des sangles. Le parapentiste dirige son appareil au moyen de deux commandes, l'une placée dans sa main droite, l'autre dans sa main gauche. Ainsi, si le pilote tire sur la commande de droite, le parapente vole vers la droite. Un parapente moderne peut voler sur une distance de 8 km en s'élançant d'une hauteur de 1 000 m. Grâce aux courants ascensionnels, il n'est pas rare que des pilotes chevronnés volent pendant des heures et couvrent des distances pouvant atteindre 100 km. Un parachute augmente la traînée et ralentit, de ce fait, la descente d'une personne ou d'un objet en vue de se poser sain et sauf sur le sol après avoir chuté de hauteurs élevées. Le premier pilote à avoir sauté en parachute en toute sécurité est le Français Adolphe Pégoud, qui a sauté en 1913 de son avion Blériot, sacrifié pour l'occasion. Le principe de la ligne statique accrochée dans l'avion a été inventé par l'ingénieur aéronautique otto Heinecke en 1918 et cette ligne est toujours utilisée de nos jours. Elle permet d'effectuer un saut en toute sécurité puisqu'elle tire sur le câble de déclenchement de la sangle et empêche les parachutes de s'emmêler dans l'avion. Le 16 août 1960, l'Américain Joseph Kittinger, équipé d'un parachute spécial, saute d'un ballon d'une altitude de 31 332 m effectuant une chute libre de 4 mn et 30 s. Il s'agit du saut en parachute le plus haut de l'histoire. Une aide venue du ciel Comment peut-on venir en aide aux populations en cas d'urgence lorsque ni les voitures ni les avions, ni les hélicoptères ne peuvent les atteindre ? Il convient dans de telles situations de recourir aux parapentes et aux parachutes. Des ingénieurs d'EADS ont élaboré tout un ensemble de systèmes qui utilisent ces dispositifs en cas d'intervention. Le système de largage ParaFinder (1) permet aux parachutistes de sauter d'une altitude de 10 000 m et d'atterrir avec une précision exceptionnelle à l'endroit où se trouvent les populations ayant besoin d'aide. Le système de parachutage ParaLander (2) permet aux équipes de secours d'être dirigées automatiquement vers un point d'atterrissage précis et approprié. Quant au « Tentainer » (3), mi-tente, mi-conteneur, léger mais renforcé, il peut être largué sur une zone sinistrée.

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VoLER À BASSES ALTITUDES ­ LES PLANEURS Voler sans l'aide d'un moteur Comment les planeurs prennent-ils le vent ? Otto Lilienthal, pionnier de l'aéronautique, est le premier pilote de planeur. Lors de sa première tentative de vol du haut d'une colline des environs de Berlin en 1891, il parvient à s'élever plus haut que son point de décollage. Dans d'autres pays, des hommes audacieux se passionnent pour les planeurs, comme Octave Chanute, Français expatrié aux États-Unis. Il utilise ses connaissances d'ingénieur pour analyser les travaux des pionniers de l'aéronautique tels que Lilienthal, puis pour concevoir et fabriquer ses propres planeurs. Ceux-ci sont pilotés par A. Herring et W. Avery, car il s'estime trop âgé pour les expérimenter lui-même. Pendant très longtemps, les hommes ont pensé que le vol à voile ne pouvait se pratiquer que dans des régions montagneuses, puisque seuls les courants ascendants pouvaient, semble-t-il, permettre aux planeurs de s'élever dans le ciel. Ces courants ascendants existent lorsqu'un vent soufflant horizontalement est dévié vers le haut par un obstacle, comme une montagne. Ces courants ascendants peuvent élever les planeurs jusqu'à deux fois la hauteur de l'obstacle rencontré. Les grands oiseaux parviennent, cependant, à voler en cercle pendant des heures au-dessus du sol sans battre des ailes. Ce vol est possible grâce au phénomène météorologique des ascendances, communément appelées « thermiques », que les pilotes de planeur apprennent à connaître et à utiliser. Dans certains cas, des poches d'air chaud se forment au sol et commencent à s'élever, créant des courants ascendants qui permettront aux pilotes de planeur de monter en spirale et de prendre de l'altitude. Depuis l'invention des vols motorisés, le vol à voile est devenu une activité de loisir, et pour certains une étape vers le monde de l'aviation motorisée. Dans de nombreux pays, dès l'âge de seize ans, on peut obtenir son brevet de pilote de planeur. Bon nombre de personnes sont fascinées par ce type de vol qui utilise les forces de la nature d'une manière très efficace. Montant en spirale à l'intérieur d'une colonne thermique, le pilote utilise le courant ascendant pour prendre de l'altitude. Comment se forment les thermiques ? Pour qu'un thermique se forme, il faut que des masses d'air chaud se créent au niveau du sol, là où il est le plus sombre par exemple et où il absorbe la chaleur du soleil. Ces masses d'air chaud s'élèvent et produisent alors un courant ascendant. En s'élevant, ces masses d'air se dilatent, leur pression diminue et leur température s'abaisse. À une certaine altitude, en règle générale, les masses d'air qui se sont élevées atteignent une température similaire à celle de l'air environnant et le courant ascendant disparaît alors. Ce que l'on appelle les « masses d'air » sont des éléments nécessaires à la formation des thermiques utiles au vol à voile. Plus on s'élève, plus la température des masses d'air baisse (comme on le constate en faisant de l'escalade). Les masses d'air qui s'élèvent du sol sont toujours plus chaudes que les masses d'air qui les entourent. C'est ainsi que les masses d'air chaud peuvent toujours grimper, parfois même à plusieurs milliers de mètres. En s'élevant, elles capturent une partie des masses d'air environnant, créant alors une « colonne » d'air dans laquelle un courant ascendant peut s'alimenter pendant un long moment.

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Les cumulus sont souvent, mais pas toujours, la preuve de la présence en dessous d'eux d'une colonne d'air chaud. Les planeurs modernes sont équipés d'un variomètre, appareil qui indique le taux de descente ou de montée de l'aéronef même lorsque le déplacement est trop faible pour que le pilote s'en rende compte lui-même. Quelques records Des records spectaculaires de hauteur et de distance ont été réalisés par des planeurs. Voici certains de ces records. Plus grande distance parcourue : 3 008,8 km Dès que le pilote s'est élevé dans la colonne d'air chaud aussi haut que possible ou comme il le désire, il quitte le thermique et peut voler aussi longtemps que l'air le portera. S'il veut monter à nouveau, il doit trouver un autre thermique. Klaus Ohlmann (Allemagne) le 22.1.2003 à 14 h 58 dans les Andes. La plus grande vitesse : La plus grande altitude : 247,49 km/h 14 938 m James M. Payne (USA) le 3.3.1999 en Californie (plus de 500 km parcourus). Robert R. Harris (USA) le 17.2.1986 en Californie. Comment décolle un planeur ? Les techniques suivantes sont utilisées : Le lancement au treuil (1) : le planeur est accroché au bout d'un câble d'environ 1 000 m de long, qui est embobiné. Il atteint ainsi une vitesse de 100 km/h, et décolle. À une altitude de l'ordre de 500 m, le câble se détache. Le lancement au remorqueur (2) : le planeur est tracté dans les airs par un avion jusqu'à une altitude de 500 m à laquelle le planeur largue le câble. Le lancement à la catapulte : de petits engins peuvent être lancés en utilisant un câble élastique semblable à une catapulte. Instruments équipant le cockpit d'un planeur La radio (1). L'altimètre (2). Le variomètre (3) indique si le planeur monte ou descend, à l'aide d'un indicateur sonore qui informe le pilote des variations de vitesse. Le compas (4). L'anémomètre (5) mesure et indique la vitesse du planeur. L'E-variomètre (6) indique généralement la vitesse verticale ainsi que la vitesse optimale pour effectuer le vol dans les meilleures conditions. La bille et le fil de laine (7) sont deux indicateurs de dérapage. 2 pourvus d'un moteur et d'une hélice rétractables. Les motoplaneurs, à décollage autonome, sont, eux,

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VoLER À BASSES ALTITUDES ­ LES AVIoNS PRIVÉS Vie privée dans les airs Une multitude d'avions privés Quand on parle d'avions privés, on pense généralement à de petits avions tels que le Cessna, monomoteur très répandu, qui peut transporter de quatre à douze personnes, en fonction du modèle, et qui est utilisé pour de courts vols privés. Dans la réalité, toutefois, le concept d'« avion privé » ne s'applique pas à un certain type d'avion, mais à l'utilisation que l'on en fait par rapport aux vols réguliers ou aux vols charter. Les avions privés sont utilisés par des particuliers à des fins personnelles ou professionnelles. Le type d'avion qu'elles utilisent dépend de leur fantaisie et de leurs moyens financiers. Presque tous les types d'avion, du plus petit au plus grand, peuvent servir d'avions privés. Il existe des avions d'une catégorie légèrement différente que l'on appelle les « jets d'affaires ». Il s'agit généralement de petits biréacteurs qui sont essentiellement utilisés par des sociétés, mais aussi par des personnes fortunées. Parmi les modèles les plus connus, il convient de citer le Learjet de Bombardier, le Cessna Citation ou le Falcon de Dassault. Dans la catégorie des jets, bien évidemment, il n'y a plus aucune limite de prix. Même les avions destinés à des vols réguliers peuvent devenir des avions privés. Airbus, par exemple, propose une variante de l'A319, appelée « Airbus Corporate Jetliner (ACJ) ». Dans la gamme des avions privés, il existe également des avions de luxe réservés à une clientèle très riche. Un vol Paris-Los Angeles peut parfaitement coûter 300 000 euros, mais pour ce prix vous disposez d'une cabine luxueusement décorée, d'un salon, d'une chambre à coucher, d'un bureau au-dessus des nuages et vous dégustez des repas gastronomiques comparables à ceux élaborés par les plus grands chefs de cuisine. Remos GX n ............ Pisto r .................... Type de moteu 1 ...................... teurs ............ Nombre de mo 2 ..................... .................... Sièges ............ /h ........ 249 km ................ Vitesse maximale Ultraléger Dassault Falcon 7X Les plus petits avions portent le nom d'« ultralégers motorisés ». Leur poids maximum au décollage est de 450 kg et de seulement 300 kg pour les monoplaces. Aux personnes qui volent pour leur plaisir, ces petits avions permettent de découvrir les joies du vol motorisé à un prix relativement abordable, à partir de 20 000 euros ; d'autre part, il est relativement facile d'obtenir le brevet de pilote ULM, indispensable pour voler. Le Cessna mentionné ci-dessus représente le milieu de gamme d'un large éventail d'avions privés. Un brevet de pilote privé, exigeant presque les mêmes compétences que celui d'un pilote professionnel, est obligatoire pour piloter rdier ces avions. Ceux-ci Bomba t 45 sont d'ailleurs Learje souvent pilotés par des pilotes professionnels du secteur privé. Type de m Sièges ...... Nombre de oteur ......... moteurs ... Jet d'affai ....Réactio ............... ............... Socata TBM 850 ............... ............... ............... Vitesse max 11 imale ......... ............. M ach 0, ............... Cessna 1 Skyhaw 72 k Avion léger ­ Turbopropulseur pulseur Type de moteur .............. Turbopro 1 de moteurs .................................. Nombre ............................................. 6 s ........ Siège Vitesse maximale ........................ 600 km/h éa ..........R ............ ...... 2 teur ...... e de mo ............ .. Typ ............ oteurs .. ......... 9 de m ............ Nombre ............ ............ 9 km/h ...... ........ 85 Sièges .. ............ imale .... ax Vitesse m Jet d'aff aires ction Type de Nombre Sièges .. Avion lé moteur de mote iston urs ...... ............ ............ .... 1 ............ Vitesse ............ maxima ............ le ........ ... 4 ............ .... 233 k ............ ............ ger ­ m ............ onomo teur ........ P

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Socata TB21 GT Beechcraft K 350 ingair DA42 Dia m Avion léger - monomoteur Type de moteur ................................ Piston Nombre de moteurs .................................. 1 Sièges ................................................. 4­5 Vitesse maximale ........................ 352 km/h Type de m Avion lég er oteur ......... Diam ond D-Jet ........ Pisto Nombre de n moteurs ... ............... ............... Sièges ...... .2 ............... ............... ............... Vitesse max .. 4 imale ......... ............... ............... ­ bimoteu ur Turbopropulse rbopropulseur r............... Tu Type de moteu 2 ...................... Avion léger ­ teurs ............ Nombre de mo 11 .................... ...................... ........................ ........................ s...... Sièges........ /h ......... 578 km ................ Vitesse maximale 359 km/h Cessna 4 Airbus A318 ACJ t .............. Je ............... oteur ......... .......... 2 Type de m ...... ............... moteurs ... 5 Nombre de .............. ............... ... ............... 0 km/h Sièges ...... 58 ............... imale ......... Vitesse max Petit jet Type de m Avion lég er Corporate Jetliner Type de moteur ............................ .......... 2 Nombre de moteurs ........................ Réaction moteurs ... ............... ............... .1 ............... ............... ............... Vitesse max .. 4 imale ......... ............... 435 km Sièges ...... Nombre de oteur ......... ­ monom ............... oteur n ........ Pisto guration Sièges .... En fonction de la confi .............. Mach 0.82 Vitesse maximale ........ Pioneer 300 Ce Citationssna Mustan g Que doit-on faire pour piloter un ULM ? Dans de nombreux pays, on peut obtenir un brevet de pilote ULM dès l'âge de 17 ans. En France, la formation peut même commencer à l'âge de 15 ans. En règle générale, des cours théoriques sur des sujets techniques tels que la météorologie, le droit de l'aviation, la navigation et les situations d'urgence sont nécessaires. Sur le plan pratique, une quarantaine d'heures de vol doivent être effectuées, dont certaines en solo, ou incluant les phases de décollage et d'atterrissage. Un examen sanctionne ces parties théorique et pratique, et pour que le brevet reste valable, il faut voler un minimum d'heures par an et obtenir un certificat médical. Type de m ............ Nombre Réaction de mote urs ........ ............ Sièges .. ............ ............ .. 2 ............ ............ Vitesse m ............ aximale .. ... 5 ............ .......... oteur .... Petit jet ............ Piston Type de moteur ............................... 1 de moteurs .................................. Nombre 2 ..................................................... Sièges maximale ........................ 278 km/h Vitesse Ultraléger 650 km/

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VoLER À BASSES ALTITUDES ­ HÉLICoPTèRES ET TECHNoLoGIE Voler tous azimuts Comment peut-on piloter et diriger un hélicoptère ? Dès le xve siècle, les hommes ont rêvé d'une machine volante qui pourrait non seulement se diriger dans n'importe quelle direction, en arrière, en avant et de côté, mais aussi « voler en stationnaire » dans les airs. Le premier modèle d'hélicoptère est dessiné par Léonard de Vinci vers 1485, mais ce n'est qu'en 1907 que le Français Paul Cornu pilote pendant 20 s une sorte d'hélicoptère. En 1924, l'Espagnol Juan de La Cierva parvient à voler sur une distance de 12 km à bord de son « autogire ». Mais le premier hélicoptère digne de ce nom fut le Focke Wulf Fw61. Lors de son premier vol en 1936, il s'éleva pendant 16 mn à 20 m du sol. L'élément principal de l'hélicoptère, unique en son genre, est le rotor : les pales et la propulsion sont solidaires. Il assure la portance (comme les ailes d'un avion « classique ») et la poussée (comme l'hélice d'un avion). Pour faire voler un hélicoptère Pour faire voler un hélicoptère, le pilote doit utiliser les trois commandes de vol en même temps : Le levier de pas cyclique (manche) (1) : grâce à cette commande, tenue par la main droite, le pilote contrôle l'inclinaison du rotor principal et détermine ainsi la direction dans laquelle vole l'hélicoptère. Le pilote ne doit jamais lâcher le manche. Le pas général (ou collectif, également connu sous le nom de « pas ») (2) : grâce à cette commande, tenue par la main gauche, le pilote contrôle la montée ou la descente de l'appareil. Les palonniers (ou pédales) (3) : grâce aux palonniers, le pilote dirige le rotor de queue et compense ainsi l'action du rotor. L'hélicoptère s'est imposé comme un moyen de transport moderne. Sur de courtes distances, dans des zones fortement peuplées et sur des terrains difficiles d'accès, tel qu'en région montagneuse, il apparaît comme l'engin idéal en raison de son adaptabilité et de sa maniabilité. Piloter un hélicoptère n'est pas une mince affaire, et le pilote doit accomplir des manoeuvres plus difficiles que celles incombant au commandant de bord d'un avion moderne. Dès qu'il dispose de suffisamment de portance, un aéronef à voilure fixe vole de luimême du fait de sa stabilité aérodynamique propre ; l'hélicoptère, en revanche, doit être constamment et fermement dirigé par son pilote. D'après un expert en aéronautique, faire voler un hélicoptère correspondrait à faire tenir en équilibre une bille sur un plateau de bois. Léonard de Vinci a été le premier à dessiner un hélicoptère. En 1907, Paul Cornu vole 20 s à bord de sa machine volante à 30 cm du sol. Juan de La Cierva vole 12 km à bord de son « autogire ». Le Focke Wulf Fw61 (1936) fut le premier hélicoptère entièrement fonctionnel.

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Les pales du rotor créent la portance, comme les ailes d'un aéronef à voilure fixe, et, en même temps, la poussée, comme une hélice. L'Eurocopter EC135 est l'un des hélicoptères les plus couramment utilisés en Europe, notamment par la police et les équipes de secours. Le rotor de queue stabilise l'hélicoptère en produisant une poussée latérale. Sans ce rotor, l'hélicoptère tournerait autour de lui et en sens inverse. Le plateau cyclique Le plateau cyclique est l'élément essentiel qui permet de contrôler un hélicoptère. Il est situé en dessous de la tête du rotor. L'angle d'incidence des pales peut être modifié par une translation du plateau cyclique commandée par le « pas ». Cela permet d'augmenter ou de diminuer la portance qu'induit le rotor, offrant la possibilité à l'hélicoptère de prendre de l'altitude ou de descendre. Une action sur le manche entraîne, elle, une rotation du plateau, ce qui modifie l'incidence de chaque pale. Il en résulte que la portance des pales augmente d'un côté tandis qu'elle diminue de l'autre. Ce qui permet à l'hélicoptère de se mouvoir dans toutes les directions. Comment vole un hélicoptère ? Les pales sont conçues en principe comme les ailes des avions. La surface supérieure est incurvée pour que l'air s'écoule plus vite au-dessus de la pale qu'en dessous, provoquant ainsi une pression plus faible sur la surface supérieure de la pale. La différence de pression crée une force, la portance, qui tire l'hélicoptère vers le haut. La direction dans laquelle vole l'hélicoptère est déterminée en changeant l'angle d'incidence de chaque pale en rotation. Lorsque le manche est poussé vers l'avant, le plateau cyclique est lui aussi basculé pour que la portance des pales augmente à l'arrière et diminue à l'avant. Ceci a pour effet de modifier la direction de la portance et le plan de rotation s'incline vers l'avant. L'hélicoptère avance. De la même façon, lorsque le manche est tiré vers l'arrière, le plateau cyclique est basculé lui aussi vers l'arrière. L'hélicoptère recule. Enfin, lorsque le manche est poussé vers la droite ou vers la gauche, le plateau cyclique est basculé lui aussi vers la droite ou vers la gauche. L'hélicoptère peut voler latéralement.

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VoLER À BASSES ALTITUDES ­ LES HÉLICoPTèRES SUR LE TERRAIN Les polyvalents du ciel Les missions des hélicoptères Les avions ont pour mission de transporter rapidement et, au besoin, sur de longues distances des passagers et du fret. Les multiples utilisations des hélicoptères peuvent se réduire à cette formule toute simple : ils peuvent atteindre des endroits inaccessibles aux voitures, aux trains et aux autres moyens de locomotion. En particulier, les hélicoptères servent à transporter des hommes et des marchandises là où les avions ne peuvent pas atterrir. Les hélicoptères contribuent à sauver des vies. Ils interviennent, par exemple, dans les opérations de sauvetage en haute montagne, permettent de transporter des personnes accidentées jusqu'à l'hôpital ou de convoyer des organes jusqu'à l'endroit de la transplantation chirurgicale. Les hélicoptères sont également utilisés par la police pour avoir une vue d'ensemble d'une situation, ou par les automobiles clubs qui souhaitent avoir une vision de la circulation routière. Les hélicoptères interviennent aussi pour détecter les ressources naturelles dans des régions reculées, pour éteindre les incendies de forêt et pour apporter aux populations de zones sinistrées les premiers secours. La sécurité même dans des zones difficiles d'accès L'Eurocopter EC 130/135 a été conçu à des fins de transport et d'opérations de sauvetage dans des zones difficiles d'accès. En montagne ou dans une forêt où il y a peu de place pour atterrir, le rotor de queue de l'hélicoptère peut être source de danger : s'il touche un arbre ou un bloc de pierre, l'hélicoptère peut être en danger. C'est pour cette raison que le rotor de queue de l'EC 130 est équipé d'un Fenestron (ouverture hébergeant le rotor de queue). Celui-ci assure aussi la sécurité des passagers et des mécaniciens. Cette conception permet, par ailleurs, à l'hélicoptère d'être plus silencieux puisque son rotor de queue est caréné. La conception des hélicoptères est aussi variée que leur champ d'intervention : elle est déterminée par la tâche qu'ils doivent accomplir. Une cabine à deux sièges est-elle suffisante ou plusieurs personnes doivent-elles être transportées ? Quel genre de chargement l'hélicoptère devra-t-il convoyer, et deux moteurs seront-ils nécessaires ? Comment l'hélicoptère doit-il être fabriqué pour convenir aux opérations de sauvetage dans des régions de montagne accidentées, et quelle sera la place nécessaire au matériel de secours dans la cabine ? Voici quelques-unes des questions que doivent se poser de nos jours les constructeurs d'hélicoptères pour répondre aux nouveaux défis concernant leur possibilité d'utilisation. Les équipements électroniques qui viennent en aide aux pilotes Pourriez-vous piloter un hélicoptère ? Pour en avoir une idée, soumettez-vous à l'expérience suivante. Posez une bille sur un livre, puis déplacez-vous dans votre logement en tenant le livre à deux mains. Essayez de marcher plus vite, ensuite plus lentement, en avant, en arrière, retournez vous lentement et rapidement. Faites attention à ce que la bille ne tombe pas, car c'est comme si votre hélicoptère s'écrasait au sol ! Piloter un hélicoptère est l'un des métiers les plus difficiles que peut choisir un pilote (voir page 44), et les interventions en situation d'urgence sont particulièrement délicates. L'hélicoptère doit rester dans le ciel tout en se déplaçant dans des zones difficiles d'accès, comme des montagnes ou des forêts. Par ailleurs, d'après les statistiques, les interventions en situation d'urgence doivent être effectuées à près de 70 % de nuit ou dans de mauvaises conditions météorologiques. Les équipements électroniques modernes aident le pilote lors de ces missions difficiles. Le système sur base de laser HELLAS qui équipe l'hélicoptère renforce la sécurité du vol en détectant les obstacles dans des conditions de mauvaise visibilité et en les indiquant clairement sur un écran du cockpit.

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Les hélicoptères aident à combattre les incendies dans les régions reculées que les lances à incendie ne pourraient jamais atteindre. Dans les zones inaccessibles comme la haute montagne, les personnes accidentées ne peuvent être évacuées que par hélicoptère. Une des missions les plus importantes des hélicoptères consiste à évacuer rapidement les blessés vers un hôpital. Depuis que les hélicoptères sont utilisés par des services d'urgence ou de contrôle du trafic, le nombre des morts et blessés de la route a considérablement baissé. Protéger les frontières, en particulier les côtes, figure parmi les missions importantes incombant aux hélicoptères.

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VoLER À BASSES ALTITUDES ­ LES SCÉNARIoS FUTURS DU TRANSPoRT LoCAL Des routes dans le ciel Les vols et l'avenir du transport local Depuis les années 1950, le rêve de conduire une voiture volante a stimulé l'imagination des cinéastes hollywoodiens. Dans des films tels que Blade Runner, Le Cinquième Élément et La Guerre des étoiles, les villes se transforment en mégalopoles où la seule façon d'échapper aux embouteillages est d'emprunter les voies aériennes. Mais cette science-fiction deviendra-t-elle bientôt une réalité ? Il y a quelques années, l'Agence spatiale américaine (NASA) avait conçu un engin futuriste appelé « PAV » (Personal Air Vehicle, c'està-dire un véhicule volant personnel). Le PAV devait pouvoir décoller et atterrir sur de petites aires de stationnement dans les centres-villes, et il devait être équipé de moyens technologiques lui permettant d'être commercialisé à un prix abordable. Le PAV devait, par ailleurs, être si sûr que quelques heures de conduite devaient suffire pour le piloter. Grâce à un nouveau système de navigation par satellite, les mini-avions devaient pouvoir communiquer entre eux, évitant ainsi tout risque de collision, et rendant les routes du ciel plus sûres que nos routes terrestres actuelles. Entre-temps, le projet de la NASA est malheureusement tombé aux oubliettes en raison de restrictions budgétaires. Fusion Man ­ l'homme-fusée Yves Rossy, également connu sous le nom de Jet Man ou Fusion Man, est un pilote, un inventeur et un aventurier suisse. Il est parvenu, petit à petit, à construire un engin volant à réaction, la JetWing. Il s'agit d'une aile pliable, rigide, en fibres de carbone et de verre, qu'il fixe sur son dos. Cette aile a une envergure de 3 m environ et est munie de quatre petits réacteurs. Le décollage se fait simplement en sautant d'un avion ; la JetWing est dirigée par les mouvements du corps, qui fait partie intégrante de l'engin. Un faible mouvement du bras, et la JetWing tourne légèrement. Yves Rossy utilise un parachute pour atterrir. En 2004, il devient ainsi le premier homme à voler avec la JetWing attachée sur son dos. Quatre ans plus tard, le 26 septembre 2008, il saute d'un avion à 2 300 m d'altitude au-dessus de Calais. Volant à une vitesse moyenne de 200 km/h, il a traversé les 35 km qui séparent la France de l'Angleterre en 13 mn ; il a alors ouvert son parachute pour atterrir près de Douvres. Yves Rossy a ajouté un nouveau chapitre à l'histoire de l'aviation : 99 ans après la première traversée de la Manche par le pionnier français de l'aviation, Louis Blériot, il a emprunté la même route en portant tout simplement une aile, « un peu comme un oiseau », a-t-il déclaré par la suite. D'autres concepteurs ont cessé de penser aux moyens de transport individuel pour se consacrer à l'étude et à la conception d'engins volants qui remplaceraient les autobus et les tramways. Le laboratoire de recherche Bauhaus Luftfahrt, par exemple, élabore le concept d'un « Airtrain » qui pourrait transporter dans les airs des wagons de passagers et de marchandises sur de courtes distances. PAL-V D'après les spécialistes, un projet venu des Pays-Bas aurait d'excellentes chances de devenir une réalité : le PAL-V (Personal Air/Land Vehicle [véhicule aérien terrestre]) conçu par l'ingénieur John Bakker. Le PAL-V est un véhicule biplace à trois roues doté d'un petit habitacle et équipé du rotor d'un « gyrocoptère ». Par quelques manoeuvres, le conducteur devient pilote. Les deux grandes pales du rotor se déplient, et le PAL-V décolle. Équipé d'un moteur de voiture et très économe en carburant, il fonctionnerait à l'essence ou au gazole, comme une voiture normale, mais il pourrait également fonctionner au biogazole ou au bioéthanol, et atteindre des vitesses allant jusqu'à 200 km/h sur terre et dans l'air. Dès 2011, le PAL-V sera construit en tant que prototype dans le cadre d'un projet européen, et son prix se situera aux environs de 100 000 euros.

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Le concept de l' « Airtrain » développé par le laboratoire de recherche Bauhaus Luftfahrt serait un avion à décollage vertical, comme l'hélicoptère, qui pourrait soulever des wagons de passagers ou de marchandises et les transporter sur de courtes distances dans les airs, puis les reposer à un autre endroit, sur une voie de chemin de fer, à bord d'un bateau ou sur un véhicule automobile. De cette manière, les passagers pourraient voyager en empruntant différents moyens de transport sans devoir véritablement quitter leur siège. La société britannique Avcen a élaboré le concept du « Jetpod » ­ une sorte de taxi volant pouvant transporter jusqu'à cinq passagers. Seul inconvénient : le Jetpod a besoin pour décoller d'une piste de 150 m de long.

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Haute technologie dans le ciel De prime abord, les avions modernes ressemblent assez à ceux d'il y a vingt ans. Ils sont toutefois bourrés d'électronique. Vous découvrirez certains de ces bijoux de technologie à la page 52. Travailler dans les airs Il n'y a pas que les pilotes qui travaillent à bord des avions ; vous découvrirez à la page 54 les tâches et responsabilités qui incombent aux membres d'équipage. Quand la météo est défavorable Les conditions météorologiques ont toujours beaucoup d'influence sur les vols. Vous apprendrez à la page 56 comment les avions modernes font face aux mauvaises conditions météorologiques. Plus vite que vous ne pouvez entendre Que se passe-t-il exactement lorsqu'un avion franchit le mur du son ? Nous vous dirons tout à la page 58.

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Voler à hautes altitudes La naissance d'un Airbus Vous découvrirez à la page 60 la façon dont un avion est construit ainsi que tous les facteurs dont doivent tenir compte les ingénieurs. L'A380 est le fruit de la collaboration de plusieurs pays. Vous verrez à la page 62 comment toutes les pièces de l'avion, fabriquées aux quatre coins du monde, s'imbriquent parfaitement. Les ingénieurs travaillent déjà à la conception des avions de demain. Vous en aurez un aperçu à la page 64. Un Airbus aux Les engins nationalités multiples du futur

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VoLER À HAUTES ALTITUDES ­ LES AVIoNS DE LIGNE MoDERNES Haute technologie dans le ciel Les innovations permettent aux avions d'être plus sûrs et plus confortables De nos jours, prendre l'avion n'a rien de très original. Presque tout le monde en Europe a pris au moins une fois l'avion pour partir en vacances, rendre visite à des amis ou effectuer un déplacement professionnel. Pourtant, depuis toujours, l'aviation suscite une véritable fascination. Aujourd'hui, les avions de ligne modernes doivent remplir de nombreuses conditions : être des moyens de transport public, être suffisamment confortables, donner aux passagers un sentiment de sécurité, respecter l'environnement et, en même temps, être économiques dans le sens où les billets doivent être à un prix abordable. Les scientifiques et les ingénieurs en aéronautique, qui conçoivent les nouveaux modèles d'avions ou modernisent les anciens en les équipant de haute technologie, excellent dans différents domaines. Ils inventent de nouveaux matériaux pour que les structures des avions durent plus longtemps et soient plus légères. Ainsi la sécurité aérienne est renforcée et les avions sont plus économiques, la maintenance étant moins coûteuse et le rapport poids-performance meilleur. Ils imaginent de nouveaux modèles de cabines et développent des technologies qui permettent aux avions de mieux résister aux turbulences et qui garantissent aux passagers des vols moins agités. Les nouvelles technologies qui équipent le cockpit aident en outre les pilotes à accomplir leurs tâches habituelles, leur permettant de se concentrer davantage sur la sécurité. Les scientifiques travaillent également sur de nouvelles technologies destinées à réduire la consommation de carburant et les nuisances sonores dans l'intérêt de l'environnement et des populations vivant à proximité des aéroports. Ils doivent par ailleurs relever de nombreux défis puisque le trafic aérien ne cesse d'augmenter et que les avions de ligne deviennent de plus en plus un moyen de transport extrêmement courant à travers le monde. Mini-TEDs : des petits volets à l'impact considérable Les Mini-TEDs (TEDs = Trailing Edge Devices ou dispositifs hypersustentateurs du bord de fuite) sont de petits dispositifs inclinables placés à l'extrémité des volets de bord de fuite. Ils permettent d'augmenter la portance en déviant l'air en dessous des ailes. Les avions peuvent ainsi décoller plus rapidement et atterrir selon un angle d'approche plus raide, exposant de cette façon une zone réduite de l'aéroport aux nuisances sonores. Les Mini-TEDs peuvent également être rentrés ou sortis rapidement pendant le vol pour réduire les effets de turbulence. Lors des vols d'essai de l'Airbus A340, cette technologie innovante a été testée et les résultats obtenus ont été très prometteurs.Il se pourrait que les mini-TEDs fassent très rapidement partie des équipements standards des Airbus. Les commandes de vol électriques : une direction assistée par ordinateur Lorsque les pilotes d'avions conventionnels souhaitent sortir les volets ou modifier la trajectoire de l'avion, ils actionnent une commande. L'ordre en est transmis aux organes de pilotage par l'intermédiaire de câbles et de systèmes hydrauliques ; il existe, de ce fait, de nombreuses pièces mécaniques qu'il faut entretenir afin d'éviter tout dysfonctionnement. Les avions de ligne Airbus utilisent une technologie plus moderne. Les ordres du pilote sont transmis aux organes de pilotage par l'intermédiaire d'un ordinateur et de circuits électriques. Il s'agit de la technologie des commandes de vol électriques. Le volumineux manche à balai traditionnel a été remplacé par un Sidestick ou minimanche, sorte de joystick, qui permet aux pilotes de contrôler l'avion.

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Recherche du confort Avant de réaliser la cabine de l'A380, les concepteurs ont effectué une étude afin de savoir ce que les passagers attendaient en termes de confort. Des maquettes grandeur réelle de la cabine ont été réalisées dans huit villes sur trois continents, et 1 200 clients fidèles de différentes cultures et nationalités ont donné leurs avis. La cabine de l'A380 dans sa réalisation finale répond ainsi parfaitement aux exigences des passagers. Des avions en matériaux composites Les avions sont généralement en métal (essentiellement des alliages d'aluminium), mais les matériaux composites sont utilisés de plus en plus dans l'industrie aérospatiale. Il s'agit principalement de composites à fibres de carbone qui contiennent près de 60 % de fibres de carbone et 40 % de résine. Mais il existe également de nombreux autres types de matériaux composites. En ce qui concerne la structure de l'avion, ces matériaux servent essentiellement à réaliser les parties de la queue, mais ils sont aussi utilisés de plus en plus souvent pour le fuselage et les ailes. La structure d'un A380 est constituée à près de 30 % de matériaux composites. Ce pourcentage devrait passer la barre des 50 % pour le nouvel A350. De nouveaux matériaux composites présentent de nombreux avantages par rapport au métal. Le ratio résistance/poids est meilleur et certains éléments complexes peuvent être moulés de sorte qu'il n'est plus nécessaire d'assembler de nombreuses petites pièces. Les matériaux composites résistent mieux à la fatigue matérielle et ne se corrodent pas. D'une manière générale, les matériaux composites modernes non seulement renforcent la sécurité, mais sont aussi plus économiques, puisqu'ils nécessitent moins d'entretien.

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VoLER À HAUTES ALTITUDES ­ TRAVAILLER DANS LES AIRS Travailler dans les airs Il n'y a pas que les pilotes qui travaillent à bord des avions Aujourd'hui Singapour, demain New York, le monde entier semble être à portée de main ! Mis à part les métiers de pilotes, d'hôtesses et de stewards, il n'y a guère d'autres métiers qui offrent autant de possibilités de voyager. Si la plupart des gens croient savoir ce que fait un pilote (après tout, il pilote l'avion), le travail du personnel navigant commercial ­ à savoir les hôtesses et stewards ­ est largement sous-estimé. Ceux qui embrassent cette carrière pour visiter le monde déchanteront très vite. Le travail est très contraignant, car il exige des qualités physiques et mentales, et consiste à accomplir beaucoup plus de tâches que celles d'une simple serveuse bien payée. Il n'est pas étonnant que le taux d'échec des stagiaires soit relativement élevé. La principale responsabilité du personnel navigant commercial ­ dont la proportion des femmes est de près de 70 % ­ est la sécurité des passagers ainsi que leur confort pendant le vol. C'est la raison pour laquelle le personnel navigant assiste à la réunion de l'équipage avant le décollage, réunion durant laquelle le commandant de bord communique les détails du vol. Le personnel navigant commercial est par conséquent capable de donner des renseignements sur les procédures de sécurité et d'indiquer ce que l'on doit faire en cas d'urgence. Il peut également répondre aux questions concernant le vol. Il doit bien sûr se préoccuper du bien-être physique des passagers pendant le vol, mais ses véritables capacités ne peuvent être révélées qu'en cas de problème : par exemple, lorsqu'un passager a peur en avion, lorsqu'un autre se comporte mal ou tombe subitement malade, ou encore lorsqu'un problème de sécurité survient pendant le vol. Le personnel navigant commercial est formé pour faire face à ce genre de situation ; il sait comment réagir avec une empathie psychologique et des connaissances techniques. Intelligence, discipline, aptitude à communiquer et à travailler en équipe sont des conditions préalables indispensables pour ce métier, auxquelles vient s'ajouter la nécessité d'être en très bonne santé. Le personnel navigant commercial est formé pour répondre rapidement, poliment et avec beaucoup de psychologie aux questions et exigences des passagers. Si un passager fait l'objet d'un accès de démence ou tombe malade, le personnel navigant commercial doit pouvoir porter les premiers secours. Le chef de cabine principal Le concept de « chef de cabine principal » est issu de la marine marchande, où le chef de cabine est la personne chargée des paiements et de la restauration. Le chef de cabine principal est le membre le plus expérimenté du personnel navigant commercial. Il a pour mission de protéger les intérêts de la compagnie aérienne en termes de sécurité et de services à la clientèle. Il doit gérer, avec le commandant de bord, les procédures d'urgence pour les passagers énoncées dans le manuel de la compagnie. La formation pour devenir chef de cabine n'est pas facile : il faut acquérir des connaissances techniques et médicales ; il faut savoir faire face à des situations d'urgence et, avoir des connaissances en matière de commandement et de gestion par la motivation.

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Qui fait quoi dans le cockpit ? De nos jours, contrairement à naguère, piloter est un travail d'équipe, même si le commandant de bord reste responsable de l'avion de ligne et est investi du pouvoir de décision finale. Il est responsable de la sécurité de l'avion et de ses occupants. Toutefois ­ comme tout être humain ­ le commandant de bord n'est pas infaillible. Les autres membres du personnel navigant, dont notamment le premier officier également connu sous le nom de copilote, sont formés pour superviser, aider et conseiller le commandant de bord dans ses prises de décision. Avant chaque vol, le commandant de bord et le copilote décident d'un commun accord lequel des deux effectuera le décollage. Le copilote n'est pas un débutant dans le cockpit, mais un membre d'équipage qui a déjà de nombreuses heures de vol à son actif. Quelles connaissances doit avoir le personnel navigant commercial ? En cas d'urgence, le personnel navigant commercial sait ce qu'il faut faire pour assurer la sécurité des passagers. Une fois par an, les membres du personnel navigant commercial doivent passer un examen comprenant une partie théorique destinée à tester leurs connaissances et une partie pratique afin de vérifier leurs compétences face à une situation donnée. Lors de ces examens, des situations d'urgence sont simulées, comme les réactions de passagers indisciplinés ou des pannes techniques. Il est important que le personnel de bord sache prendre les décisions qui s'imposent et agisse en conséquence. Cela est essentiel en cas de situations graves. Il convient de ne pas oublier que lorsque les passagers sont évacués rapidement de l'avion et en toute sécurité après un atterrissage d'urgence, tout le mérite revient au personnel navigant commercial. L'examen annuel porte toujours sur le modèle d'avion à bord duquel vole l'hôtesse ou le steward. Comme les pilotes, les hôtesses et stewards ne sont habilités à travailler qu'à bord de certains modèles d'avion (trois au maximum) pour lesquels ils ont reçu une formation. En cas de situation d'urgence, ils doivent être en mesure, même à moitié endormis, de trouver tous les interrupteurs et poignées de porte. Avant chaque vol, le chef de cabine principal (qui supervise tous les membres du personnel navigant commercial) pose des questions du genre : « Que faites-vous si de la fumée s'échappe d'un moteur ? » ou « Que devez-vous faire quand vous entendez la consigne suivante... ? » Si une hôtesse ou un steward ne sait pas répondre correctement à ces questions à plusieurs reprises, il ou elle peut être suspendu(e) de ses fonctions.

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VoLER À HAUTES ALTITUDES ­ CoNDITIoNS MÉTÉoRoLoGIQUES / ATMoSPHèRE / TURBULENCES Quand la météo est défavorable Quels sont les effets des conditions météorologiques sur les vols ? Les conditions météorologiques ont des répercussions significatives sur le vol des avions. Depuis les débuts de l'aviation, l'évolution des technologies a, bien évidemment, contribué à ce que les avions modernes puissent faire face aux mauvaises conditions météorologiques. Lorsque nous sommes passagers et que l'avion traverse une zone de turbulences, nous devons prendre conscience que l'avion est exposé aux conditions atmosphériques, comme un bateau est exposé à l'état de la mer. Le terme « météo » désigne les conditions atmosphériques prédominantes et leurs changements à un moment spécifique, à un endroit donné ; il s'agit d'une combinaison temporaire des éléments suivants : la température, les précipitations, les nuages, le vent et la pression atmosphérique. La météo concerne exclusivement la troposphère, la couche la plus basse et la plus nuageuse de l'atmosphère. Aux tropiques, la troposphère s'élève jusqu'à 16 km et dans les zones tempérées, telles que l'Europe, elle s'élève à près de 12 km. La météo a une influence considérable sur les avions lors des phases de décollage et d'atterrissage. Le cisaillement du vent (variation brusque de la force ou de la direction horizontale ou verticale du vent), la visibilité réduite en raison d'un épais brouillard ou d'importantes chutes de neige peuvent rendre difficiles le décollage et l'atterrissage. Même en croisière les vols peuvent subir les influences de la météo. Il est toujours très dangereux pour un avion de traverser une zone de vents violents et de subir la foudre, bien que, de nos jours, ces inconvénients puissent être évités. C'est la raison pour laquelle les avions modernes volent à près de 10 000 m d'altitude afin d'éviter le plus possible de rencontrer des phénomènes météorologiques gênants. Il est indispensable, lors de la préparation d'un vol, d'avoir des prévisions météorologiques aussi précises que possible, en particulier pour les petits avions qui ne peuvent pas éviter les phénomènes météorologiques en volant à haute altitude. La technologie moderne permet aux vols des gros-porteurs d'être rarement annulés pour cause de mauvais temps (par exemple, épais brouillard à l'aéroport). Quelle est la structure de l'atmosphère ? L'atmosphère qui entoure la Terre est constituée de plusieurs couches. La troposphère (1) est la couche qui entoure la surface de la Terre. Il s'agit de l'air que nous respirons. La stratosphère (2) est au-dessus de la troposphère. C'est dans la stratosphè re que se trouve la couche d'ozone qui absorbe la majorité des rayons solaires. Dans la mésosphère (3), l'énergie émise par le soleil est directement rayonnée vers l'espace. Les températures chute nt rapidement dans la mésosphère. Dans la thermosphère (4), la couche d'air est très fine, mais il y a encore beaucoup de particules présentes qui enflamme nt par exemple les météores (les étoiles filant es). 80km 3 2 1 50km 10km L'exosphère (5) est déjà si éloignée du champ gravitationnel de la Terre que les molécules ionisées s'échappe nt dans l'espace. Il est intéressant de constater que la temp érature de l'air diminue progressivemen t jusqu'à ce que l'on atteigne une altitu de de 10 km environ, où la température se situe aux environs de ­ 50 C, puis augm ente jusqu'à ce que l'on atteigne une ° altitude de 50 km. Au-dessus de cette altitude, la température se remet à chute r pour atteindre les ­ 100 C et remonte à nouveau lorsque l'on atteint une altitu ° de de 100 km. Ces variations résultent des propriétés d'isolation des différentes couches de l'air et, bien évidemment, de l'intensité des rayons du soleil.

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Un exemple de bulletin météorologique Hamburg Finkenwerder (EDHI [Allemagne]), le 25 à 15:00 UTC. Pour le 25, de 16 h à 19 h UTC, vent de 330° (NNO) à 6 kts, visibilité 10 km, nuages très isolés à 2 000 pieds, isolés à 4 500 pieds ; intermittence entre 16 h et 19 h UTC d'averses de pluie, de nuages isolés, de nuages orageux à 1 500 pieds ; probabilité à 40 % entre 15 h et 18 h UTC de vent de 240° à 20 kts avec des rafales à 35 kts. Visibilité 3 km, gros orages avec pluie et grêle, nuages et nuages orageux dispersés à 1 200 pieds. Trous d'air et turbulences de sillage Lorsque les passagers sont « secoués » pendant le vol, certains d'entre eux parlent de « trous d'air ». Il est bien évident qu'il n'existe pas ce genre de « trous » dans le ciel. Ce sont les « turbulences » qui secouent l'avion. Ces turbulences sont causées soit par des courants d'air verticaux dus aux conditions de température, soit par des remous d'air provoqués par le passage d'autres avions. Des turbulences se forment souvent lorsque l'avion vole près de cumulus qui résultent de forts courants ascendants d'air chaud tandis que les masses d'air froid glissent à l'extérieur des nuages. Les turbulences de sillage sont invisibles dans l'air. Elles résultent des tourbillons contrarotatifs qui se forment aux extrémités des ailes et qui s'enfoncent derrière chaque avion. Leur intensité dépend du poids de l'avion. Leur durée est influencée par les vents et l'atmosphère. Les gros avions à réaction, en particulier, sont plus dangereux que les autres avions en raison des énormes tourbillons marginaux qu'ils génèrent. Un avion confronté à des turbulences de sillage peut perdre tout contrôle, et même s'écraser. Les avions doivent, par conséquent, se tenir à une distance suffisante des géants du ciel pendant les décollages et atterrissages afin de ne pas être gênés par les turbulences de sillage. Pourquoi faut-il dégivrer les avions en hiver ? En hiver, lorsqu'un avion est resté immobilisé à l'aéroport pendant une chute de neige et qu'il gèle, une couche de glace s'accumule sur les ailes et la queue. Pendant le vol, la vitesse élevée de l'air s'écoulant sur les ailes et la queue empêche l'accumulation de glace tandis que des parties particulièrement sensibles, les bords d'attaque des ailes et la queue de l'avion, sont chauffées. La glace a des effets néfastes sur les capacités de vol des avions. L'avion s'alourdit, la traînée augmente et la portance diminue. Un avion alourdi par la glace devrait augmenter sa vitesse pour pouvoir décoller, mais du fait du poids de la glace, il ne peut accélérer. L'accumulation de glace peut également endommager le bon fonctionnement des commandes de contrôle du vol au niveau des ailes (ailerons) et de la queue (gouverne de profondeur et gouverne de direction). La neige et la glace sont, par conséquent, soigneusement enlevées avant le vol à l'aide d'un mélange d'eau chaude et de glycol. Le dégivrage nécessite entre 300 l (pour un A320) et près de 6 000 l pour un gros porteur (A340). L'opération de dégivrage prend 10 à 15 mn, en fonction du type d'avion, de l'épaisseur de la couche de glace et des dimensions de l'appareil.

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VoLER À HAUTES ALTITUDES ­ LES VoLS SUPERSoNIQUES Plus vite que vous ne pouvez entendre Lorsque les avions franchissent le mur du son Lorsqu'un avion accélérait pour faire un piqué, quelque chose d'étrange se produisait. À une certaine vitesse, le pilote avait l'impression d'être poussé contre un mur. De fortes vibrations secouaient l'avion et il était extrêmement difficile de garder le contrôle de l'appareil. Cette expérience désagréable a été vécue par les pilotes de combat pendant la Seconde Guerre mondiale lorsqu'ils atteignaient une très grande vitesse en piqué. Les scientifiques peuvent expliquer sans difficulté ce phénomène : lorsqu'un avion vole dans l'air, il crée des ondes de pression (= ondes acoustiques) semblables aux vagues d'étrave créées par un bateau. Les ondes de pression se propagent à la vitesse du son et comme la vitesse de l'avion augmente pour atteindre cette vitesse, les ondes se compriment, car elles ne peuvent pas « s'éviter » les unes par rapport aux autres. On dit alors que le mur du son est franchi. On a cru pendant longtemps que le mur du son ne pourrait jamais être franchi. Ce n'était pas un réel problème alors puisque les moteurs à piston et les hélices à cette époque ne permettaient pas aux avions d'atteindre une vitesse proche de la vitesse du son. Celle-ci ne pouvait être atteinte que lors d'un piqué effectué à très grande vitesse. Il fallut attendre jusqu'au 14 octobre 1947 pour qu'un homme franchisse pour la première fois le mur du son. Il s'agit du pilote d'essai américain Charles « Chuck » Yeager, qui atteignit la vitesse de 1 126 km/h à bord de son avion-fusée, le Bell X-1. Du Concorde à l'avion hypersonique Le légendaire Concorde a été le seul avion supersonique commercial ayant assuré des vols réguliers de 1976 à l'an 2000. Le Concorde volait à Mach 2,23, réduisant le temps de vol entre Paris et New York à 3 h environ. Des ingénieurs et des scientifiques travaillent toujours à la conception d'un avion de ligne supersonique ou même hypersonique (capable de voler à Mach 5 ou plus), comme le supersonique A2 dépourvu de hublots et propulsé à l'hydrogène. Si ce projet se concrétise dans les 25 années à venir, nous pourrions aller passer une journée en Australie puisque le vol à bord de l'A2 entre Bruxelles et l'Australie ne durerait que 4 h et 40 mn. Cette vitesse était suffisamment élevée pour que Yeager franchisse ce jour-là le mur du son à 13 106 m d'altitude. La vitesse du son dépend de l'altitude et de la température de l'air. Au niveau de la mer, les ondes acoustiques se propagent à une vitesse de 1 220 km/h. Plus vous vous élevez, plus l'air se raréfie et se refroidit, et plus la vitesse du son s'abaisse. À une altitude de 11 km et à une température de ­57 °C, la vitesse du son n'est plus que de 1 050 km/h. La vitesse à laquelle vole un avion par rapport à la vitesse du son est indiquée en « Mach », du nom du physicien autrichien Ernst Mach (1838-1916). De ce fait, « Mach 2 » signifie deux fois la vitesse du son. Les avions de combat modernes, tels que l'Eurofighter Typhoon, atteignent la vitesse de Mach 2 à des altitudes élevées et la vitesse de Mach 1,2 à proximité du sol. Chuck Yeager a été le premier pilote à franchir le mur du son à bord de son Bell X-1 « Je ne savais jamais si un vol allait être le dernier. Vous risquez si souvent de vous briser le cou lors d'un vol d'essai. Je savais pertinemment qu'aucun vol d'essai ne relevait de la routine. Le 14 octobre 1947, j'espérais tout simplement que le vol prévu à bord de mon Bell X-1 serait un vol comme les autres. La veille, je m'étais blessé en faisant du cheval et je ne pensais vraiment pas écrire une page de l'histoire. Mais par la suite, quand je me suis retrouvé dans mon X-1 à la vitesse de Mach 0,92 et que j'ai allumé la troisième chambre de combustion du moteur-fusée, je me suis rendu compte, en quelques secondes, que j'avais passé Mach 1. Cela semblait facile, mais je savais à quel point il avait été difficile d'atteindre la vitesse supersonique, non seulement pour moi, mais aussi et surtout pour les ingénieurs qui avaient conçu un avion capable de supporter des contraintes aérodynamiques extrêmes pour atteindre la vitesse du son. Je leur dois d'avoir pu devenir le premier homme à franchir le mur du son. J'espère qu'à l'avenir nous aurons toujours d'aussi brillants ingénieurs. »

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L'Eurofighter Typhoon est l'un des avions de combat les plus performants au monde. Il a été conçu par des industries aérospatiales au Royaume-Uni, en Allemagne, en Italie et en Espagne. Le premier prototype a décollé en 1994 et l'avion est en service depuis 2006. Sur la photo, vous pouvez voir l'Eurofighter voler à une vitesse proche de la vitesse du son et vous pouvez distinguer ce que l'on appelle le « cône de vapeur ». Ce phénomène se produit uniquement dans certaines conditions météorologiques et très brièvement. La brusque chute de pression à travers l'onde de choc normalement invisible provoque un nuage de condensation parfaitement visible. La propagation des ondes de choc Lorsqu'un avion vole à des vitesses supersoniques, les ondes de choc ont la forme d'un cône. La forme du cône dépend de la vitesse de l'avion : plus il vole vite, plus l'angle du cône est aigu. Cet angle peut être calculé de la manière suivante : v : vitesse de l'avion Le mur du son Subsonique (1) : lorsqu'un avion vole moins vite que la vitesse du son, les ondes de pression (= ondes acoustiques) qu'il crée se propagent en avant de l'avion. Mach 1 (2) : lorsque l'avion atteint la vitesse du son (Mach 1), il se déplace aussi vite que les ondes de pression qui génèrent une onde de choc se plaçant devant le nez de l'avion. À une vitesse supérieure à celle du son (3) : lorsque l'avion a dépassé la vitesse du son (Mach 1), les ondes de pression sont « expulsées » de part et d'autre de l'avion. Elles sont comprimées pour créer un cône de choc qui suit l'avion. on entend alors le traditionnel « bang » supersonique. c : vitesse du son v> c

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VoLER À HAUTES ALTITUDES ­ CoNSTRUIRE UN AVIoN La naissance d'un Airbus Comment sont construits les avions de ligne modernes ? Comme vous pouvez probablement l'imaginer, construire un avion moderne consiste à relever un véritable défi technique. Des millions de pièces et de nombreux systèmes aux fonctions diverses doivent être assemblés avant qu'un avion puisse s'élever dans le ciel. Mais auparavant, les avions doivent être conçus par des ingénieurs. Des milliers de personnes ayant des compétences dans de nombreux domaines techniques de l'aéronautique doivent coordonner leurs efforts. Par exemple, les spécialistes en aérodynamique doivent dessiner les ailes, le fuselage et l'empennage afin que l'avion puisse voler aussi vite et aussi loin que possible, en consommant un minimum de carburant. Les ingénieurs structure doivent concevoir un avion solide capable de résister à des atterrissages difficiles. Les experts en avionique sont quant à eux chargés de l'électronique de l'avion. Pour concevoir un nouvel avion commercial, il faut compter une dizaine d'années, depuis l'étude conceptuelle initiale jusqu'à l'obtention du certificat de navigabilité qui n'est délivré qu'après un programme de vols d'essai rigoureux. L'assemblage d'un avion prend beaucoup moins de temps. De la première feuille d'aluminium mise en forme à la livraison officielle (à la compagnie aérienne), la fabrication du plus gros modèle d'Airbus en série ne prend guère plus d'une année. Un A380, par exemple, comprend quatre millions de pièces : 10 000 boulons tiennent ensemble les trois parties principales du fuselage et 4 000 autres boulons sont utilisés pour maintenir chaque aile en place. Chaque A380 est recouvert de près de 650 kg de peinture. Les personnes qui fabriquent les avions sont des techniciens et ingénieurs hautement qualifiés. Ils doivent travailler en faisant preuve de beaucoup de précision, car la sécurité future des passagers dépend du moindre rivet, de la moindre vis et du moindre centimètre de câble. C'est la raison pour laquelle la qualité de chacune des étapes de l'assemblage est contrôlée par des spécialistes. Un gros-porteur est construit en plusieurs étapes, qui varient en fonction du type d'avion. Seules les étapes les plus importantes sont décrites ici. 1) La construction d'un avion commence par la fabrication de sa structure. Le cockpit, la cabine et l'empennage, qui formeront ensemble le fuselage de l'avion, sont constitués de larges feuilles d'aluminium, renforcées par des cadres et des lisses (« longerons »). Ce travail exige des milliers de pièces de boulonnerie ainsi que des feuilles de métal, petites et grandes. De nos jours, de plus en plus d'éléments de la structure sont fabriqués en matériaux composites renforcés de fibres de carbone. Ils sont plus légers, leur entretien est plus facile et ils résistent à la corrosion. 2) De nombreux câbles, systèmes hydrauliques, conduits de ventilation, hublots et portes sont montés à l'intérieur du fuselage pendant la phase d'assemblage des composants. Les gros éléments, tels que les galleys ou les toilettes, doivent être montés à l'intérieur du fuselage avant d'être assemblés, car ils ne pourraient plus ensuite passer par les portes. 3) L'étape suivante consiste à fixer les ailes, qui ont été fabriquées simultanément. Les techniciens ont pour mission de se surpasser lors de cette étape. Tout doit s'adapter à la perfection afin que l'avion garde sa forme et sa symétrie. Les monteurs doivent indiquer leur nom et signer un document à la fin de chaque étape. Plus de trente ans après le montage, il sera toujours possible de retrouver la personne ayant posé un rivet particulier. 4) Les plans fixes vertical et horizontal sont fixés au fuselage arrière. Ils assurent la stabilité aérodynamique de l'avion et sont attachés aux gouvernes de direction et de profondeur qui, reliées aux commandes de vol du pilote, servent à diriger l'avion dans les airs.

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Jacques Rosay, Chef pilote d'essai d'Airbus Le chef pilote d'essai d'Airbus doit accomplir de nombreuses missions. La principale d'entre elles consiste à garantir la sécurité des vols. Pour cela, il doit s'assurer que les vols d'essai et de réception des avions sont effectués par un personnel chevronné et que les pilotes d'essai disposent de la formation nécessaire pour ce genre de vols très particuliers. Les pilotes d'essai ne sont pas seulement chargés de piloter les avions pendant les vols d'essai et de réception, ils doivent aussi apporter leurs connaissances et compétences aux bureaux d'études, contribuant ainsi à la conception de nouveaux avions. Lorsque vous devez effectuer le premier vol d'un nouveau modèle d'avion, votre principale préoccupation est d'être le plus performant possible sur le plan technique. En d'autres termes, vous devez faire votre maximum pour connaître parfaitement l'avion et vous devez préparer le vol dans les meilleures conditions possibles en ayant passé des centaines d'heures dans les simulateurs de vol. Cet exercice exige une très longue préparation et une quantité de travail phénoménale. Des mois, voire des années peuvent s'écouler avant de pouvoir devenir pilote d'essai. Enfin, lors du premier vol d'essai, un sentiment de dur labeur accompli mêlé à l'inquiétude de l'équipage de faire face aux problèmes techniques masque complètement l'aspect émotionnel de l'événement. 5) La cabine et le cockpit sont équipés de tous les systèmes techniques nécessaires. Pour vérifier le fonctionnement des équipements de bord, l'avion doit être alimenté en électricité. Cela ne peut se faire que lorsque tous les éléments des systèmes ont été installés. 6) Le réseau Airbus est le fruit d'une coopération européenne. Les éléments qui sont fabriqués et pré-équipés à différents endroits du continent sont ensuite tous assemblés sur la chaîne d'assemblage final. Cette chaîne comprend plusieurs postes qui sont équipés des outils et des dispositifs de serrage nécessaires. Au cours de la phase d'assemblage final, tout ce qui n'a pas été déjà monté est alors intégré à l'avion, comme les moteurs et le train d'atterrissage. La qualité de chaque étape est méticuleusement contrôlée au niveau de la chaîne de montage final. 7) Lorsque le montage final est terminé, l'avion sort du hangar et le plein en carburant est effectué pour la première fois. Il est alors temps d'allumer les moteurs. L'avion roule lentement (vitesse de roulage) puis augmente graduellement sa vitesse pour atteindre presque la vitesse de décollage. Les moteurs sont inspectés à nouveau après ces essais ; si tout le monde est satisfait des résultats, l'avion reçoit alors l'autorisation de décoller. En raison des règles de sécurité, les seules personnes autorisées à se trouver à bord au cours de ce premier vol sont les pilotes et les ingénieurs d'essai. 8) Une fois le premier vol réussi, l'avion est peint aux couleurs du client. Il s'agit d'un travail très compliqué. Il faut deux semaines de travail, par exemple, pour peindre un Airbus A380. L'avion est fin prêt quand la peinture est sèche.

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VoLER À HAUTES ALTITUDES ­ UNE CoLLABoRATIoN EURoPÉENNE Un Airbus aux nationalités multiples L'Airbus A380, comme tous les modèles d'Airbus, est le fruit d'une collaboration européenne Airbus est un constructeur d'avions européen. Les principaux sites se trouvent en France, en Allemagne, en Espagne et en GrandeBretagne. L'A380, en particulier, le plus gros avion de ligne civil long courrier du monde, est le résultat d'un gigantesque puzzle international de haute technologie. Les pièces viennent de différents pays du monde. Évidemment de l'Europe, mais aussi des États-Unis, de la Russie, de la Corée, du Japon et de l'Australie. Ces pièces doivent, bien sûr, s'assembler parfaitement, comme si elles avaient été fabriquées au même endroit. Les pièces de ce puzzle sont assemblées en éléments plus importants en Europe, mais là aussi à différents endroits. Les coquilles du fuselage ainsi que les parties du fuselage avant et arrière, par exemple, sont fabriquées en Allemagne ; la partie centrale et la structure du cockpit sont fabriquées en France ; les principaux éléments des ailes sont fabriqués en Grande-Bretagne ; quant à la queue et à l'empennage, ils sont fabriqués en Espagne. Pour garantir la construction des avions et leur bon fonctionnement, il est indispensable de mettre en oeuvre d'excellentes communications et de disposer de procédures précises, puisque, pour des raisons de sécurité, toutes les pièces doivent s'emboîter au millimètre près. Lors de la phase de production, tous les dispositifs de maintien et les outils doivent être parfaitement ajustés pour que les éléments coïncident exactement. Les différents composants de l'A380 sont enfin assemblés dans l'usine Airbus de Toulouse, dans le sud de la France. C'est ainsi que des parties imposantes de l'avion, telles que les ailes ou les parties du fuselage, ont voyagé à travers la moitié de l'Europe, par route, par mer ou par air à bord du Beluga, le Super Transporteur d'Airbus. Dans la mesure où tous les éléments provenant de différents endroits sont déjà montés, l'assemblage final effectué à Toulouse ne prend pas trop de temps. En phase de production en série, un A380 quittera l'usine toutes les semaines. Dès qu'un A380 est terminé, il quitte Toulouse pour être livré à son client ; il est le symbole d'un avion composé de pièces venant de tous les pays du monde, fruit d'un savoir-faire et d'une main-d'oeuvre de quatre pays européens. Sa production est un chefd'oeuvre de savoir-faire logistique. Transport lors de la construction d'un A380 Fret maritime Fret fluvial Fret terrestre Fret aérien Un transport routier, maritime et aérien Les parties du fuselage de l'A380 fabriquées à Hambourg arrivent à la chaîne de montage final à Toulouse par avion. Pour transporter ces énormes pièces, il faut un avion spécial. Il s'agit du Super Transporteur A300-600, mieux connu sous le nom de « Beluga ». Les éléments de l'A380 qui viennent de Saint-Nazaire sont transportés par bateau et, sur les derniers kilomètres, par la route jusqu'à Toulouse. Ces transports sont devenus quasiment un spectacle pour les riverains.

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Les sites où l'A380 est fabriqué 1) Toulouse (France) 11 805 employés Assemblage 2) Saint-Nazaire (France) 2 308 employés Fuselage 11/12/13/15 3) Cadix (Espagne) 478 employés Stabilisateur horizontal 4) Broughton (Grande-Bretagne) 4 882 employés Ailes 5) Hambourg (Allemagne) 11 477 employés Fuselage, coquille de fuselage 15, partie arrière 18/19, stabilisateur vertical Airbus ­ une société européenne Dès sa constitution, la société Airbus Industries a été conçue en tant que société européenne. L'idée a germé au cours des années 1960 lorsque l'industrie européenne voulait contrecarrer l'hégémonie des constructeurs d'avions américains, Boeing et McDonnell Douglas, en présentant un produit européen concurrent. En effet, compte tenu des besoins financiers nécessaires pour une telle entreprise, un pays seul n'était pas en mesure de le faire. C'est ainsi que le 18 décembre 1970, la société Aérospatiale appartenant à l'État français et son partenaire allemand Deutsche Airbus créaient Airbus Industries. La société espagnole CASA rejoignait le groupe en 1971, suivie par Bristish Aerospace en 1979. En 1972, le premier avion construit par Airbus, l'A300, effectue son premier vol d'essai. Depuis l'an 2000, Airbus est devenu une division d'EADS (European Aeronautic, Defence and Space Company), groupe industriel du secteur de l'industrie aéronautique et spatiale civile et militaire.

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VoLER À HAUTES ALTITUDES ­ DES IDÉES PoUR DEMAIN Les engins du futur À quoi ressembleront les avions de demain ? Depuis les débuts de l'aviation, les idées les plus folles ont donné lieu à des évolutions qui semblaient irréalisables, voire impensables. Mais sans ces idées visionnaires, nous en serions toujours à rêver de pouvoir un jour voler dans le ciel. Pour que le trafic aérien puisse faire face aux exigences du futur, les ingénieurs et les scientifiques continuent d'élaborer de nouveaux engins volants. Ils doivent répondre aux questions suivantes : · La capacité des avions : comment un nombre croissant de passagers peut-il être transporté à bord des avions ? · Le respect de l'environnement : comment le trafic aérien peut-il devenir plus respectueux de l'environnement et comment peut-on utiliser plus efficacement les ressources naturelles ? Le confort des passagers et la vitesse à laquelle les voyageurs atteindront leur destination jouent, bien évidemment, un rôle décisif dans l'étude menée par tous les scientifiques qui s'intéressent au futur. Dans vingt à trente ans, un nouvel avion hypersonique pourrait réduire le temps de vol entre l'Europe et l'Australie à 4 ou 5 h (voir page 58). Les idées développées par les centres de recherche américains et européens suivent différents courants. Une des idées les plus marquantes est celle de la technologie de l' « Aile volante ». Les conceptions aéronautiques actuelles, c'est-à-dire celles des avions conventionnels, reposent sur le transport des passagers à l'intérieur du fuselage, l'aile garantissant la portance et l'empennage assurant la stabilité de l'appareil. Toutefois, vu que le fuselage génère de la traînée et que l'empennage horizontal crée une résistance, il serait judicieux d'intégrer les deux dans les ailes, c'est-à-dire de concevoir un avion qui comprendrait juste des ailes dans lesquelles seraient transportés les passagers et les marchandises. Les travaux sur les avions stratosphériques proposent un autre scénario possible pour l'avenir. L'avion quitterait l'atmosphère terrestre et y rentrerait à un autre endroit. La technologie nécessaire repose sur la technologie des fusées propulsées à l'hydrogène ­ un type d'avion-fusée de grande capacité qui grimperait vers les plus hautes couches de l'atmosphère où il volerait avec le minimum d'efforts. Flying Stingray ou Raie pastenague volante L'inventeur suisse Andreas Reinhard a élaboré le concept d'une « aile volante » respectueuse de l'environnement, qui ressemble à une raie pastenague. Ce concept repose sur une aile volante « plus lourde que l'air » qui combine les avantages technologiques des éléments « plus légers que l'air », comme les ballons ou zeppelins. En utilisant des fibres polymères à cristaux liquides (qui sont dix fois plus solides que l'acier), le ratio entre puissance et poids peut être augmenté considérablement. Du fait du volume important de l'aile dans les applications aéronautiques, elle pourrait être gonflée à l'hélium plutôt qu'à l'air. Bénéficiant d'une portance améliorée, les distances de décollage et d'atterrissage pourraient être raccourcies et des économies de carburant réalisées.

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Dr Jost Seifert, Directeur de la Technologie de la Programmation, Technik Bauhaus Luftfahrt Je fais partie du centre de recherche aéronautique Bauhaus Luftfahrt depuis plus de deux ans. Notre organisation a été créée dans le dessein explicite de trouver de nouvelles idées et des solutions de remplacement pour les avions de demain. Grâce à la fascination que l'aviation a suscité auprès des hommes et compte tenu de l'esprit d'invention dont ont fait preuve les ingénieurs du passé, les avions les plus sûrs et les plus économiques ont pu être construits. Afin d'explorer des voies complètement nouvelles et de mieux comprendre les besoins du futur, nous, membres du Bauhaus Luftfahrt, travaillons main dans la main avec d'autres spécialistes, par exemple des économistes, des informaticiens, des géographes, des physiciens et des sociologues. En outre, nous étudions la façon dont des systèmes de transport complets peuvent être optimisés et comment différents modes de transport peuvent être intégrés à d'autres. Sur le plan technique, un hybride de technologies pourrait être le concept le plus prometteur pour l'avenir. L'idée qui sous-tend ce concept est que deux technologies peuvent se combiner pour donner le meilleur système général qui soit. Par exemple, le Claire Liner combine le concept d'une cabine à double pont dans le fuselage avec celui de l'aile en caissons. C'est la solution que nous préférons, car l'aile n'a pas besoin de passer directement par la cabine. Le Claire Liner est un avion conçu par le centre de recherche aéronautique allemand Bauhaus Luftfahrt. À première vue, il ressemble énormément aux avions actuels. Toutefois, contrairement aux autres avions à réaction dont les extrémités des ailes sont relevées pour former ce que l'on appelle les winglets (voir page 29), les ailes du Claire Liner situées à l'avant rejoignent celles situées à l'arrière au niveau de la queue de l'avion. Dans ce concept d'ailes dites « rhomboïdales », l'aile avant rejoint l'aile arrière pour former une sorte de losange. Les deux ailes créent la portance et, en même temps, remplacent l'effet stabilisateur de l'empennage horizontal. Le fuselage en forme de dauphin permet de réduire la traînée et d'accroître les performances de l'avion. Voler grâce au soleil L'explorateur suisse Bertrand Piccard travaille à la conception d'un avion solaire révolutionnaire, le « Solar Impulse ». L'envergure du « Solar Impulse » est de 80 m, soit l'équivalent de celle de l'Airbus A380. Il doit offrir une surface maximale aux panneaux solaires (200 Wh/kg) et aux batteries au lithium, car le « sunflyer » doit également voler de nuit. Ce projet a été conçu en collaboration avec l'École polytechnique fédérale de Lausanne. Le projet européen VELA Le projet de recherche européen baptisé « VELA » (Very Efficient Large Aircraft) soutenu par l'UE de 2002 à 2005 et piloté par Airbus et 17 partenaires européens a permis de faire des constatations fondamentales sur tous les aspects de l'aéronautique future. Si l'aile volante VELA était construite, son envergure atteindrait 100 m, soit 20 m de plus que celle de l'Airbus A380. Du fait de la possibilité de loger dans l'aile les passagers, les marchandises, le carburant et les différents systèmes, un fuselage tubulaire ne serait pas nécessaire. Ceci permettrait d'alléger l'appareil et d'améliorer l'aérodynamique. Les ingénieurs ont calculé qu'une économie de 30 % de carburant serait réalisée et que les nuisances sonores seraient réduites par rapport à celles causées par les avions actuels. Le projet VELA a permis la création d'une riche base de données, très utile pour la conception future des avions dits « ailes volantes ». outre les aspects traditionnels, tels que l'aérodynamique, la mécanique de vol et les structures, les ingénieurs ont également étudié la conception de la cabine, l'évacuation des passagers et leur prise en charge. Tous les projets qui verront le jour après VELA auront pour mission d'approfondir les données déjà obtenues.

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Une station dans l'espace Des astronautes de différents pays effectuent des recherches à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Et quoi d'autre ? Découvrez-le par vous-même à la page 68. Des instructions venues de l'espace Les automobiles ne seraient pas équipées de GPS s'il n'y avait pas de satellites de navigation et de localisation. À la page 70, nous répondons à la question « Comment les satellites nous aident-ils à savoir où nous sommes ? » Des nouvelles de l'espace Les satellites de communication permettent aux peuples du monde entier de regarder un très large éventail de programmes télévisés. Découvrez à la page 72 comment cela est possible.

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En orbite L'observation de la Terre depuis l'espace Les satellites d'observation de la Terre balayent la planète jour et nuit. Découvrez à la page 74 comment ces satellites nous aident à protéger nos climats et notre environnement. Un taxi pour l'espace Il serait impossible de voler dans l'espace sans les lanceurs. Vous découvrirez à la page 76 comment sont fabriquées les fusées modernes et comment elles volent. Une promenade dans l'espace Des touristes pourraient bientôt découvrir les joies de l'apesanteur. Vous découvrirez à la page 78 à quoi pourrait ressembler un voyage dans l'espace.

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EN oRBITE ­ L'ISS ET LES ASTRoNAUTES Une station dans l'espace Des astronautes de différents pays effectuent des recherches à bord de la Station spatiale internationale (ISS) L'ISS est le plus grand projet technologique et le plus grand laboratoire spatial de tous les temps : une station dans l'espace qui offre d'excellentes opportunités pour la science et la recherche dans les domaines de la médecine, de la biologie, de la physique, de la science des matériaux et de la recherche spatiale, le tout en apesanteur. Par exemple, le système vestibulaire (notre organe de l'équilibre), la culture des cristaux de protéines ainsi que les questions relatives à la recherche des plasmas et à la biophysique des radiations y sont étudiés. Le principal objectif est de faire de nouvelles découvertes dans les domaines de la science et de la technologie pour pouvoir ensuite les transformer en applications pratiques susceptibles de rendre la vie plus facile aux hommes vivant sur la Terre. Des recherches sont, par ailleurs, menées pour effectuer des vols à destination de Mars. Nous devons savoir, par exemple, comment les végétaux poussent en apesanteur puisque les astronautes auront besoin de les cultiver à des fins alimentaires lorsqu'ils se trouveront à bord d'un vaisseau spatial ou d'une station spatiale pour de longues périodes. À l'heure actuelle, les seize nations qui participent à ce gigantesque projet de recherche sont les onze États membres de l'Agence spatiale Claudie Haigneré, Astronaute de l'ESA et Conseiller auprès du Directeur général de l'ESA Le chemin à parcourir pour devenir astronaute est extrêmement long. Vous devez réussir avec succès des tests médicaux, psychologiques, physiologiques et physiques. Par ailleurs, vous devez disposer des connaissances et compétences professionnelles nécessaires (être scientifique, ingénieur ou pilote d'essai) et être capable d'apprendre à devenir un ingénieur pluridisciplinaire ! Vous devez être en mesure non seulement de piloter un vaisseau spatial, mais aussi de réparer un tiroir ! « J'ai eu la chance d'aller deux fois dans l'espace. En 1996, j'ai passé 16 jours à bord de la station orbitale russe Mir et en 2001, j'ai rejoint la Cité des Étoiles en Russie afin de voler pendant 10 jours à bord de la Station spatiale internationale dans le cadre de la mission ANDRoMèDE. De ces vols, je garde présent à l'esprit trois grandes expériences : la première, avoir connu la microgravité, appelée également "apesanteur" ou "gravité zéro". La deuxième, avoir pu regarder à travers un hublot et découvrir, d'un côté, l'obscurité du cosmos et, de l'autre, la planète Terre. J'ai réalisé alors que notre planète était bien fragile et que nous devions faire tout ce qui était possible pour la protéger à long terme. La troisième, et pas la moindre, avoir vécu une aventure extraordinaire au sein d'une équipe d'astronautes de diverses nationalités. » Européenne (ESA), ainsi que les États-Unis, le Canada, le Japon, le Brésil et la Russie. L'ISS est la preuve que l'exploration pacifique de l'espace est non seulement possible, mais aussi bénéfique dans l'intérêt de tous les partenaires. L'ISS effectue un tour de la Terre toutes les 90 mn à une altitude de 350 à 400 km et à la vitesse vertigineuse de 27 000 km/h. Ce projet a vu le jour en novembre 1998 lors de la mise en orbite par les Russes du module Zarya lancé de Baïkonour. Depuis, trois autres des sept modules prévus ont été assemblés et déployés dans l'espace. L'ISS est habitée depuis novembre 2000 et différentes équipes d'astronautes s'y sont relayées pour y travailler. Les cabines pour dormir, les laboratoires de recherche et les modules d'entrepôt ont été assemblés dans l'espace. La station spatiale devrait être achevée en 2010. Ses dimensions seront alors équivalentes à celles d'un terrain de football ; elle pèsera 454 t et comprendra six laboratoires (deux américains, deux russes, un européen et un japonais) et quatre modules d'approvisionnement. Dans un avenir relativement proche, la station pourrait servir de lieu d'escale dans l'espace pour les vols habités vers Mars. La Station spatiale internationale (ISS) est composée de plusieurs modules dont les plus importants sont les suivants : Le module Zarya (1) est le premier module de l'ISS. Initialement, il assurait l'approvisionnement en énergie électrique et le guidage de la station. À l'heure actuelle, il sert de module cargo. Le module Zvezda (2) est le module d'habitation et de service russe. Le module Destiny (3) est le module laboratoire scientifique américain de l'ISS. Le module Colombus (4) est le module laboratoire européen de l'ISS qui sert aux travaux de recherche dans les domaines de la biologie, des matériaux tels que les liquides et de la médecine. Columbus a rejoint la station spatiale le 11 février 2008. Le module Kibo (5) représente la contribution du Japon à l'ISS. Dans ce module laboratoire, les principaux domaines de recherche sont la médecine spatiale, la biologie et la science des matériaux. À l'arrière du module Zvezda se trouve un sas d'amarrage où viennent accoster les vaisseaux Soyouz et les vaisseaux spatiaux européens (ATV) (6). Quelques chiffres à propos des vols dans l'espace 22 000 candidats ont postulé pour faire partie du groupe des astronautes de l'ASE en 2007. Le cosmonaute russe Valeri Polyakov détient le record du plus long vol spatial de l'histoire de l'humanité en étant resté 438 jours, de 1994 à 1995, à bord de la station spatiale Mir. 115 kg est le poids d'une combinaison spatiale sur Terre. Un astronaute met 45 mn pour enfiler cette combinaison ainsi que les sous-vêtements spéciaux qui la complètent. L'équipage de l'ISS fait le tour de la Terre 15 fois par jour.

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Les différents vaisseaux spatiaux Un lanceur d'engins spatiaux approprié est indispensable pour pouvoir exploiter et utiliser une station spatiale comme l'ISS. La navette spatiale américaine est la bête de somme idéale pour l'assemblage et l'approvisionnement constants d'une grande station spatiale. C'est également grâce à elle que le laboratoire de recherche européen Columbus a pu être adjoint à l'ISS. Les opérations de maintenance indispensables sont désormais assurées par un vaisseau spatial cargo automatique européen (ATV = Automated Transfer Vehicle). Il est le « cordon ombilical » de l'ISS, qu'il ravitaille en carburant, produits alimentaires et autres biens. Lorsque l'ATV est arrimé à l'ISS, il utilise ses 2 261 kg de carburant pour les « reboosts » ou rehaussements d'orbite qui permettent de remonter l'orbite de l'ISS de 5 à 7 km. Cette opération vise à compenser la baisse d'altitude de l'ISS causée par son frottement sur l'atmosphère terrestre. À l'issue de sa mission de six mois à la station, le module cargo est chargé de 2 t de déchets solides et d'environ 260 l de déchets liquides. Une fois séparé de l'ISS, il effectue une rentrée contrôlée dans l'atmosphère terrestre où il brûle. Le premier ATV, baptisé « Jules Verne », a été lancé le 9 mars 2008 par la fusée Ariane 5 depuis Kourou. Sa mission s'est terminée le 29 septembre 2008 . Columbus : le laboratoire spatial européen L'arrimage du laboratoire Columbus le 11 février 2008 est le résultat de la plus importante mission spatiale européenne. Les astronautes sont parvenus grâce à un énorme bras robotisé à fixer le laboratoire de recherche à la bonne place, le reliant ainsi à l'ISS. Cette opération a marqué non seulement la mise en service du laboratoire par deux astronautes de l'ESA, le Français Léopold Eyharts et l'Allemand Hans Schlegel, qui ont effectué des expériences de médecine spatiale, mais aussi le début de l'exploitation du laboratoire Columbus, qui devrait se poursuivre pendant dix à quinze ans.

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EN oRBITE ­ LES SATELLITES DE NAVIGATIoN Des instructions venues de l'espace Galileo, le programme européen de radionavigation par satellite Ils font pour ainsi dire partie de notre vie de tous les jours. De plus en plus de voitures sont équipées de systèmes de navigation qui, par l'intermédiaire de voix aimables, guident les conducteurs jusqu'à leurs destinations. La navigation par satellite améliore non seulement le confort du conducteur et des passagers ­ plus de détour inutile ni de difficulté pour déployer et lire une carte ­, mais aussi la sécurité. Le conducteur peut se concentrer davantage sur sa conduite puisque le système de navigation cherche le meilleur itinéraire possible. Les systèmes de navigation modernes utilisent des signaux émis par le système américain de positionnement mondial (GPS) qui a été mis en service au début des années 1990 et qui se sert actuellement de 32 satellites. Mais l'idée est beaucoup plus ancienne. Le visionnaire allemand Karl Hans Janke avait déposé un brevet « d'identificateur d'emplacement » par satellite en 1939, outil qui, en grande partie, est le même que celui utilisé de nos jours. Au début des années 1990, l'Union européenne décide d'élaborer un système européen de navigation par satellite afin de ne pas dépendre entièrement du système GPS américain. Trente satellites Galileo devraient ainsi transmettre leurs signaux d'ici à 2013. Ces transmissions permettront non seulement de déterminer les emplacements avec beaucoup plus de précision qu'à l'heure actuelle (les satellites Galileo pourront déterminer un emplacement avec une précision de 1 m environ, tandis que le système GPS ne garantit une précision que de 10 m), mais aussi d'utiliser la technologie moderne garantissant à l'avenir de nombreuses autres applications. Ces applications concerneront l'aide aux non-voyants, la navigation automatique des automobiles et la possibilité de rechercher des enfants perdus. Les deux satellites de test Giove A et Giove B du programme Galileo ont été placés en orbite en 2005 et 2008 ; les ingénieurs les utilisent pour collecter des données et acquérir de l'expérience en vue de la mise en oeuvre définitive du système. Les 30 satellites de navigation du programme Galileo seront alors placés en orbite entre 2010 et 2013. L'Union européenne et plus de dix autres pays participent à ce projet, qui ouvrira une nouvelle ère de la navigation par satellite. Les 30 satellites de la constellation Galileo seront placés en orbite autour de la Terre en 2013. Leurs orbites seront réparties en trois « plans » inclinés à 65° par rapport à l'équateur. Dix satellites seront répartis sur chacun des trois plans ; cela permettra de capter n'importe où sur la planète les signaux d'au moins quatre satellites. Comment les satellites nous localisent-ils ? Le principe de la navigation par satellite est relativement simple. Chaque satellite émet constamment des signaux numériques qui renferment des informations concernant sa position exacte et l'heure. Nos systèmes de navigation captent ces signaux et peuvent déterminer le temps que mettent ces signaux pour atteindre un point donné en comparant l'heure d'émission des signaux avec leur horloge interne. Le dispositif peut ainsi déterminer exactement la distance à laquelle se trouve le satellite à un moment donné. Si le système de navigation capte le signal un dixième de seconde après son émission par le satellite, par exemple, il procédera à un calcul utilisant la vitesse de la lumière (soit 300 000 km/s) pour en déduire que le satellite se trouve à 30 000 km par rapport à lui. Pour déterminer une position exacte, un système de navigation doit, toutefois, être en mesure de capter des signaux émis par plusieurs satellites (quatre de préférence) en même temps. Le dispositif calcule alors sa position exacte en déterminant les distances respectives de tous les satellites les uns par rapport aux autres et sa propre position, ainsi que les angles correspondants. r z x N y

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À quoi servira le programme Galileo ? Différentes applications du système de navigation européen Galileo sont possibles : Navigation privée : n'importe quelle personne pourra utiliser les signaux émis par les satellites du programme Galileo à des fins de navigation personnelles. Sécurité : lorsque la localisation précise est un facteur décisif pour la sécurité de personnes (se trouvant en mer ou dans un avion), Galileo fixera de nouvelles normes. Économie : des sociétés paient pour obtenir des informations particulières concernant la localisation géographique ; par exemple, trouver des ressources naturelles. Police, douanes et garde-côtes : Galileo facilitera le travail de ces services en fournissant des informations précises de temps et de lieu. Galileo permettra de coordonner les opérations de recherche et de sauvetage en déterminant les lieux d'intervention avec une précision de 1 m environ. Les horloges en orbite les plus précises L'exactitude de la localisation par satellite dépend de la précision du signal horaire émis. C'est la raison pour laquelle les satellites du programme Galileo seront équipés d'horloges atomiques qui utilisent la fréquence du rayonnement électromagnétique pour mesurer le temps. Les satellites du programme Galileo seront spécialement équipés d'horloges atomiques à hydrogène (ou maser). Ces horloges utilisent des fréquences ultrafines qui leur permettent d'être extrêmement précises. Les horloges sont, en fait, si précises qu'il faudrait un million d'années pour qu'elles retardent d'une seconde.

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EN oRBITE ­ LES SATELLITES DE CoMMUNICATIoN Des nouvelles de l'espace Comment les satellites assurent-ils la diversité des communications et des programmes télévisés ? On voit désormais fleurir partout des antennes paraboliques qui permettent de recevoir de nombreux programmes de télévision venant du monde entier. Mais comment les images télévisées parviennent-elles aux antennes paraboliques ? L'une des premières personnes à avoir exploité l'idée d'utiliser des satellites pour des communications sans fil a été l'auteur américain Arthur C. Clarke, qui écrivit le célèbre roman de science-fiction 2001 ­ Odyssée de l'espace. Dans une revue scientifique, publiée en 1945, il décrivait la façon dont la Terre pouvait capter des signaux émis par seulement trois stations orbitales différentes. Clarke s'appuyait sur les travaux réalisés par Walter Hohmann, qui avait déjà imaginé dans les années 1920 qu'un satellite tournant autour de la Terre à une altitude de 35 730 km au-dessus de l'équateur se trouverait en orbite stationnaire par rapport à la surface du globe. Tous les satellites de communication et de télévision actuels tournant autour de la Terre sont placés en orbite géostationnaire. Le premier satellite de communication géostationnaire fut le satellite américain Syncom-2, qui fut le premier à résoudre le problème consistant à savoir comment une antenne pouvait continuer à pointer la Terre alors que la structure principale du satellite tournait constamment autour de son axe. Le satellite franco-allemand Symphonie, qui a été placé en orbite en 1974, utilisait une technologie totalement nouvelle et innovante qui lui permettait de rester en bonne position sans avoir de partie mobile. Il ne pouvait pas toutefois être utilisé à des fins commerciales, étant donné que la NASA n'acceptait pas l'utilisation de ses lanceurs dans ce dessein. Cette expérience a contribué au développement du lanceur européen Ariane. De nos jours, la plupart des émissions internationales et nationales sont transmises par des satellites de communication basés sur la plate-forme Eurostar. Les télécommunications et la téléphonie mobile, les transmissions internationales, la radio, Internet et la télévision ­ y compris la nouvelle TV HD ­ seraient impossibles à cette échelle sans les communications par satellite. Les personnes qui reçoivent la télévision par câble ou antenne terrestre profitent elles aussi de la technologie par satellite. Les comptes-rendus transmis par les journalistes et les images venant du bout du monde sont généralement envoyés à travers le monde en utilisant ce que l'on appelle les « liaisons montantes ». Les satellites Eurostar. Ces satellites de communication et de télévision figurent parmi les meilleurs satellites au monde (et même de l'espace !) depuis 1990. L'illustration montre le tout dernier modèle, l'Eurostar 3000. Vingttrois satellites Eurostar tournent actuellement autour de la Terre au service de nombreuses chaînes de télévision. Les satellites stationnaires En ce qui concerne les communications par satellite, il est important que le destinataire capte constamment et régulièrement les signaux émis par le satellite. Le satellite doit, par conséquent, conserver toujours la même position par rapport à la surface de la Terre, car sinon nous ne recevrions pas les images télévisées lorsque le satellite passe de l'autre côté du globe. C'est la raison pour laquelle ces satellites sont placés en orbite géostationnaire tournant autour de la Terre à une altitude de 35 800 km. À cette altitude, la durée d'une orbite est exactement de 23 h, 56 mn et 4 s, soit un jour si on tient compte de la rotation de la Terre autour du Soleil en un an. Si le satellite tourne dans le même sens que la rotation de la Terre, il restera au-dessus d'un point donné de la surface du globe. Il sera donc en mesure d'émettre des signaux puissants et réguliers aux systèmes qui les captent. 35 80 0 km

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Le calcul de l'orbite géostationnaire En orbite, la force centrifuge est égale à la force gravitationnelle qui maintient le satellite à sa position. La vitesse orbitale d'un satellite géostationnaire correspond exactement à la valeur nécessaire pour que le satellite tourne autour de la Terre une fois par jour. Calcul auxiliaire de la vitesse orbitale : Rayon de la Terre à l'équateur : G constante gravitationnelle, M masse de la Terre, r distance qui sépare le satellite du centre de la Terre, vitesse angulaire, T période orbitale (exactement 23 h 56 min 4 s) Explication des valeurs : Le transpondeur : l'appareil qui reçoit et retransmet les signaux du satellite Il est parfois demandé aux personnes qui regardent la télévision par satellite de modifier leurs canaux de réception parce qu'un transmetteur a changé son « transpondeur ». Qu'est-ce que cela signifie ? Le transpondeur est un élément essentiel des satellites de communication et de télévision. Il est à la fois un récepteur et un transmetteur (d'où son nom de transmetteur-répondeur). Il reçoit les signaux transmis par les chaînes de télévision, les amplifie et les renvoie aux zones de réception. Les satellites modernes de télévision comme Eurostar 3000 sont équipés de 20 à 80 transpondeurs et parfois plus de 20 de ces transpondeurs sont affectés à la transmission et à la réception des programmes télévisés. De nombreux canaux, de nombreuses utilisations De nos jours, presque tout ce qui a trait aux communications fait appel aux satellites. La télévision n'est que l'une de ces utilisations. Les nouvelles chaînes de la télévision numérique sont également transmises par satellite vers nos récepteurs. À l'avenir, les téléphones mobiles utiliseront de plus en plus la technologie des satellites pour les transmissions, car les réseaux terrestres commencent à être saturés, de même qu'il y a de fortes chances pour que Internet fasse appel aux satellites pour parvenir jusque chez nous.

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EN oRBITE ­ LES SATELLITES 74 L'observation de la Terre depuis l'espace Comment les satellites nous aident-ils à protéger l'environnement ? Notre planète est un vaisseau spatial qui navigue dans l'espace. Les astronautes ­ c'est-à-dire les terriens ­ doivent transporter avec eux tout ce dont ils ont besoin ; il est impossible de s'arrêter quelque part pour se ravitailler. C'est la raison pour laquelle nous devons protéger tout ce dont nous avons besoin pour notre voyage dans l'espace, l'air que nous respirons et l'eau que nous buvons, sans perturber les climats qui permettent la production de nos denrées alimentaires. Dans un sens, protéger l'environnement et les climats revient tout simplement à garantir notre survie. Pour ce faire, nous devons avoir une vision exacte des changements qui surviennent sur Terre. Il est préférable bien évidemment d'avoir une vision globale de la situation en prenant des clichés à partir du ciel. Tout comme un match de football ne peut être pleinement apprécié que si la caméra prend u n certain recul (en ne suivant pas uniquement le ballon de près), l'ampleur des dégâts causés à notre environnement ne peut vraiment être constatée que depuis l'espace. Les satellites d'observation de la Terre qui orbitent autour de notre planète à une altitude de 800 km (soit à peu près 100 fois plus haut que les avions de ligne normaux) sont chargés de cette importante mission. Ils fournissent des images précises ainsi que des données sur les substances dangereuses présentes dans l'atmosphère, sur l'état des calottes glaciaires polaires, sur la densité de la forêt équatoriale ou encore sur les dégâts causés par les catastrophes environnementales, dont les marées noires. Les autorités compétentes sont alors en mesure de faire face rapidement aux problèmes spécifiques. L'un des satellites européens d'observation les plus performants est Envisat (ENVIronmental SATellite). Après dix années de mise au point, il a été mis en orbite par le lanceur Ariane en mars 2002. Depuis, Envisat a fourni d'importantes données sur les changements climatiques et environnementaux. Les satellites d'observation de la Terre gravitent autour de la planète sur une orbite polaire survolant les pôles à chaque révolution. Comme la Terre tourne autour de son axe, les satellites peuvent systématiquement « balayer » les moindres coins et recoins. En 2008, l'un des instruments d'Envisat appelé « Sciamachy » a permis de mettre en évidence pour la toute première fois l'augmentation des teneurs de l'atmosphère en dioxyde de carbone (Co2) et en méthane, les deux principaux gaz à effet de serre. Les images montrent une concentration en Co2 (1) au-dessus des régions les plus peuplées d'Europe. En 2006, les clichés pris par Envisat ont montré clairement la fumée qui se dégageait des incendies de forêt faisant rage dans l'État de Victoria (2) au sud-est de l'Australie. Plus de dix foyers d'incendie y ont détruit 420 000 ha de forêt. En 2002, Envisat a pu déterminer la taille exacte de la nappe de pétrole (3) qui s'échappait d'un pétrolier accidenté près des côtes de l'Espagne. Les informations fournies par le satellite ont permis aux autorités compétentes de réagir en prenant les mesures qui s'imposaient.

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Envisat, le plus gros et le plus complexe satellite européen d'observation de la Terre, aide les scientifiques à mieux comprendre les effets du réchauffement climatique général, le phénomène El Niño, les changements climatiques, l'appauvrissement de la couche d'ozone ainsi que les variations des niveaux des océans, la fonte des calottes glaciaires, la végétation et la composition de l'atmosphère. d'Envisat Les instruments é, en règle générale, d'un ensemble d'instruments. titu ns ivants : Un satellite est co Envisat sont les su plus importants d' s instruments les Le MIPAS est un AATSR mesure la spectromètre à infrarouge. u température de l'ea rs à la surface des me et océans. s info MERIS fournit de rmations mieux permettant de lution prendre l'évo com du monde. des océans SCIAMACHY n chimique tio composi sphère. de l'atmo analyse la MWR mesure D'autres satellites européens d'observation de la Terre Aeolus : mesure la vitesse et la direction des vents (en cours d'élaboration). Champ : mesure le champ de gravité et le champ magnétique de la Terre. CryoSat : procède à l'observation polaire (fabriqué). GOCE : examine la surface et l'intérieur de la Terre (lancement en 2009). TerraSAR : mesure les changements à la surface de la Terre. l'humidité de l'atmosphère et les nuages. GOMOS réalise la cartographie globale de la distribution de l'ozone dans l'atmosphère. RA-2 observe etité ctiv enregistre l'a iers et des des glac volcans.

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EN oRBITE ­ LES LANCEURS 76 Un taxi pour l'espace Les lanceurs mettent les satellites en orbite Le xx e siècle se targue fièrement d'être « l'ère des fusées » ­ alors que les fusées existent depuis plus de 800 ans. Le premier lancement de fusée de l'histoire remonte au xiiie siècle ; il a eu lieu dans la ville chinoise de Kaifeng. Jusqu'au xx e siècle, les fusées servaient essentiellement à tirer des feux d'artifice. Ce n'est que dans les années 1920 que certains envisagèrent la possibilité d'utiliser des fusées à des fins différentes, notamment militaires, et que d'autres émirent également l'idée qu'un jour peut-être des hommes pourraient aller dans l'espace. Longtemps, selon le principe de la poussée inverse, alors mal connu, les scientifiques ont cru que les fusées ne pouvaient voler que dans l'atmosphère : les particules de gaz s'échappant rapidement repoussant les particules d'air. Puis ils découvrirent que la poussée inverse était également possible dans l'espace, qui est dépourvu d'air. Cette découverte permit aux fusées de devenir le mode de transport idéal pour la conquête de l'espace. Ce n'est qu'en 1957 qu'une fusée quitte le champ gravitationnel de la Terre pour la première fois et place un satellite en orbite : le lanceur soviétique R-7 lance le légendaire satellite Spoutnik dans l'espace. À partir de cette date, les innovations s'enchaînent rapidement dans le domaine de la conquête spatiale. Dans les années 1960 et 1970, on parle de la « course à l'espace », qui se traduit essentiellement par une rivalité pour l'exploration de l'espace entre les États-Unis et l'Union soviétique. Différents types de fusées sont conçus, tels que la fusée russe Soyouz, la fusée américaine Saturne ou la fusée européenne Ariane. La première fusée Ariane a été lancée le 24 octobre 1979 du centre spatial de Kourou en Guyane française. Si les premières fusées sont initialement lancées à des fins de recherche, la conquête de l'espace revêt surtout une importance économique. Il existe des satellites de navigation et de télévision par satellite ainsi que des satellites d'observation de la Terre. Ils permettent, par exemple, la découverte de nouveaux gisements de minerai. Bien que les lancements de fusées soient devenus un événement presque courant, chaque compte à rebours reste un moment important pour les ingénieurs et les scientifiques qui y participent. Le décollage d'Ariane 5 Le lanceur européen Ariane 5 décolle de Kourou en Guyane française, comme son prédécesseur (Ariane 4). La Guyane étant située près de l'équateur, les satellites peuvent être mis en orbite plus facilement. Le lanceur Ariane 5 peut, de ce fait, transporter plus de 15 à 20 % de charges supplémentaires que les fusées américaines qui décollent de Floride. Décollage (1). Allumage du moteur de l'étage principal. 7,05 s plus tard, les deux boosters sont allumés. La fusée monte à la verticale pendant 6 s, puis s'incline doucement vers l'est. Largage des propulseurs (2). Le largage des propulseurs s'effectue à une altitude de 50 km. Quels sont les moyens de propulsion des fusées ? Les moteurs des fusées fonctionnent selon le principe de la poussée inverse, similaire à celle des moteurs à réaction des avions modernes (voir page 32). Lorsqu'un moteur d'avion aspire l'oxygène dont il a besoin en le puisant dans l'air environnant pour brûler le carburant, les fusées, elles, doivent le transporter avec elles, car, ne l'oublions pas, l'espace dans lequel elles se déplacent est dépourvu d'air. Il existe deux grands principes de propulsion : les fusées à poudre utilisent du carburant et de l'oxygène combinés sous la forme d'un mélange propulsif épais qui est compacté en une masse solide dans le réservoir à carburant. Dès que les moteurs d'une fusée à poudre sont allumés, on ne peut plus les éteindre. Les fusées à propergol liquide sont équipées, par contre, de deux réservoirs distincts pour le carburant et l'oxygène. Les pompes veillent à ce que les deux ingrédients soient mélangés dans les proportions qui conviennent, puis dirigés vers la chambre de combustion où ils sont brûlés. Une petite quantité de carburant sert à mettre en marche les pompes. Les gaz chauds en résultant font tourner une turbine qui, à son tour, actionne les pompes. C'est pourquoi on les appelle « turbopompes ». Le carburant le plus efficace actuellement est l'hydrogène stocké sous forme liquide dans un des réservoirs. D'une manière générale, les fusées à poudre et les fusées à propergol liquide présentent des avantages et des inconvénients ; c'est la raison pour laquelle on combine les deux modes de propulsion, comme dans le cas de la fusée Ariane 5.

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Largage de la coiffe (3). La coiffe qui protège le satellite au moment de la traversée de l'atmosphère est larguée à une altitude de 100 km. Le premier étage (4). Dès que les moteurs du premier étage ont permis au lanceur d'atteindre une grande vitesse, le premier étage est largué à une altitude de 150 km. Le second étage (5). Dix minutes environ après le lancement, les moteurs du second étage sont allumés. Ce second étage transporte le satellite devant être mis sur orbite. Le lanceur Ariane 5 Le lanceur Ariane 5 à deux étages est conçu pour transporter deux satellites et placer en orbite basse des charges d'un poids total de 18 t. Le second étage peut être allumé deux fois au cours du vol. Cela permet d'atteindre une orbite plus proche de la Terre avec une charge supérieure. Le lanceur peut également placer les deux satellites en orbite géostationnaire, qui seront disposés à différents endroits. Les deux boosters (a), propulseurs d'appoint à propergol solide, assurent la poussée nécessaire lors du lancement. Sans les boosters, Ariane 5 ne pourrait pas quitter le pas de tir. Le premier étage (b) est plus gros que le second étage, car devant brûler plus longtemps il doit transporter plus de carburant. Grâce aux moteurs du premier étage, la fusée quitte l'atmosphère terrestre et atteint son pic d'accélération. Le second étage (c) du lanceur Ariane 5 place le satellite sur son orbite définitive. Il transporte dans un compartiment en forme de cône ce que l'on appelle les « charges utiles ». Les satellites sont stockés dans un compartiment appelé « coiffe » qui est largué peu après le début de la mission tandis que le premier étage continue de brûler. L'ordinateur de bord (d) contrôle le lancement et la trajectoire du lanceur, ainsi que son fonctionnement. Le lanceur est équipé d'un deuxième ordinateur de bord servant de système de secours. Largage des satellites (6). Le largage du second étage se fait 27 mn après le lancement. Les satellites sont alors placés sur leur orbite définitive. L'équation de la fusée vitesse de combustion L'équation fondamentale dite de Tsiolkovski détermine la vitesse de la fusée lorsque le carburant brûlé est éjecté à une certaine vitesse. De ce fait m 0 est la masse de la fusée au moment du lancement et m 1 la masse finale de la fusée (une fois le carburant brûlé). va est la vitesse des gaz d'échappement. On peut également dire que la vitesse finale v1 est plus élevée avec des valeurs supérieures de va. De la même manière, plus la masse finale est faible, plus la vitesse est importante. C'est la raison pour laquelle les fusées sont constituées de plusieurs étages. Sachant que plus la masse finale est petite, plus la vitesse augmente, il convient pour y parvenir de se débarrasser de toutes les masses devenues inutiles au cours du vol. masse initiale/au lancement vitesse d'éjection des gaz vitesse finale résultat final

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EN oRBITE ­ LE ToURISME SPATIAL Une promenade dans l'espace Des touristes pourront-ils bientôt flotter en apesanteur ? L'aéronef ressemble beaucoup à un avion de ligne normal. Son envergure gigantesque et sa tuyère de fusée située à la partie arrière de son fuselage sont les seules différences notoires. Les passagers qui montent à bord de l'appareil sont un peu différents ; ils portent tous des combinaisons pressurisées légères. Les sièges des passagers sont eux aussi différents. Pivotants et à dossier inclinable, ils sont fixés perpendiculairement aux parois de l'appareil. Au cours de la phase de propulsion, les sièges pivotants compensent l'angle de montée, de sorte que celui-ci est imperceptible. Cette première partie du voyage ressemble à un vol long courrier. L'appareil grimpe à 12 000 m. La vue est à couper le souffle. Après 45 mn de vol, le pilote fait une annonce. Le moment est venu d'allumer le moteur-fusée. Les passagers entendent un vrombissement assourdissant et sont plaqués sur leurs sièges. L'avion accélère à environ 3g (les passagers subissent une force trois plus importante que celle de la pesanteur terrestre) et vole à Mach 3 (trois fois plus vite que la vitesse du son). Après 80 s, l'avion a atteint une altitude de 60 km ; le pilote coupe le moteur-fusée et l'avion continue de voler sur une trajectoire parabolique jusqu'à une altitude de 100 km. Les passagers détachent leur ceinture et flottent dans la cabine. Ils peuvent librement aller d'un hublot à un autre, se tenant par des poignées ; ils peuvent admirer un spectacle stupéfiant : l'obscurité de l'espace et, dans toute sa majesté, la planète bleue en dessous. Robert Lainé, Directeur technique d'EADS Astrium Depuis les temps les plus reculés, les hommes ont toujours rêvé de voler dans les airs et de s'aventurer dans l'espace pour découvrir ce qui est inaccessible à la plupart des êtres humains. De nos jours, voler n'est même plus un rêve, car tout le monde peut le faire. Les vols spatiaux habités ont commencé il y a 50 ans avec Gagarine, suivis par la marche sur la Lune et par les vols orbitaux réguliers d'astronautes se rendant dans la station Mir ou la Station spatiale internationale. À quelques exceptions près, le rêve d'être placé en orbite n'est possible que pour les astronautes professionnels. Après les premiers vols d'essai de Space Ship 1 à 100 km d'altitude, nous estimons que bon nombre de personnes souhaiteraient avoir la possibilité de faire un vol suborbital, de voir la Terre de l'espace et de flotter en apesanteur. Trois minutes plus tard, il est demandé aux passagers de rattacher leur ceinture avant que l'avion amorce sa descente et rentre dans l'atmosphère terrestre. La rentrée se fait en douceur et pendant un instant, alors que la décélération atteint 4,5g, les passagers ont vraiment l'impression d'être des astronautes. Juste après, le pilote repasse en mode « avion », rallume les deux turbomoteurs et vole en direction de l'aéroport. L'aventure spatiale touche à sa fin pour les passagers. Voilà à quoi pourrait ressembler une promenade dans l'espace en 2020, au cours de laquelle des touristes pourraient voler en apesanteur. EADS Astrium élabore un « avion-fusée » capable de transporter des passagers lors d'un vol suborbital, moyennant une somme de 200 000 euros environ. Ces vols seront relativement coûteux, mais vous auriez payé à peu près le même prix pour un vol Berlin-Londres au début de l'aviation commerciale. Il est fort probable, compte tenu de la demande, que les prix des billets diminueront rapidement afin que bon nombre d'entre nous puissions nous offrir un petit voyage dans l'espace. Qu'est-ce qu'un vol suborbital ? Pendant un vol suborbital, l'avion peut atteindre une altitude de 100 km sans être placé en orbite stable autour de la Terre. Il faut des vitesses beaucoup plus grandes pour atteindre une telle orbite ­ les différents satellites ou l'ISS sont en orbite constante, par exemple. Pendant un vol suborbital, l'avion quitte l'atmosphère terrestre et traverse l'espace en un vol parabolique avant de re-rentrer dans l'atmosphère terrestre. L'intérieur de l'avion-fusée a été conçu par le célèbre décorateur Marc Newson.

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L'avion-fusée est conçu par EADS Astrium pour le tourisme spatial. Une courte anecdote de tourisme spatial Bien que le tourisme spatial ait encore beaucoup de chemin à parcourir, il repose déjà sur une série d'expériences plus surprenantes les unes que les autres. De nombreuses tentatives de vols suborbitaux ont eu lieu au cours des années 1950 et 1960. Parti de l'arrière d'un bombardier B52 en 1961, le pilote d'essai Joe Walker a volé à une altitude de 106 km dans son avion-fusée X-15 (1). Les ingénieurs aérospatiaux se sont toutefois intéressés aux vols orbitaux dès la moitié des années 1960, mais ce n'est qu'en 1996 que les vols surborbitaux ont commencé à susciter un certain intérêt, avec la promesse d'attribution d'un prix, le Ansari-X-Prize, devant être accordé au premier véhicule spatial capable de transporter trois passagers à une altitude de 100 km et de répéter la même opération avec le même véhicule spatial dans les deux semaines. L'équipe comprenant le pilote d'essai Burt Rutan a remporté le prix en octobre 2004 avec Space Ship one (premier véhicule spatial expérimental privé) (2), qui, d'après les voeux de son inventeur, devrait également servir au tourisme spatial.

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Les voyages interstellaires ­ De la Terre à Mars et voyage retour Quelles conditions devons-nous remplir pour pouvoir voyager vers d'autres planètes ? Vous découvrirez votre itinéraire à la page 82. Une exploration de l'espace extra-atmosphérique Nous ne pouvons pas voyager dans l'immensité de l'espace, mais les télescopes spatiaux peuvent nous montrer à quoi il ressemble. Page 84.

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Une exploration de l'espace extra-atmosphérique Des voyages incroyables dans l'espace Pourrons-nous un jour voler dans l'hyperespace et découvrir d'autres galaxies ? À la page 86, nous répondons à la question « Dans quelle mesure les scénarios de science-fiction sont-ils réalistes ? » Nos voisins de l'espace Y a-t-il d'autres êtres intelligents dans l'espace ? Nous avons certaines idées sur le sujet, que vous découvrirez à la page 88.

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LES VoYAGES INTERSTELLAIRES ­ VERS D'AUTRES PLANèTES 82 De la Terre à Mars et voyage retour Découvrir d'autres planètes Depuis que les hommes savent que des « étoiles » comme Mars, Vénus et d'autres planètes sont nos voisines planétaires, ils n'ont qu'une seule envie : partir à leur découverte. Cependant, seuls les vaisseaux spatiaux inhabités sont parvenus à réussir de telles missions. Les sondes américaines Pioneer et Voyager ainsi que leurs homologues européennes Cassini-Huygens, Mars Express et Venus Express ont envoyé et continuent d'envoyer des images et des données provenant d'autres planètes. Presque toutes les planètes de notre système solaire ont ainsi pu être inspectées par des caméras high-tech et des robots. Ces dispositifs ont même examiné le Soleil, sans oublier certains astéroïdes et comètes. Combien de temps s'écoulera-t-il encore avant que les hommes ne disposent des technologies leur permettant de se rendre sur d'autres planètes de notre système solaire ? Combien de temps prendront ces voyages et quelle sera la planète la plus adaptée à la première expédition ? Il semblerait que notre voisine, la planète Mars, soit la destination la plus intéressante pour la première expédition puisqu'elle présente de nombreuses similitudes avec la Terre. Plusieurs sondes spatiales ont déjà atterri sur Mars, et, de ce fait, nous disposons de nombreuses informations sur cette planète. Une mission habitée vers Mars semble être l'un des plus grands projets de voyage dans l'espace des prochaines décennies. Les résultats des dernières recherches faites par la mission Phoenix de la NASA et par l'Agence spatiale européenne (ESA) ont pour but, notamment, de préparer une telle mission. Si les prédictions des scientifiques sont exactes, d'ici 20 à 30 ans, les hommes pourront atteindre cette planète et peut-être y créer un deuxième berceau de l'humanité. L'achèvement de l'ISS (voir page 68) en tant que station spatiale et étape intermédiaire pour les vols interstellaires est une condition préalable indispensable à la réalisation d'une telle entreprise. Une mission habitée vers notre planète voisine, bien que réalisable, comporterait néanmoins des risques sans précédent. Le vol durerait six mois et la mission dans son ensemble s'étalerait sur plus de deux ans. Jusqu'à présent, les astronautes sont guidés pas à pas dans leur intervention par le contrôle au sol. Dans le cadre d'une mission vers Mars, les astronautes seraient, par contre, beaucoup plus livrés à eux-mêmes et devraient gérer seuls tout incident susceptible de se produire. Les astronautes seront-ils alors capables de mener à long terme ce genre de situation ? Comment le corps humain réagira-t-il au phénomène de l'apesanteur pendant toute la durée de la mission et quels seront les effets des radiations ? Il s'agit là de certaines des questions auxquelles les chercheurs tentent de répondre en effectuant des expériences à bord de l'ISS. Les missions planétaires les plus importantes 5) La sonde Venus Express a pour mission de puis 2005 d'étudier la deuxième planè de près Vénus, te la plus proche de la Terre. 5 1) La sonde Pionee r 10 a été lancée en 1972 et a été le premier la ceinture d'astéroï engin spatial à traver des et à envoyer de ser s photographies de vée en 1977. Son de Jupiter. Sa mission rnier signal a été cap s'est acheté par la Terre en 20 lancée en 1973 et 03. La sonde Pionee a été le premier en r 11 a été gin spatial à envoyer Sa mission s'est ach des photographies evée en 1995. de Saturne. 2) La sonde Voyage r 1 a été lancée en 1977 et, avec sa jumelle le voisinage de Jup Voyager 2, a exploré iter, Saturne, Uran us et Neptune, ain et champs magnéti si que 48 de leurs lun ques. En février 19 es, anneaux 88, Voyager 1 a dé devenant ainsi l`ob passé la sonde Pio jet fabriqué par l'h neer 10 omme envoyé le plu automne 1990, Vo s loin dans l'espace. yager 1 a envoyé les En premières images du système solaire. de la Terre prises en dehors 3) La mission europ éenne Cassini/Huy gens à destination de Satur octobre 1997. La son ne a commencé en de Cassini a été mi se en orbite autour fournit des informatio de Saturne et depu ns exceptionnelles is 2004 sur sa composition Huygens s'est posé . En 2005, le modu sur Titan, l'un des le satellites de Saturne extrêmement proch , dont l'atmosphère e de celle de la Ter serait re à ses origines. 4) La mission europ éenne Rosetta a dé buté en 2004. Elle comète Churyumov a pour objectif l'étud -Gerasimenko, ven e de la ue des profondeurs elle a rendez-vous de l'espace, avec laq en 2014. uelle

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Les planètes de notre système solaire Notre système solaire comprend un soleil et huit planètes qui gravitent autour du soleil en orbite elliptique. Certaines de ces planètes ont des satellites naturels appelés usuellement « lunes ». Le Soleil quant à lui est entouré d'astéroïdes et de comètes. Notre système solaire se serait formé il y a plus de quatre milliards d'années. Vénus, la Terre, Mercure et Mars font partie des planètes les plus petites (40 000 km de circonférence pour la Terre). Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont les plus grosses planètes (avec des circonférences supérieures à 400 000 km). La Terre, Vénus, Mercure et Mars sont des planètes telluriques. Elles sont constituées essentiellement de métaux et de roches. Les autres caractéristiques de ces planètes sont les suivantes : une lente vitesse de rotation, une forte densité, une surface planétaire solide. Un autre groupe est constitué des planètes dites « gazeuses » : Neptune, Saturne, Jupiter et Uranus. Elles sont essentiellement constituées d'hélium et d'hydrogène ; elles ont de faibles densités et de grandes vitesses de rotation. on y observe la présence de satellites ou d'anneaux. Mercure Vénus Soleil Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Mars Express : en éclaireur sur la planète rouge La première mission européenne vers Mars, Mars Express, a commencé le 2 juin 2003 lors du lancement de la sonde spatiale du même nom du centre spatial de Baïkonour au Kazakhstan. La sonde constituée d'un orbiteur (qui gravite autour de Mars) et du module d'atterrissage Beagle 2 a atteint la planète Mars le 2 décembre 2003 après un voyage de six mois. L'orbiteur martien établit la cartographie de la surface de la planète, étudie sa structure, sa géologie, sa minéralogie, et analyse son atmosphère. Depuis janvier 2004, la caméra stéréo à haute résolution (HRSC) a envoyé les premières images de la surface de la planète. Ces extraordinaires images couleur en 3D d'une résolution inégalée jusqu'à présent, ainsi que les données transmises par la mission, ont confirmé la présence de glace et de dioxyde de carbone au niveau de la calotte polaire australe de Mars. L'un des objectifs les plus ambitieux du projet est la recherche de traces de vie antérieure sur Mars. Le module d'atterrissage porte d'ailleurs le nom de Beagle 2, « Beagle » étant le nom du vaisseau à bord duquel Charles Darwin sillonna les mers et océans lors de son étude sur l'évolution des espèces. L'atterrisseur, après s'être posé sur Mars, devait passer six mois à étudier la géologie de Mars et sa structure. Au grand désespoir des scientifiques, Beagle 2 n'est pas parvenu à établir un contact radio avec l'orbiteur ou les radiotélescopes sur Terre et a été déclaré définitivement perdu. La mission de l'orbiteur a, par contre, été jugée satisfaisante et a été prolongée.

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LES VoYAGES INTERSTELLAIRES ­ UNE EXPLoRATIoN DE L'ESPACE EXTRA-ATMoSPHÉRIQUE 84 Une exploration de l'espace extra-atmosphérique Comment les télescopes spatiaux nous fournissent-ils une nouvelle vision de l'Univers ? Au cours du dernier millénaire, nous, les humains, avons appris à faire preuve d'humilité. Si nos ancêtres du Moyen Âge croyaient que nous étions au centre de l'Univers, nous savons désormais que nous faisons partie d'un lointain système solaire au bord de l'une des centaines de milliards de galaxies qui composent notre Univers. Nos connaissances sur celui-ci ont considérablement évolué au cours de ces cinquante dernières années grâce à l'amélioration des technologies d'observation et de détection. En particulier depuis 1990 grâce à Hubble, le télescope spatial conçu conjointement par la NASA et l'Agence spatiale européenne (ESA). Hubble orbite autour de la Terre à une altitude de 600 km, c'est-à-dire en dehors de l'atmosphère. Hubble peut, par conséquent, prendre des photos de l'espace sans qu'aucune distorsion ne soit causée par l'atmosphère, qui obscurcit les images et absorbe les infrarouges et les ultraviolets. Or ces rayons sont particulièrement importants pour les physiciens qui s'efforcent d'éclaircir le mystère de l'Univers. Les trous noirs sont remplis de secrets. Ils absorbent tout ce qui les entoure. C'est grâce à Hubble que ces trous noirs ont pu être observés. On pense désormais qu'ils sont les « graines » à partir desquelles les galaxies se sont formées. Les clichés pris par le télescope spatial Hubble sont d'une très grande utilité : ils nous aident à mieux comprendre notre planète ­ depuis les effets du rayonnement cosmique sur nos climats jusqu'à la connaissance des éléments constituant notre planète. La Terre n'est pas un corps céleste isolé, elle fait partie d'un cosmos. Grâce à Hubble, les scientifiques sont capables de concevoir la physique en relation avec l'astrophysique. Lancer dans l'espace un observatoire aussi performant qu'Hubble était un défi technique que des ingénieurs et des scientifiques de nombreux pays ont relevé pendant plus de 20 ans. Mais cela en valait la peine. Les découvertes scientifiques faites par Hubble ont largement dépassé toutes les attentes. Les ingénieurs spécialistes des techniques spatiales en Amérique et en Europe planchent déjà sur une nouvelle génération de télescopes spatiaux. En 2013, le télescope spatial James Webb devrait être mis en orbite par le lanceur Ariane. Pourquoi Hubble orbite-t-il autour de la Terre ? Hubble peut observer l'espace sans que des distorsions ne soient causées par l'atmosphère. L'atmosphère terrestre, d'une part, absorbe la lumière et, d'autre part, émet de la lumière. La couche d'ozone, par ailleurs, agit comme un filtre naturel en absorbant la plupart des rayonnements ultraviolets. Dans le proche infrarouge, une grande quantité de lumière est absorbée par la vapeur d'eau. Pour la recherche, les rayonnements ultraviolets et infrarouges revêtent, toutefois, une importance capitale, et seul un instrument situé en dehors de l'atmosphère peut les capter sans distorsion. Le résultat de l'explosion d'une étoile est une supernova. Grâce à Hubble, les mouvements des supernovas peuvent être observés et l'âge de l'Univers peut être calculé.

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La super vision du télescope James Webb Notre soleil est comme la plupart des autres étoiles : une boule de gaz incandescents. Les étoiles naissent, vivent et meurent au cours de plusieurs millions, voire milliards d'années. Le télescope Hubble nous a permis de mieux comprendre le cycle de vie des étoiles. En 2013, le télescope James Webb remplacera Hubble et commencera sa mission dans l'espace. Un des instruments les plus importants à bord sera le « super oeil » NIRSpec (spectrogramme proche infrarouge), qui a été conçu par EADS Astrium. NIRSpec peut capter le plus faible rayonnement provenant de la plus lointaine galaxie, et peut observer plus d'une centaine d'objets en même temps. Les scientifiques espèrent que cet instrument permettra de faire de nouvelles découvertes portant sur les dimensions, mais aussi, sur l'âge de l'Univers. Les scientifiques partent du principe que les objets les plus lointains dans l'Univers, qui ont constamment subi une expansion depuis le big bang, doivent marquer son bord. Une autre contribution européenne est le MIRI (instrument détectant le rayonnement infrarouge moyen). Il s'agit d'un instrument astronomique qui observe le très large domaine spectral s'étendant du visible (0,5 micron) à l'infrarouge moyen (28 microns). Notre système solaire fait partie d'un système stellaire ou d'une galaxie constituée de plusieurs centaines de milliards d'étoiles que nous appelons la « Voie lactée ». Les scientifiques estiment qu'il existe plusieurs centaines de milliards de galaxies dans l'Univers. Il y a donc plus d'étoiles que de grains de sable de toutes les plages réunies de la Terre ! Études faites par Hubble (1) Bords des galaxies. Cette photographie prise par Hubble de « rendez-vous » entre une petite et une grande galaxie spirale montre clairement l'anneau de poussière de la petite galaxie. Ce cliché a permis de faire des découvertes sur la matière qui compose les galaxies. (2) Naissance des étoiles. Dans la nébuleuse NGC 2074, Hubble a pu observer un feu d'artifice de naissances d'étoiles, permettant aux scientifiques de mieux comprendre ce phénomène. (3) Nouvelle matière. Bien qu'il y ait plusieurs centaines de milliards de galaxies, elles ne remplissent qu'une partie de l'Univers. Pendant longtemps, on a cru qu'il existait entre les étoiles une sorte de matière ayant pris naissance pendant le fameux big bang. Hubble a fourni la preuve que l'espace entre les étoiles n'était pas vide.

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LES VoYAGES INTERSTELLAIRES ­ ENTRE FILM ET RÉ ALITÉ 86 Des voyages incroyables dans l'espace Pourrons-nous un jour atteindre les confins de l'espace ? Il y a une centaine d'années, les techniques aérospatiales actuelles conçues « notamment » pour atterrir sur la Lune, la station spatiale internationale (ISS) et les vols inhabités vers des planètes voisines auraient été considérés comme de la pure science-fiction. De nombreux auteurs de science-fiction et cinéastes vont, toutefois, bien plus loin. Depuis plus de quarante ans, le célèbre vaisseau Enterprise file vers les confins inconnus de l'espace. Les astronautes actuels doivent se contenter de rêver à la technologie qui permet au capitaine Kirk et à son équipage d'aller plus vite que la lumière dans toutes ces aventures peuplées d'extraterrestres. Dans les mondes de Star Trek et de la Guerre des étoiles, d'énormes vaisseaux spatiaux se déplacent dans l'hyperespace, plus vite que la lumière, allant de planètes en planètes au sein de galaxies surpeuplées. Tous ces concepts supposent l'existence d'un espace super-dimensionnel (cinq dimensions ou plus) et de replis ou spires d'espace, à travers lesquels les vaisseaux spatiaux peuvent se déplacer à des vitesses bien supérieures à celle de la lumière, alors qu'ils se déplacent déjà à la vitesse de la lumière. Mais comme ils voyagent dans cette sorte de « raccourci spatial », ils doivent couvrir une distance plus courte. De cette façon, ils peuvent atteindre de très grandes vitesses en une très courte période de temps. Les auteurs de science-fiction ont toujours eu quelques longueurs d'avance par rapport à la réalité, et beaucoup de leurs idées visionnaires sont devenues des réalités quelques décennies plus tard. C'est la raison pour laquelle l'Agence spatiale européenne veut piocher dans les concepts issus des romans de science-fiction. L'agence a mis en oeuvre, en collaboration avec deux institutions de recherche suisses, la Maison d'Ailleurs (musée de la Science-fiction, de l'Utopie et des Voyages extraordinaires) et la Fondation OURS, un projet intitulé « Application aux voyages spatiaux des technologies innovantes décrites dans les oeuvres de science-fiction ». L'Agence spatiale européenne a examiné soigneusement près de 250 suggestions. Les nouveaux systèmes de propulsion permettant aux engins spatiaux d'aller plus vite et plus loin dans l'espace figurent tout en haut de la liste des propositions. La science-fiction nous prépare aux nouvelles technologies et nous fait espérer qu'elles existeront vraiment un jour. Dans les premiers épisodes de la série Star Trek dans les années 1960, les technologies utilisées, comme le téléphone portable, les programmes de reconnaissance vocale, la tomographie informatique ou les ordinateurs portables, n'étaient alors que des gadgets du futur. Voyager à la vitesse de la lumièr jours à la même vitesse, propagent dans le vide tou me la vitesse Les ondes lumineuses se est donc considérée com s. Cette vitesse à savoir 299 792 458 m/ la lumière. D'après la de ou simplement la vitesse de vitesse de la lumière dans le vide de la lumière est la plus gran tivité d'Einstein, la vitesse théorie de la rela physique par la lettre c. en Cette valeur est indiquée possible de déplacement. Puisque rien n'est plus rapide que plus vite que c. la lumière, aucun objet ne peut aller d'Einstein, il est impossible é de l'espace et du temps s Selon la théorie de la relativit lumière. Seuls des élément e à la vitesse de la de voyager au-delà, ou mêm cette vitesse. atteindre ière elle-même) peuvent ière, sans masse (comme la lum ches de la vitesse de la lum effectués à des vitesses pro Si des voyages étaient r les personnes et pou ment pour les voyageurs le temps s'écoulerait différem monde dans lequel rien ne résulterait la création d'un restées sur Terre. Il en différence temporelle de temps. Les effets de la ent correspondrait en termes de l'espace ne reconnaîtrai retour les voyageurs feraient qu'au moment du ulé. Les personnes serait éco beaucoup trop de temps se rrait pas leur lieu de départ, car bien être mortes et il se pou s l'espace pourraient très les ayant envoyés dan nent d'eux. que personne ne se souvien

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Les systèmes de propulsion visionnaires des futurs vaisseaux spatiaux Les systèmes de propulsion actuels des vaisseaux spatiaux ne sont pas suffisamment puissants pour conquérir notre système solaire. Les scientifiques et ingénieurs travaillent sur des concepts visionnaires leur permettant de s'approcher un peu de la vitesse de la lumière. Certains de ces nouveaux systèmes de propulsion ont déjà été testés, tandis que d'autres sont encore de purs produits de l'imagination. La fission nucléaire. La fission nucléaire devrait théoriquement permettre d'atteindre des vitesses de l'ordre de 10 % de la vitesse de la lumière. Cette énergie pourrait être disponible à moyen terme. Le JIMo (Jupiter Icy Moon orbiter = orbiteur des lunes glacées de Jupiter) devait étudier des réacteurs (100 kW) capables de fournir suffisamment d'énergie pour alimenter les systèmes embarqués et les moteurs à propulsion ionique, mais il n'a pas abouti. La propulsion à l'antimatière. Il s'agirait de la propulsion la plus rentable puisque l'antimatière serait convertie entièrement en énergie dès son entrée en contact avec la matière. Au cours de cette collision, les particules seraient transformées en ondes d'énergie. La transformation se ferait en utilisant la célèbre formule d'Einstein E = mc2. Des chercheurs de l'université d'État de Pennsylvanie ont proposé d'utiliser l'énergie ainsi produite pour allumer de petites bombes d'hydrogène situées à l'arrière de l'appareil afin de créer un effet de propulsion. La propulsion photonique. Les voiliers de l'espace sont constitués d'une vaste voile très légère à laquelle seront fixées les structures de la cabine et les systèmes de survie. Ces voiliers seraient propulsés par la pression exercée par des particules de lumière (photons). Ils accéléreraient jusqu'à 1 % de la vitesse de la lumière au lever du soleil uniquement. Pour aller plus vite, il faudrait faire appel à des lasers positionnés dans l'espace qui puiseraient leur énergie du soleil. La propulsion par statoréacteur à fusion. Les appareils que l'on appelle les « fusion-ramjets » n'ont pas besoin de transporter du carburant puisqu'ils vont le capturer sous forme de particules (par exemple d'hydrogène) tout au long de leur voyage dans l'espace. Pour capturer ces particules, des bobines supraconductrices créent des champs électromagnétiques qui se propagent dans l'espace sous la forme d'un cône partant du nez du vaisseau spatial. Le diamètre de ce collecteur mesurerait plusieurs centaines de kilomètres. Les champs énergétiques devraient comprimer et ioniser l'hydrogène capturé, puis guider les particules en résultant vers le réacteur à fusion. Ce concept énoncé par le physicien américain Robert Bussard dans les années 1960 devrait permettre de longues périodes d'accélération offrant la possibilité au vaisseau spatial d'atteindre la vitesse de la lumière si la traînée du collecteur n'est pas trop pénalisante. La propulsion par micro-ondes. Une onde de choc peut être générée devant le vaisseau spatial par des micro-ondes, ionisant et expulsant les particules de l'air ambiant, le vaisseau est alors attiré dans le vide créé devant lui. D'après la NASA, ces vaisseaux semblables à des oVNI seraient prêts à décoller près de 10 000 fois par an aux environs de 2040.

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LES VoYAGES INTERSTELLAIRES ­ UNE INTELLIGENCE EXTRATERRESTRE 88 Nos voisins de l'espace Y a-t-il d'autres êtres intelligents dans l'espace ? « Sommes-nous seuls dans l'Univers ? » Il s'agit probablement de l'une des questions les plus pertinentes de l'exploration spatiale actuelle. Y a-t-il dans l'Univers d'autres planètes ayant des conditions similaires à celles de la Terre, qui permettraient d'assurer la vie ? Et si tel est le cas, existe-t-il une forme de vie intelligente capable de se développer ? « Absolument », aurait répondu Démocrite. Le philosophe grec (iv e siècle av. J.-C.), père fondateur de la théorie des atomes, a été l'un des premiers à avancer l'idée qu'il y avait plusieurs mondes dans l'Univers et que certains d'entre eux pouvaient être habités. Au xvie siècle, le poète e t philosophe italien Giordano Bruno déclarait que le monde est infini et que, théoriquement, il pouvait y avoir un nombre infini de formes de vie sur d'autres planètes dans l'Univers. Malheureusement, ses propos ont été considérés hérétiques et il a péri sur le bûcher. En 1755, le philosophe allemand Emmanuel Kant envisageait lui aussi la possibilité d'une intelligence extraterrestre dans son ouvrage Histoire universelle de la nature et théorie du ciel. OVNI ­ Les vaisseaux des extraterrestres OVNI est l'abréviation de « objet volant non identifié ». Le terme est utilisé pour décrire un phénomène aérien qu'un ou plusieurs témoins affirment avoir observé sans avoir pu l'identifier au moment de l'observation. Le terme est aussi une expression familière pour « vaisseau extraterrestre » ­ de même que « soucoupe volante » ­, que les formes de vie intelligente utilisent pour se rendre sur Terre. La plupart des scientifiques et chercheurs estiment, toutefois, que les chances que les oVNI soient véritablement des vaisseaux extraterrestres sont bien minces. Le domaine de la science qui s'intéresse aux oVNI porte le nom d'« ovnilogie ». Toutefois, les recherches en matière d'ovnilogie sont effectuées par des amateurs enthousiastes pendant leur temps libre. Les théories sur l'intelligence extraterrestre ont réellement commencé à susciter un vif intérêt au cours de la seconde moitié du xix e siècle, après que la théorie de l'évolution des espèces de Darwin a fourni un modèle cohérent de la façon dont les espèces complexes pouvaient résulter d'espèces plus simples. Les astronomes, les physiciens et d'autres scientifiques recherchent toujours de nos jours la présence d'une vie extraterrestre dans l'espace. Certains s'efforcent de trouver des traces de formes de vie simple sur les planètes et les satellites de notre système solaire, tandis que d'autres cherchent des habitants de mondes lointains avec lesquels ils espèrent pouvoir communiquer par transmissions radio. À ce jour, toutefois, personne ne sait s'il existe d'autres formes de vie intelligente dans l'Univers. Les apparitions d'OVNI qui ont soigneusement été répertoriées pendant des décennies sont généralement le fruit d'illusions d'optique ou de l'imagination débordante de leurs observateurs. Cela n'exclut pas toutefois la possibilité que d'autres êtres vivants existent dans l'Univers. Que ces êtres ressemblent ou non à ceux des films hollywoodiens est une toute autre affaire. À quoi ressemblent nos voisins de l'espace ? Voici quelques réponses fournies par Hollywood : Alf (Alien Life Form) (1), les histoires irrévérencieuses d'un amoureux des chats ont suscité l'engouement des téléspectateurs dès 1986 et ont battu tous les records d'audience. E.T. (2), le héros du célèbre film de science-fiction de Steven Spielberg réalisé en 1982, E.T. ­ l'extraterrestre, duquel est tirée la phrase culte « E.T. téléphone maison ».

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Des messages envoyés dans l'espace Pour essayer de prendre contact avec nos voisins extraterrestres, les sondes spatiales inhabitées transportent dans l'espace des messages envoyés par la Terre. En 1972 et en 1973, lorsque les deux sondes interstellaires Pioneer 10 et Pioneer 11 ont été lancées dans l'espace inconnu, elles ont embarqué à leur bord des plaques, appelées « plaques de Pioneer » (1), dans l'espoir qu'elles soient un jour découvertes par des formes de vie extraterrestre qui auraient ainsi connaissance de l'existence de l'humanité. En 1977, la NASA envoyait dans l'espace les sondes spatiales Voyager 1 et Voyager 2. Les sondes spatiales qui transportaient les « disques de cuivre plaqués or » (2) ont depuis quitté le système solaire. Ces disques renferment des informations visuelles ainsi que des fichiers audio (sons de la Terre) relatifs à la Terre et à ses habitants. on peut espérer qu'une civilisation extraterrestre sera en mesure de les comprendre et disposera de la technologie pour les écouter. En 1974, le plus grand radiotélescope du monde, le télescope d'Arecibo (Puerto Rico) (3), dont le diamètre de l'antenne principale est de 305 m, fut utilisé pour envoyer le plus puissant signal (4), ayant jamais été acheminé vers d'autres mondes. Le message a été transmis vers l'amas globulaire M13, dans la constellation d'Hercule, qui se trouve à 21 000 années-lumière. Le message, qui dure moins de 3 mn, inclut des dessins du télescope d'Arecibo, de notre système solaire et de bonshommes, ainsi que des échantillons d'ADN et d'autres éléments chimiques de la vie sur Terre. Chercher des planètes semblables à la Terre L'Agence spatiale européenne (ESA) travaille sur un projet visant à utiliser le système Darwin pour localiser des planètes ayant des conditions atmosphériques plus ou moins similaires à celles de la Terre. La mission qui est prévue pour 2014 est constituée d'une flottille de huit véhicules spatiaux qui opéreront au point de Lagrange L2, qui se trouve à 1,5 million de km de la Terre. À cet endroit, les champs de gravité de deux corps sont parfaitement égaux et s'équilibrent. Les véhicules spatiaux peuvent ainsi rester en position stationnaire dans l'espace. La mission Darwin a pour but de chercher des traces de vie dans l'atmosphère de planètes lointaines. Six des véhicules transporteront des télescopes, le septième combinera la lumière provenant des six autres et simulera un miroir aux dimensions beaucoup plus grandes que celles d'un simple télescope. Le huitième véhicule assurera les communications avec la Terre.

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