29.07.2026 à 16:19
Les ailes des papillons Morpho inspireront-elles les centrales solaires du futur ?
En apprenant à manipuler la lumière avec la même finesse que les ailes d’un papillon, nous pourrions concevoir des centrales solaires plus efficaces, plus compactes et mieux adaptées aux besoins industriels.
Avez-vous déjà pris le temps d’observer la palette de couleur des ailes des papillons — voire pour les plus chanceux d’entre vous, le bleu intense d’un papillon Morpho ? Vous êtes-vous demandé d’où viennent ces couleurs ?
Elles ne viennent pas de pigments qui absorbent la lumière comme ceux d’une peinture, mais de minuscules structures invisibles à l’œil nu qui manipulent la lumière. À l’échelle nanométrique (1000 fois plus fin qu’un cheveu), ces structures agissent comme des prismes optiques sophistiqués : elles réfléchissent certaines couleurs et en laissent passer d’autres, permettant de créer les palettes brillantes et même iridescentes des plumes de paon ou la carapace de certains scarabées. En d’autres termes, la nature produit des structures complexes qui peuvent littéralement trier les couleurs composant la lumière du soleil.
Cette capacité fascine les chercheurs en photonique, une branche de la physique et de l’optique. Depuis quelques décennies, nous commençons à mieux la comprendre, et nous sommes capables de reproduire numériquement et expérimentalement en laboratoire les structures photoniques apparues spontanément dans la nature suite à des millions d’années d’évolution.
L’un des objectifs est de concevoir des objets dont la surface pourrait, comme une aile de papillon, être transparente comme une vitre ou réfléchissante comme un miroir… mais selon la longueur d’onde de la lumière, c’est-à-dire selon sa couleur !
En d’autres termes, nous aimerions « découper » la lumière blanche en plusieurs morceaux de « couleur » différents. Ainsi séparée en plusieurs morceaux, il est plus facile de contrôler la manière dont la lumière va interagir avec son environnement. Ce procédé est déjà utilisé sans que vous vous en rendiez compte, par exemple avec certaines crèmes solaires qui réfléchissent le rayonnement UV pour laisser passer les longueurs d’ondes visibles, ce qui génère un film protecteur invisible pour nos yeux.
C’est le même principe que nous cherchons à utiliser mais ici, sur un spectre solaire complet afin de produire de l’énergie. Cela permettrait à terme de transformer la manière dont nous exploitons l’énergie solaire.
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En effet, le Soleil n’émet pas une lumière uniforme : il s’agit d’un large ensemble de longueurs d’ondes, de l’ultraviolet jusqu’au proche infrarouge.
La partie visible représente légèrement plus de la moitié de l’énergie disponible, et c’est celle que les cellules photovoltaïques de nos panneaux solaires convertissent en électricité (plus rigoureusement, une cellule photovoltaïque en silicium convertit principalement la lumière entre 350 et 1100 nanomètres, soit le spectre visible étendu au début du proche infrarouge).
Le reste de la lumière solaire est en grande partie perdue sous forme de chaleur, ce qui dégrade d’ailleurs au passage les performances de conversion photovoltaïque, qui diminue d’ailleurs dès 25 °C, puisque c’est en fait à cette température de référence qu’est calculée la performance standard d’une cellule.
À l’inverse, les technologies solaires thermiques exploitent l’ensemble du spectre solaire mais ne produisent pas directement d’électricité. Plutôt que de choisir entre ces deux approches, on peut aussi chercher à les combiner intelligemment.
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C’est tout l’enjeu de certains systèmes hybrides cherchant à marier l’énergie solaire photovoltaïque et l’énergie solaire thermique.
L’idée est simple : utiliser un filtre optique pour envoyer les longueurs d’onde « utiles » vers une cellule photovoltaïque pour produire de l’électricité et rediriger le reste vers un système thermique capable de produire de la chaleur industrielle, par exemple entre 150 et 250 °C. Ce concept, appelé « découpage spectral », permettrait d’augmenter la production globale d’énergie de 20 à 30 % par rapport à une installation photovoltaïque seule.
Mais sa mise en œuvre repose sur une pièce maîtresse : un traitement de surface extrêmement précis, capable d’être à la fois un miroir pour certaines longueurs d’onde et d’être transparent pour d’autres. Cela ne vous rappelle rien ? Nos ailes de papillon et notre plume de paon !
Historiquement, concevoir de tels revêtements était un véritable casse-tête. Les solutions proposées impliquent souvent plusieurs dizaines de couches minces, des matériaux coûteux, voire toxiques, et des procédés de fabrication complexes. Et c’est précisément là que la nature nous aide encore : en créant des algorithmes d’optimisation mimant la sélection naturelle, nous pouvons explorer des millions de combinaisons de structures pour faire émerger les plus adaptées à nos besoins.
Sans étonnement, les structures obtenues ressemblent à celles que l’on observe déjà dans le vivant. Autrement dit, en cherchant à optimiser des propriétés optiques, nous avons redécouvert des solutions proches de celles que la nature a mis des millions d’années à perfectionner.
Concrètement, ces solutions fonctionnent comme les traitements antireflets de nos lunettes de vue, sauf qu’ici le traitement permet de réfléchir et concentrer efficacement les rayonnements ultraviolet et proche infrarouge vers un système thermique, tout en laissant passer la lumière visible vers la cellule photovoltaïque.
Ce comportement optique est précisément celui recherché pour les systèmes solaires hybrides. Il permet de séparer les flux d’énergie sans contact direct entre les sous-systèmes, évitant ainsi les pertes thermiques qui pénalisent les technologies hybrides classiques.
L’intégration de ces revêtements dans des systèmes solaires ouvrirait la voie à de nouveaux types de centrales solaires compactes. En effet, en combinant le photovoltaïque et le solaire thermique, notamment à concentration (CST), il deviendra possible de produire simultanément de l’électricité et de la chaleur à haute température sur une surface d’occupation réduite. À l’heure actuelle, aucune centrale commerciale n’existe, mais un mini-démonstrateur a été proposé.
À l’avenir, cette stratégie de découpage spectral pourrait permettre de répondre à des besoins industriels variés, comme la production de vapeur, le séchage ou certains procédés chimiques, tout en maximisant l’exploitation de la ressource solaire.
Dans nos travaux, nous avons validé ces concepts en concevant des matériaux assez simples, puis des multicouches pour étudier la manière dont ils divisent la lumière solaire. L’ensemble de nos recherches porte actuellement sur des prototypes de petite taille, avec des dépôts réalisés sur des substrats de silicium de quelques centimètres. Les résultats expérimentaux confirment les prédictions numériques, mais le passage à plus grande échelle reste un défi, par exemple sur le plan du vieillissement et en ce qui concerne la réduction des coûts.
Des collaborations sont en cours, notamment avec le centre aérospatial allemand (DLR), pour tester ces revêtements sur des cellules photovoltaïques complètes et envisager leur intégration dans des systèmes réels.
Antoine Grosjean a reçu des financements à titre professionnel de la part de l'Agence National de la Recherche (CNRS), du CNRS et de la Commission Européen
29.07.2026 à 14:46
L’ESSENTIEL
Un étage de fusée SpaceX va s’écraser sur la Lune, offrant aux scientifiques une occasion rare d’étudier la formation des cratères.
Il n’existe pratiquement aucun cadre international pour coordonner les activités susceptibles de modifier l’environnement de la Lune.
Un registre des activités lunaires comparable à ceux utilisés dans l’aviation ou le transport maritime permettrait de prévenir les accidents.
Le 5 août, un étage de fusée abandonné de SpaceX devrait s’écraser sur la Lune à une vitesse d’environ 8 700 km/h. Lancée en janvier 2025, la fusée avait envoyé deux atterrisseurs lunaires commerciaux en direction de notre plus proche voisine dans l’espace.
Sa mission achevée, la fusée ne disposait plus de suffisamment de carburant pour revenir sur Terre ou s’éloigner dans l’espace profond. Elle est donc restée sur une orbite instable jusqu’à ce que la gravité la place sur une trajectoire de collision avec la surface lunaire.
L’impact en lui-même ne présente aucun danger. En revanche, il met en lumière un problème réglementaire qui se profile. Alors que les États et les entreprises rivalisent pour établir une présence permanente sur la Lune, il n’existe pratiquement aucun cadre opérationnel permettant de coordonner des activités qui modifient durablement l’environnement lunaire.
Pour les astronomes, cet accident représente une véritable opportunité scientifique. Comme les chercheurs connaissent la taille de l’étage de fusée, sa vitesse et la zone approximative de l’impact, cette collision offre une occasion rare d’étudier précisément ce qui se produit lorsqu’un objet percute la Lune.
L’impact fournira des données qui permettront d’améliorer les modèles informatiques décrivant la formation des cratères et le comportement de la poussière lunaire. Les chercheurs s’attendent à ce que la collision creuse un cratère d’environ 20 à 30 mètres de diamètre et projette un nuage de poussière lunaire, appelée régolithe, à plusieurs kilomètres au-dessus de la surface.
Au-delà du nuage de poussière qu’il soulèvera, cet impact pose une question délicate : qui est habilité à décider quand l’humanité modifie durablement la Lune ? Contrairement à la Terre, la Lune ne possède pratiquement pas d’atmosphère et est dépourvue de phénomènes météorologiques. Par conséquent, les traces que nous y laissons subsistent très longtemps.
Plus de cinquante ans après les missions Apollo, les empreintes des astronautes sont toujours visibles. Si elles ne sont pas perturbées, elles pourraient perdurer pendant des milliers d’années. Les conséquences de collisions ou d’accidents resteront, elles aussi, visibles pendant tout aussi longtemps.
Agences spatiales, entreprises privées et chercheurs mènent désormais des activités sur la Lune en parallèle. Plusieurs pays ont affiché leur ambition d’y établir des stations scientifiques permanentes. Des entreprises privées espèrent acheminer du matériel, explorer les ressources lunaires, exploiter des satellites de communication en orbite lunaire et, à terme, soutenir une présence humaine durable.
À mesure que les activités se multiplient, le risque qu’une mission affecte involontairement une autre augmente lui aussi. Un nuage de poussière lunaire projetée à très grande vitesse par un atterrissage pourrait endommager des équipements, tels que des bases lunaires alimentées par l’énergie nucléaire ou des satellites, contaminer des expériences scientifiques, détruire un site d’importance patrimoniale, voire mettre en danger la vie de personnes présentes à la surface de la Lune.
Si une mission mal préparée venait à effacer les premières empreintes laissées par l’humanité sur la Lune ou à endommager un module lunaire Apollo, ce serait une perte patrimoniale pour l’ensemble de l’humanité.
Par chance, plus que grâce à une véritable planification, l’impact de l’étage de fusée est censé se produire à proximité du cratère Einstein, une région isolée et éloignée de la plupart des sites lunaires d’importance historique ou scientifique.
En provoquant cet impact, SpaceX a, sans le vouloir, acquis le pouvoir de modifier durablement la surface de la Lune. Pourtant, il n’existe pratiquement aucune procédure internationale permettant de décider si, quand et où de tels changements devraient être autorisés.
Au cœur du débat se trouve le Traité de l’espace de 1967, texte fondateur du droit spatial international, ratifié par 138 États. En vertu de ce traité, aucun pays ne peut revendiquer la souveraineté sur la surface lunaire. La Lune est au contraire considérée comme un espace devant être exploré et utilisé au bénéfice de toute l’humanité.
Si le traité interdit toute appropriation de la Lune, il reste en revanche remarquablement discret sur les modalités concrètes de sa gouvernance et sur la manière de réglementer les activités susceptibles d’en modifier durablement l’environnement.
Contrairement à la Terre, la Lune ne bénéficie d’aucun dispositif comparable à la protection du patrimoine mondial de l’Unesco, ni de lois nationales sur le patrimoine, ni de réglementation environnementale.
Il revient à chaque État de superviser les activités de ses propres entreprises spatiales afin de s’assurer qu’elles respectent le droit national et international. En théorie, cela signifie que le gouvernement américain est responsable des erreurs commises par SpaceX.
Les accidents sur la Lune pourraient également exposer une entreprise à une responsabilité financière importante, avec des risques juridiques associés. Les dommages causés à des équipements ou à des bases lunaires pourraient se chiffrer en millions de dollars. Des décès accidentels pourraient engager une responsabilité pénale. Quant aux dégradations d’un site à valeur scientifique ou patrimoniale, elles pourraient provoquer des incidents diplomatiques entre États.
Comment faire de la Lune un espace où entreprises, États et scientifiques peuvent mener leurs activités, tout en préservant ce patrimoine commun au bénéfice de toute l’humanité ?
Le Bureau des Nations unies pour les affaires spatiales (UNOOSA) et le Comité des utilisations pacifiques de l’espace extra-atmosphérique des Nations unies travaillent déjà à des pistes de solution. Plusieurs groupes de travail étudient la manière dont les États pourraient encadrer l’exploitation des ressources spatiales et mieux coordonner les activités menées sur et autour de la Lune.
Ces institutions se heurtent toutefois à une réalité difficile. L’UNOOSA ne dispose que d’une quarantaine d’employés pour remplir un mandat à l’échelle mondiale, tandis que le Comité des utilisations pacifiques de l’espace extra-atmosphérique ne se réunit que quelques semaines par an.
Dans le même temps, les entreprises privées investissent des sommes considérables dans la course à la Lune. Le cadre juridique n’a donc pas suivi le rythme de cette accélération et reste inadapté aux enjeux de l’environnement lunaire.
La communauté internationale n’a pas besoin de nouvelles lois. Elle doit surtout appliquer celles qui existent déjà. L’article XI du Traité de l’espace de 1967 invite déjà les États à partager des informations sur leurs activités spatiales. Ce qui relevait jusqu’ici d’une démarche volontaire est en train de devenir une nécessité opérationnelle.
Une première étape simple consisterait à créer un registre lunaire dans lequel les États déclareraient volontairement leurs activités prévues, les infrastructures installées à la surface de la Lune et les sites qu’ils considèrent comme présentant une valeur patrimoniale. L’UNOOSA gère déjà un registre international des objets spatiaux. Ce registre lunaire complémentaire permettrait d’y ajouter les informations opérationnelles que le registre des satellites n’a jamais eu vocation à recenser.
L’aviation dispose d’un système de « Messages aux navigants » (Notices to Airmen), qui informe les pilotes et les exploitants aériens des dangers pour la navigation ainsi que de toute autre information urgente susceptible d’affecter les vols. Le transport maritime utilise, lui, des Groupes d’avis aux navigateurs.
La Lune aurait besoin d’un dispositif équivalent : des « Notices to Lunar Operators » (avis aux opérateurs lunaires) normalisés. Ceux-ci permettraient de signaler, avant le lancement des missions, les sites d’atterrissage, les itinéraires des rovers et les activités susceptibles de projeter d’importants nuages de poussière lunaire.
Les appels se multiplient en faveur de l’organisation d’une quatrième Conférence des Nations unies sur l’espace extra-atmosphérique. Ce serait l’occasion, pour les gouvernements, les industriels et les scientifiques, de concevoir ensemble ces nouveaux outils de coordination.
Il est désormais trop tard pour empêcher l’impact de cette fusée. En revanche, le prochain accident pourrait peut-être être évité. Pour cela, tout dépendra moins des ingénieurs en aérospatiale que des juristes spécialisés en droit spatial ou des diplomates.
Gregory Radisic est maître de conférences au sein du Centre for Space, Cyberspace & Data Law. Il est également chercheur associé au For All Moonkind Institute on Space Law and Ethics, membre de l'International Institute of Space Law et de l'International Astronautical Federation.
28.07.2026 à 16:19
Les feux de forêt menacent-ils les installations gazières ?
Début juillet 2026, un incendie de forêt dans le Cher s’est approché d’un établissement classé Seveso avant d’être fixé.
Si, à ce jour, en France, les établissements Seveso ou les installations gazières n’ont subi aucun dommage majeur lié à un incendie de végétation, les conséquences d’une perte d’intégrité restent préoccupantes. L’accident survenu en 2025 à Saint-Martin-de-Crau, dans les Bouches-du-Rhône, a rappelé qu’une rupture de canalisation souterraine de gaz naturel peut conduire à une explosion de faible intensité mais une flamme de plus de 150 m de hauteur générant des effets thermiques importants.
Aujourd’hui, la première ligne de défense consiste à limiter la quantité de combustible végétal au voisinage de toute installation. Cette stratégie repose sur la prévention, avec notamment le respect des obligations légales de débroussaillement (OLD), imposées dans les zones les plus exposées au risque incendie, parmi lesquelles figurent les infrastructures à risques.
Le territoire français est marqué par des incendies extrêmes.
Fait méconnu, la surface annuelle brûlée en France métropolitaine est globalement en diminution depuis 1973, date de la première base de données nationale des incendies de forêt.
Cette diminution a été possible grâce à la mise en œuvre de nombreuses mesures de prévention et au renforcement des moyens de lutte depuis le début des années 1990, en particulier dans la zone méditerranéenne, historiquement la plus exposée aux incendies de forêt.
Toutefois, cette amélioration ne signifie pas que le risque d’incendie diminue.
Aujourd’hui, la combinaison entre les effets du changement climatique, l’augmentation de la biomasse et l’urbanisation dans un milieu arboré pourrait progressivement remettre en cause cette tendance en favorisant le développement des incendies extrêmes. Cette évolution s’illustre notamment avec le troisième plus vaste incendie enregistré en France depuis 1973 qui a eu lieu en août 2025 dans le massif des Corbières, dans l’Aude. Il a parcouru plus de 11 000 hectares, causant un décès, vingt-cinq blessés et la destruction de nombreuses habitations.
À l’horizon 2050, les projections prévoient une extension géographique et temporelle de l’aléa d’incendie de forêt, exposant progressivement de nouveaux territoires et des infrastructures jusqu’alors épargnées par ce risque. Les conditions exceptionnelles observées en 2022 illustraient déjà cette évolution.
Le réseau français de transport et de stockage de gaz naturel, constitué de plus de 36 000 km de canalisations souterraines et de milliers d’installations en surface, traverse de nombreuses zones boisées et est donc directement exposé à ce risque.
La question est alors de savoir comment évaluer ce risque, qualifié de « NaTech », c’est-à-dire un accident technologique déclenché par un aléa naturel.
Les premiers travaux montrent que les canalisations enterrées sont naturellement bien protégées par le sol, qui constitue un excellent isolant thermique.
Les principales interrogations concernent désormais les équipements en surface, directement exposés aux flammes et au rayonnement thermique.
Depuis des décennies, une partie de la recherche liée aux incendies de végétation est consacrée aux zones dites d’interface forêt-habitat. En France, des cartographies permettent de classifier ces zones en fonction de la densité d’habitation pour une meilleure compréhension et gestion des incendies de forêt.
Les études post-incendie dans ces zones ont notamment permis de définir trois mécanismes de propagation des flammes dans ces zones : le contact direct des flammes, le rayonnement thermique des flammes et le contact avec les brandons (débris enflammés) transportés par le vent.
Parmi ces études, l’identification des éléments constructifs vulnérables a permis de mettre en évidence des points critiques comme la toiture (tuiles cassées, accumulation de végétaux dans les gouttières), des ouvrants (entrée des brandons, flammes) ou encore les éléments extérieurs (mobilier de jardin, tas de bois, terrasse en bois, etc.).
De plus, la végétation ornementale (arbres, haies, plantes de jardin) sert de continuité horizontale pour la propagation des flammes et constitue une source importante d’exposition thermique. Une classification des espèces selon leur combustibilité permet de choisir judicieusement quelle espèce implanter à proximité de son habitation pour diminuer la propagation de l’incendie. Cette classification est basée sur les proportions des parties les plus fines des espèces végétales, comme les feuilles et les petites tiges qui brûlent plus facilement que les parties plus épaisses, ainsi que sur la proportion d’éléments morts et leur teneur en eau.
Les structures énergétiques constituent toutefois des enjeux spécifiques. Pour évaluer leur exposition, on estime la quantité de chaleur reçue par les équipements gaziers, qu’ils soient enterrés ou présents sur les installations en surface.
Celle-ci dépend de la végétation, de la puissance de l’incendie et de la distance qui les sépare du front de flamme représentant la zone où les flammes progressent dans la végétation.
Les approches classiques reposent sur la méthode de la flamme solide permettant de représenter un front de flamme par un objet rayonnant de manière uniforme sur l’ensemble de sa surface. Cette méthode ne permet cependant pas de prendre en compte la chaleur liée aux mouvements des gaz chauds (les effets convectifs), ni la conduction thermique en cas de contact direct avec un combustible tel qu’un tronc d’arbre ou un brandon.
Pour aller au-delà des modèles simplifiés, on utilise aujourd’hui des simulations numériques capables de reproduire la propagation des flammes et les transferts de chaleur autour des installations. Ces modèles sont confrontés à des campagnes expérimentales afin d’estimer au mieux la puissance thermique dégagée et reçue par différentes cibles, comme des fenêtres ou des murs de maisons, et ainsi améliorer la fiabilité des simulations.
Une fois cette exposition à la chaleur connue, il devient possible d’évaluer la vulnérabilité des équipements essentiels au fonctionnement du réseau, comme les canalisations, les vannes ou les brides (dispositif de raccordement entre deux sections de canalisation), susceptibles d’être à l’origine d’une fuite de gaz en cas de défaillance causée par un incendie.
À l’échelle du laboratoire, des panneaux radiants électriques composés de lampes halogènes émettant dans l’infrarouge, reproduisent les flux thermiques générés par un incendie afin d’étudier le comportement des canalisations souterraines et des équipements aériens soumis à de telles expositions.
Les premières mesures effectuées sur différents types de sols composant le territoire confirment que les canalisations souterraines bénéficient, grâce à leur profondeur d’enfouissement et à l’isolation assurée par le sol, d’une protection thermique efficace, y compris lors de scénarios sévères définis par un flux thermique incident et un temps d’exposition important. Les bandes de servitude, maintenues sans végétation au-dessus des ouvrages, renforcent encore cette protection.
Les équipements en surface restent en revanche plus sensibles. Leur comportement dépend non seulement de l’intensité de l’incendie et des conditions météorologiques mais aussi de la circulation du gaz dans les canalisations. En effet, un gaz en circulation emporte une partie de la chaleur vers l’aval, ce qui peut limiter l’échauffement des parois. À l’inverse, interrompre l’écoulement diminue les conséquences en cas de fuite mais prive la canalisation de ce refroidissement.
Faut-il interrompre l’écoulement par mesure de sécurité ou, au contraire, le maintenir afin d’évacuer une partie de la chaleur ? Cette question, déjà soulevée lors des incendies de Gironde en 2022, fait aujourd’hui l’objet de débats entre les pompiers et les industriels, afin de mieux protéger ces infrastructures face à des incendies appelés à devenir plus impactants.
Comme pour les habitations, la réduction de la végétation constitue la première ligne de défense des installations gazières face aux incendies. L’enjeu est de définir des distances de débroussaillement conciliant sécurité des infrastructures et préservation des nombreux milieux naturels traversés par le réseau. À mesure que les incendies deviennent plus intenses, ces travaux contribueront à adapter les méthodes d’évaluation des réseaux énergétiques face à ce risque appelé à croître dans les prochaines décennies.
Dylan BERNARD a reçu des financements de NaTran, Storengy et Téréga.