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Prix des ingénieurs de l'Année

Elle a inventé le laser tout terrain

ccLUDOVIC FERY
Elle a inventé le laser tout terrain

Muriel Saccoccio est l'un des ingénieurs de l'année 2012

© T. Gogny pour IT ; tablette Samsung

Pour donner un sixième sens au rover Curiosity, elle a repensé de fond en comble un outil familier, le laser LIBS. Un travail distingué par le jury de la 9e édition du Prix des ingénieurs de l'année (PIA) co-organisé par Industrie et Technologies et dont les retombées dépassent l'exploration martienne.

Beaucoup de stress avant un immense soulagement. C'est comme cela que Muriel Saccoccio décrit les instants qui ont précédé l'atterrissage de Curiosity sur Mars, le 6 août 2012. Celle qui a participé à l'élaboration de l'un des dix instruments de l'astromobile dans le cadre du programme Mars Science Laboratory (MSL) a assisté à l'événement en direct, depuis le Jet Propulsion Laboratory de la Nasa à Pasadena, aux États-Unis. « Pour certains, c'était un événement aussi important que le premier pas de l'homme sur la Lune en 1969. » Pour l'ingénieur du Cnes, il s'agissait surtout d'un aboutissement. Bien avant de fouler le sol de la planète rouge, le laser destiné à analyser les roches à distance, dont elle a piloté la conception, se préparait un bel avenir sur terre. Les spécialistes de la prospection minière ont en effet déjà manifesté leur intérêt pour cet outil miniaturisé et capable de résister aux contraintes extrêmes du vol et de l'atmosphère martienne.

L'INNOVATRICE : La « madame laser » du Cnes

Passionnée par l'optique et l'étude des lasers dès ses études, Muriel Saccoccio apprécie « leur aspect concret et les interactions qu'ils permettent avec la matière ». Elle rêve aussi depuis longtemps de travailler dans le spatial. Son embauche en tant qu'ingénieur au Cnes en 1996, après un bref passage à l'Onera, la propulse directement sur orbite. Au sein du programme Pharao, elle développe la source laser pour une horloge atomique d'une précision inédite, qui sera embarquée l'an prochain à bord de la station spatiale internationale. C'est pendant qu'elle contribue à ce programme qu'elle est approchée par l'astrophysicien Sylvestre Maurice, du Centre d'étude spatiale des rayonnements. Il souhaite transférer la technologie Libs, pour Laser-induced breakdown spectroscopy, à la planétologie. Grâce à ce procédé, qui analyse le spectre chimique de la matière soumise à un laser, les robots d'exploration pourraient s'épargner des déplacements en déterminant la composition des roches à plusieurs mètres de distance.

L'INNOVATION : Un laser prêt pour l'espace

Muriel Saccoccio planche sur le projet dès 2001. En 2004, quand la Nasa lance son appel à propositions pour la mission MSL, le prototype est déjà prêt. Sélectionné, ChemCam devient une priorité pour le Cnes, qui y investit près de 20 millions d'euros. Sylvestre Maurice est nommé responsable scientifique de l'instrument. Manque un chef de projet pour la partie technique. Toute désignée, Muriel Saccoccio hésite pourtant. « Je pensais qu'il était encore un peu tôt dans ma carrière pour ce genre de responsabilité. Des collègues m'ont demandé pourquoi je ne postulais pas et j'ai fini par réaliser que c'était une opportunité fantastique. Quand je suis enfin allée voir Sylvestre Maurice, il m'a dit « J'ai failli attendre ! »

Face à des contraintes fortes - le laser de ChemCam ne doit peser que 600 grammes pour 20 centimètres d'envergure - Muriel Saccoccio et la vingtaine de personnes qu'elle coordonne ont dû se montrer astucieux. « Le meilleur moyen d'avoir un système robuste est de le faire simple », résume-t-elle. Les lasers Libs utilisent un cristal qui implique une régulation thermique de l'instrument ? Il est remplacé par un cristal exotique, qui permet d'utiliser le laser sur une large plage de températures, de moins 40 à plus 40 degrés. Les lasers spatiaux défaillent parfois en l'absence d'oxygène ? Qu'à cela ne tienne, celui de ChemCam sera étanche et rempli d'air sous pression.

LE SUCCÈS : Bientôt des répliques terrestres

Dix ans : c'est le laps de temps communément admis pour la mise au point d'une nouvelle technologie spatiale. L'équipe de Muriel Saccoccio a abouti au modèle de vol en seulement trois ans et demi, et quatre ou cinq prototypes. Finalement repoussé de 2009 à 2011 du fait de difficultés techniques indépendantes du travail de l'équipe française, le voyage sur Mars n'est qu'une étape. ChemCam a en effet suscité l'intérêt bien avant les premiers tirs lasers du rover martien. « Nous avons eu des sollicitations variées dès 2008, notamment d'agences spatiales étrangères à la recherche d'options pour explorer d'autres astres ou planètes. Thales Optronique, qui a industrialisé le laser, a aussi été approché par différentes entreprises pour des applications terrestres », souligne la chef de projet. Une société australienne spécialisée dans la prospection minière a par exemple manifesté son intérêt. Le niveau de compacité et de robustesse du LIBS développé dans le cadre de Curiosity rend possible l'exploration d'environnements terrestres extrêmes, caractérisés par de fortes températures ou un haut niveau de radioactivité. Certes, le budget n'est pas celui de la Nasa. « Mais il n'y a pas non plus besoin d'un système aussi robuste que Curiosity, capable de résister aux vibrations du lancement, aux chocs de l'atterrissage et au fonctionnement pendant deux à cinq ans minimum sur Mars. » Après 10 000 tirs lasers, ChemCam promet quelques surprises concernant l'histoire de la planète rouge. Pour l'heure, un autre projet occupe Muriel Saccoccio : une nouvelle génération de spectromètre pour un satellite d'observation, terrestre celui-là.

UN OUTIL D'ANALYSE EN CONDITIONS EXTRÊMES

Utilisée de longue date en laboratoire, la technologie LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) repose sur l'analyse spectrale de la lumière émise par un matériau transformé en plasma par un laser. L'enjeu de son intégration sur le rover Curiosity a été de rendre ce laser plus compact et plus robuste en vue de son intégration dans l'instrument ChemCam, composé de deux parties : le laser, un télescope et une microcaméra situés dans la tête du robot, et trois spectromètres et de l'électronique localisés dans le corps du robot. Les efforts pour rendre l'outil résistant aux vibrations, aux radiations et aux écarts de température auront des retombées dans les environnements terrestres extrêmes.

MURIEL SACCOCCIO

Ingénieur au Cnes depuis 1996, Muriel Saccoccio a été formée à l'École normale supérieure de Lyon et à l'École nationale de l'aéronautique et de l'espace de Toulouse, avant de débuter sa carrière à l'Onera. Elle a développé la source laser pour deux programmes spatiaux : la mission Pharao de 1996 à 2005 et le programme Mars Science Laboratory de 2001 à 2011.

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