Sans doute parce qu’ils ont l’habitude des hivers rigoureux, les Finlandais savent comment réagir face au verglas et à la neige. L’engouement actuel en faveur de l’Arctique explique que le savoir-faire des Finlandais soit très demandé.
Si ces derniers passent l’hiver dans la pénombre et sous des températures glaciales, ils ont néanmoins appris à en tirer le meilleur parti. Tout le monde sait conduire une voiture sur une route verglacée, et les Finlandais savent mieux que quiconque comment tester les voitures dans des conditions arctiques. Grâce à la recherche fondamentale consacrée aux basses températures, la Finlande possède les connaissances et les infrastructures nécessaires pour élaborer des solutions à partir de la technologie quantique et de la nanotechnique.
1. Briser la glace dans l’Aalto Ice Tank
Photo: Adolfo Vera/l’Université Aalto
Dans la région métropolitaine d’Helsinki, il existe un écosystème pour technologies arctiques sous la forme de trois bassins d’eau séparés servant à réaliser des essais pour les brise-glaces et les structures situées dans l’océan Arctique. L’un d’entre eux, l’Aalto Ice Tank, se trouve dans les locaux du Département du génie mécanique de l’Université Aalto, à Espoo. Les bassins peuvent être utilisés tant par des universitaires que par des experts de l’industrie.
« Le bassin d’essais Aalto, qui a fait l’objet de grands travaux de rénovation en 2015 et 2016, est unique en Europe en raison de ses dimensions, et notamment de sa largeur. Le bassin d’eau de 40 mètres de large sur 40 mètres de long est équipé d’un dispositif de refroidissement et d’équipements lui permettant de reproduire une banquise en modèle réduit. Les grains fins de la glace sont obtenus à partir d’un procédé de pulvérisation », explique Jukka Tuhkuri, professeur en mécanique des solides à l’Université Aalto.
« Les modèles réduits des navires servant aux essais font généralement 5 à 6 mètres de long. La largeur du bassin permet d’étudier le braquage des vaisseaux dans la glace, mais aussi le point de rupture de la glace contre les larges structures offshore tels que les ports et les éoliennes marines fixées au fond marin. Vous pouvez tester des structures de l’océan Arctique en les reproduisant sous la forme de maquettes et en poussant la glace contre elles », explique Tuhkuri.
Les expériences habituellement réalisées dans le bassin d’une profondeur de 2,8 mètres incluent des essais de résistance, de propulsion et de manœuvres sur des maquettes de navires évoluant dans la glace, des essais de surcharge de glace sur les structures offshore, de même que des maquettes reproduisant des formations de glace naturelles comme les ondins.
Le professeur Tuhkuri est membre de l’équipe de recherche travaillant sur la Technologie de l’Arctique, l’un des groupes de recherche les plus éminents au monde dans ce domaine de spécialisation. En marge du bassin d’essais Aalto, le groupe réalise des expériences et des mesures sur site, notamment dans l’Antarctique, dans les eaux arctiques, à bord des navires et dans d’autres laboratoires.
2. Un banc d’essai arctique pour les véhicules
Photo: Markus Pentikäinen
Un nouveau centre d’évaluation conçu pour tester les véhicules sans chauffeur en conditions de froid a été ouvert à Muonio, à environ 200 kilomètres au nord du Cercle arctique. Ouverte à tous les constructeurs automobiles, la zone d’essai de 5 000 mètres carrés répond au nom de Lapland Proving Ground.
Muonio est l’une des villes les plus froides de Finlande, ce qui la rend idéale pour tester des véhicules dans des conditions arctiques extrêmes – froid mordant, neige, verglas et obscurité sont au programme.
Le terrain d’expérimentation offre 20 kilomètres de pistes d’essais différentes, près de 10 kilomètres de pistes verglacées sur le lac local, un immense atelier et des bureaux. Le site est également équipé de chambres froides qui peuvent recréer des températures inférieures à moins 45 degrés Celsius.
D’autres sites de recherche et de développement se situent à proximité du terrain d’expérimentation, dans le Centre de recherche de l’Arctique. Les installations du centre peuvent être utilisées par les unités de R&D, les universités et les fournisseurs de technologies ou de services qui réalisent des essais automobiles. Le Lapland Proving Ground fait partie du projet Aurora qui ambitionne de constituer un écosystème de renommée internationale en vue de réaliser des essais en conditions arctiques pour les systèmes de transport intelligents et la conduite automatisée en Laponie finlandaise.
3. Un record du monde des températures les plus basses
Photo: iStock
« Nombreux sont les phénomènes physiques qui apparaissent plus clairement à basses températures, là où le bruit thermique ne peut pas créer d’inférences. Le champ de la recherche scientifique qui se consacre à ces phénomènes est appelé physique des basses températures », explique le professeur d’Université Jukka Pekola. Il dirige le Centre d’expertise des phénomènes quantiques à basses températures de l’Université Aalto.
« Nos recherches portent sur la plage de températures proches du zéro absolu qui est de – 273,15 degrés Celsius. Les phénomènes quantiques comptent parmi les plus intéressants, notamment la supraconductivité, les superfluides et la nanoélectronique », confie-t-il.
Pekola et son équipe développent diverses techniques de réfrigération à des températures proches du zéro absolu.
« En 2000, notre laboratoire d’essais à basses températures a atteint le record mondial de basses températures de 0,000 000 000 1 Kelvin », explique-t-il.
En un sens, la physique des basses températures est une technologie au service de la connaissance, et les recherches qui sont menées dans ce laboratoire sont fondamentales. Autant d’éléments qui ne seraient possibles sans des applications pratiques.
« D’ici une dizaine voire une vingtaine d’années, alors que les ordinateurs quantiques ne seront peut-être pas encore nés, les simulateurs quantiques, eux, le seront. Ils serviront à simuler des molécules, et les applications pourront être utilisées, par exemple, dans le développement de nouveaux médicaments. »
Par Leena Koskenlaakso, Voici la FINLANDE Magazine 2017
