Nikon Primes : the 24mm f/2.8 AF

I've used this lens extensively in the past 20 years. It was permanently fitted on my FM2 when I was a photo reporter for a local newspaper. A wide angle like this one is very useful in many situations where you need to show all in one frame while you're involved in an interview, very close of what's happening. Like school teachers on strike surrounded by scores of yelling children, or people complaining about the poor condition of the small flat they rent.

At 2.8, it's relatively fast and still very comparable in size with the 50mm 1.8. Zooms that fast are quite chunky and heavy. And expensive as well. A prime is a different way of the zoom. Because you have to choose a focal length and stick to it for a while, it forces you to think beforehand about your point of view, what you mean to say about particular situations or people. It's like when you write an article, you need to choose an angle. A wide-angle means being close to the subject. A zoom is a more technical choice. Or is it laziness ?

So, how does that 24mm behave ? At full aperture, the image is not really at its best. Tiny details look a bit fuzzy but the situation doesn't worsen on the edges and the good contrast gives a general impression of a rather good image. Actually, it compares to the 50mm AIS at 2.8, which is not bad.

At f/4, the center gets better, with new details visible, sharper letters on the sticker and the map. But the edges are still in the mist.

At 5.6, the center is the sharpest this lens can give, almost on par with the 60mm at the same aperture. The edges are getting better, but still a bit soft.

At F/8, the image quality is high and rather even on the whole field.

I a nutshell, this lens gives a good image quality, is perfectly usable at full aperture but is no as appealing when you look at the edges.

If you rule out zooms, like I do, what other choice do you have ? Well, the 24mm 1.4 AF-S looks awesome. Extra fast, superb image quality (as far as I can say from reviews here and there), but it won't work properly on my FM2 (G is bad), and costs about 2000 €, about six times the price of the Nikkor 24mm f/2.8 AF. Not as dear as the 1.4, the Zeiss Distagon 25 mm f/2.8 with a ZF2 mount has merits and may be worth consideration.

Click on the images to see them full size.
24mm Center f/2.8 (full aperture)


24mm Center F/5.6


24mm edge f/2.8


24mm edge f/5.6


You may read my review about the 35mm AIS, to compare with an other wide angle:
35mm

And the 60mm f/2.8 to know about the test setup.
60mm

The 50 mm is often considered as the normal prime, with good reasons actually:
50mm

Héron à Paris

Les animaux sauvage à Paris ne sont pas très farouches. Ce héron vient assez souvent pêcher dans les bassins du Jardin des Plantes de Paris, sous l'oeil des passants. On trouve aussi des poules d'eau qui nichent à proximité.

Oiseaux de Paris

Paris n'est pas réputé pour sa faune sauvage. Peut-être à tort.
Le merle est pris au 300mm, à 20 mètres environ. Les canards au 24mm, à moins d'un mètre. L'image est recadrée.

Nikon primes : 35mm f/2

35mm may be the most interesting focal length for a prime. On an APS-C sensor, they are equivalent to a "normal" 50mm. On a full frame 24×36, they give a really nice perspective from within the action, near the people and a view of the larger scene at the same time. My preferred. At the moment, Nikon makes a 35mm 1.8 but it doesn't cover a full-frame or a film. The 35 mm 1.4G does, but this pretty large ultra-fast lens punches a 2000 € hole in your bank account. And both are G's devoid of an aperture ring. No way here to set the aperture on a F4 or FM/2/3a camera.
Why not a wide-angle zoom, then ? There are for sure plenty of them giving outstanding image quality. Yeah, but the affordable ones have too small an aperture. And the faster ones would cost me an arm.
So, i already know that i'll keep my 35mm F/2, because i need it work on a D3100 and a FM2. But how does it behave ?

The lens reviewed here is an AIS, manual focus. It's said to be optically inferior to the 35mm f/2 AF-D (see review on www.kenrockwell.com/nikon/35af.htm). Let's see by ourselves (clic on the pictures to enlarge).





At f/2, the definition is already good in a large centered spot. If small details are clearly defined, the general contrast is spoiled by a slight haze. On the edges, at 100% crop, the image is seriously blurred, and the small letters are unreadable.

At night, very bright spots display a halo, the coma flare. I was able to shoot some very nice images with this 35mm in such low light conditions, although they may not have been technically correct.

At f2.8, central definition and general contrast are getting better. On the edges, the trend is the same, but it doesn't catch up. The quality is still poor.






At f/4, the centre image is precise and neat and the edges still lagging far behind.

At 5.6, is this is it? Not quite. The image is chiseled in its centre, the edges are not too bad, but not really good either.

At f/8, at last, the image is evenly sharp.




I bought this lens used twenty years ago and still use it today. It is beautifully crafted, all glass and metal, etc. I knew there was softness with the diaphragm wide open. It was obvious on prints 30×20 cm or larger. The pixel gazing trial shows the extent of the issue and is rather disheartening. The yield of this 35mm is not accurate in the whole field unless you stop down the aperture to f/8. Nevertheless, i have to say, i shot my best pictures with this very lens. With an average resolution film, like the HP5 Plus, it was just fine. But with a modern digital sensor, like this 14 million pixels in a 24×16 pack, the old design shows all its cracks. Not that all old lenses are passe. My 50mm 1.8 AIS passed the same test with flying colors.

If you plan to buy a 35mm, well that's a brilliant idea! But you should avoid this one. The AF-S 1.8G seems a good choice, but limited to DX cameras. The extra stop of the 1.4G should appeal to pros only, whose needs are worth fifteen times the price of the 1.8. Personally, I'd go for the lightweight and inexpensive Nikkor AF-D at f/2. But for now, I keep my old "special effects" lens and try to do with its shortcomings.

Nikon primes : the 50mm 1.8 AIS

This lens has long been the standard fitted on every moderately priced SLR until the cheap zooms came in the picture in the 1980's. I'm not sure this is a boon for the amateur who doesn't need many focal length in a very compact set. While zooms are the best answer to this specific need, they loose in many other respects. The design of a 10x zoom weighting around 400 grams and cheaper than 300 € assume some compromise. Modern ones with aspheric and high refraction index lenses can display very good sharpness throughout the focal range but they are usually not as good on distortion and vignetting. More troublesome is their aperture restrained at about 5.6 at 50 mm. This makes them a second choice for portrait, where shallow depth of field is necessary to isolate a subject from a distracting or ugly background or make nice bokeh (out of focus blur) effects. And at f/5.6, the lens let pass through less than a tenth the light it would do at f/1.8. A brute fact that shouldn't be overlooked. Where 640 ISO would do with a normal prime, you'd need to pump the settings up to 6400 with the zoom, a level where many sensors show a huge amount of digital noise.

The 50mm AIS is essentially the same as the current AF model. Same internal layout, weight about 130 grams and around 100 € used. As a AIS, it commands a manual focus. On an entry-level DSLR like the 3100, it hasn't got the light metering. Some tries and errors or an independant light meter may be useful. The AF model hasn't this limitation.

Now, has it got defects that spoil these nice features ?

At 1.8, at the center, the smallest details are still distinct but not well detached from the background, due to the lack of general contrast. On the edge, the names printed on the map, while readable, seem to be covered by a slight haze. The ability to render small details is here, but subtle shades may be lost, especially in the edges or corners. At 2.8, contrast makes a leap ahead, with a better rendering of shades, and the yellowish haze has vanished. One stop further makes it better and at 5.6 the lens is at its peak, showing sharpness and contrast across the frame. The colored artifacts in the small letters make me think it exceeds the resolution of the sensor.

How to use it at best ?

Obviously, the 50 1.8 is not a its best at full aperture or f/2 where it displays a pretty low contrast. It's not the ideal setting to shoot at maps or other very detailed flat objects. In such case, and if light is low, try to stick to f/2.8 and slow down the shutter or add some ISO. Full aperture won't be much of a concern though for portraits where most of the frame is out of focus and the main subject near the center. In this case, where shallow depth of field is key, you can try first to get near the subject, at f/2.8. A shorter distance will be more effective to reduce depth of field than a larger aperture. Scenes in low light conditions require extra caution with f/1.8. Bright lights against a dark background show a visible halo pointing outwards the image, the infamous coma. This optical defect, common to most fast lenses devoid of aspheric element, is strongly reduced from 2.8 and onwards. If you can't avoid f/1.8, well that's life. Don't expect to make huge prints out of it. I guess an A5 would be fair enough though.

I hope this test will help people use this lens at its best and avoid the rare pitfalls. Every lens has its own lot of defects and those without optical ones are usually heavy and horribly expensive. This one is lightweight, very cheap and gives from 2.8 outstanding images, on par with the micro-Nikkor 60 2.8 AF.

Nikon primes match: the 60mm 2.8 AF

Whether it's the need to be reassured on one's own choice or the mere curiosity about what makes a good lens, reviews about SLR lenses flourish on the web and seem to draw much interest and endless debates. The problem with these reviews is the lack of a universal yardstick that could be understood by anybody without a degree in applied physics. I'm not really fond of these links to a 15 pages PDF file where MTF, lpmm, LW/PH are supposed to be fully explained. In the analog era, when 24×36 TMax or TP 2415 were the standard for high definition films, the problem was somewhat simpler. But with the advent of digital sensors it's an other story. How can you compare a lens tested on a D3 with an other mounted on a D3x with 12 M more pixels ? Or a DX (APS-C) versus a FX (nikon parlance for Full-Frame format) ? Well you may, if you read that bloody PDF.
An other option is to sieve bits of truth in the fierce debates between those who advocate the Nikkor 50mm 1.2 AIS as a stunningly sharp lens and others who say they prefer use a blur filter than shelling out 300 € for a used special effect lens.
My choice is the third option : taking pictures in a very similar situation and look at minute details. Some call it the pixel peeper way. In French, it's fly fucking.
Anyway, my attempt here will appeal to your subjectivity, and to your good sense. The match is between Nikon primes, amongst which the 24mm f2.8 AF, 35mm f2 AIS, 50mm f1.8 AIS or micro-Nikkor 60 f2.8 AF. With each of them I shot a still life with fine details and the same (or about) magnification. This means that a given subject should have the same size on the sensor whatever the focal length is. The result is judged with the naked eye, on 100% crops. The objects are put in line on a shelf, their respective distance to the camera may vary by a centimeter and light may change. The camera, a Nikon D3100 shooting RAW at 100 ISO, didn't.
Despite my lack of scientific ambition, I have to admit the setup of such a confrontation is quite tricky. Even with a heavy tripod the perfect focus was hard to achieve. Many attempts were needed, it took days, hence the slight changes of subject and light.

I started with the 60 mm. At full aperture, the tiny characters on the center (DX sensor) are quite readable. On the edge (not the corners), the small letters are not so. At 5.6, the center is even better and the edge just slightly behind.

The film pack is situated somewhere in between the very center and the edge. Click to enlarge and see by yourself.










This kind of lens designed for close-up photos or reproduction of flat subjects are supposed to render details and contrasts with high fidelity. Well it seems to be true on the edges provided you stop down the aperture to 5.6 and below.

Now let's compare with an other lens, the 50 mm 1.8 AIS.
(to be continued)
here:
http://mentrek.blogspot.com/2011/02/nikon-primes-50mm-18-ais.html

Matin sur Gassendi (La Lune, vue au télé)

Vue de Paris, la Lune. Prise avec un 300mm doublé (équivalent à 900mm en 24×36) au 1/80 sec, 100 ISO. C'est pas très net mais on voit bien les grands cratères (Tycho, Copernic) et, située entre les deux à l'ouest, la Mer des Humeurs où c'est le matin. C'est un cratère d'impact, bordé au nord par le cratère Gassendi, dont on perçoit le pic central.

Nouvel an chinois

Dans le 13 ème parisien, après les pluie, les lampions, les vitrines et les néons criards diffusent d'étranges couleurs.

Pour rendre les beaux dégradés sur l'asphalte, le capteur est limité à 400 ISO. À main levée, le temps de pose est de 1/25 ème de seconde environ, avec un 35 mm ouvert à f/2. À quoi servent les focales fixes ? À ça.

La mesure de lumière du Nikon 3100 ne fonctionne pas avec les objectifs AIS, elle est estimée à l'oeil. Le choix était de saturer les tons moyens, quitte à laisser une grande part de l'image dans la pénombre. Le capteur a une belle latitude d'exposition. Dans le fichier RAW, on trouvait assez d'information pour rendre une ambiance à la Nighthawks.

Wikileaks, un intermédiaire technique et juridique pour la presse

Le risque de renseigner la presse est d'autant plus élevé que les journalistes ne maîtrisent pas les technologies de protection contre les écoutes illégales (cf affaire Betencourt/Karachi). En travaillant avec les journaux établis, Wikileaks prend le rôle d'intermédiaire, endossant les aspects techniques et juridiques pour sécuriser les communications entre les sources et la presse. Là, on s'éloigne de l'idéologie de départ ("l'agence de renseignement du peuple") pour quelque chose de réalisable et d'intéressant.

Protecting journalist sources in a digital age

The need for secrecy to a journalist has been brought to the fore after three french media inquiring on the Woerth-Bettencourt state affair had been robbed in just two weeks. Laptops, GPS systems, hard drives and CD-ROM’s with data pertaining to this case have disappeared in a series of targeted burglaries. This is very bad news for the informants, and a deterrence toward those likely to hand over valuable information to the press. What can journalists do to keep confidence of the public and retain the ability to do their job in a digital age ? Let everybody know that they use state of the art techniques to protect their sources. This means that all their data, wherever they are stored, on drives or USB keys, are protected with some strong cryptography. Is it possible for non-technical people like the writers often are ? Yes. On many Linux systems, the installer displays options to use encrypted partitions. The simplest form is a cyphered /home partition, where personal data are stored. Problems may come from applications writing things elsewhere, like the /var or the /tmp directories. The swap partition may also leak some clues to nosey thefts equipped with proper recovery tools. The most secure solution is the encryption of the whole disk, but a small partition necessary to bootstrap the system. The drawback is the cost in CPU burden, as every disk write or read needs a bit of computing power. Laptops with double core can handle that but they may drain batteries fairly quickly when reading, copying or downloading many files.

How strong is an AES-128 bits key, a widely used standard for disk encryption ? Computer scientists refer this to as an NP-complete problem, meaning that there are no other (known) solution than to compute the 2128 possibilities to be sure. To give an idea of how huge this number is, Jon Callas, CTO, CSO of PGP Corp devised a nice fiction.

Imagine a computer that is the size of a grain of sand that can test keys against some encrypted data. Also imagine that it can test a key in the amount of time it takes light to cross it. Then consider a cluster of these computers, so many that if you covered the earth with them, they would cover the whole planet to the height of 1 meter. The cluster of computers would crack a 128-bit key on average in 1,000 years.

Read the article here:http://www.interesting-people.org/archives/interesting-people/200607/msg00058.html

I did again the math, just to be sure. If we take a sand made of cubic grains of 1 mm, which is rather coarse, but still sand, I found that the huge heap would verefie the whole key space in a bit more than 37 minutes. With a more realistic sand, say with round grains neatly packed, as they take 74% of the space and you can add more in the same volume, the solution is spit out in about 28 minutes. I guess that with such a computer, we could do more interesting things, even in a half hour. My result is somewhat different than Callas’ but doesn’t invalidate the point. The weakest link is not the algorithm, but the passphrase used to protect the key. It has to be long, 20 characters at least for a 128 bits key, almost random and at the same time easy to remember, because you don’t want to write it down. Callas points out that spy agencies use profiling and computing methods to infer it from names of relatives, loved ones, pets and important dates of life. So fellow journalists, don’t cut corners.

Lunchtime in Paris @ Desvouges

During a lunch I had with my friend Jérôme in September 2009, he told me about his plan to start a restaurant. I knew we’ll loose a good journalist, but will we find a good restaurateur ? Now, you understand I’m writing about a friend’s shop and that I’m not going to be objective, right ? I don’t pretend to, and you shouldn’t trust journalists who do. I’m not his associate, he didn’t serve the meal for free. I was invited by an other friend, but I won’t write her praises here. Jérôme named his restaurant after him, Desvouges, which could mean he’s not modest or shy. That’s the case, but I think he simply means here his cuisine is very personal. In an other post, I talked about a eatery in Mouffetard, where tourists are provided with tired and uninspired food, where the waiter could exchange the dishes while guests wouldn’t notice. Desvouges is a kind of an antithesis. “I don’t like much Bordeaux. So, you won’t find many on the wine list”. People who taste by themselves know that Bordeaux are often overrated and that great ones are ridiculously overpriced. Instead, you find at Desvouges a reasoned, rather narrow choice of Beaujolais (Morgon, Julienas), Bourgognes, Loire wines and wines from Languedoc. These ones have long had a bad reputation. But many small winemakers bet on quality in the last twenty years. In this sunny land with light soils, some wine artisans manage to grow full-bodied and though very subtle wines. Even the best ones are affordable. If it was for those who know little about wines but brands, such a personal wine list would be quite daring. Now you guess Desvouges is dedicated to habitue and curious people. The motto “Cuisine traditionnelle” should be understood as “inspired by traditional cuisine”. The Nem Toulousain I ordered that day couldn’t be less traditional, or maybe a mixture of south east Asia and south west France traditions ? This long delicacy is made of Toulouse sausage stuff defatted, kneaded with rosemary, sage, onion stewed in olive oil, wrapped in a rice sheet, like a Chinese roll, then lightly pan-fried, served with potatoes and a home-made ratatouille. The chef likes to tell about his recipes, it is part of his pleasure to host. I’m quite picky about food quality and meat in particular. I have to admit this Nem Toulousain was a treat. And the ratatouille was a rare delight. In restaurants, the greenery beside the meat of fish is too often overlooked if not despised. French fries or french beans, hastily defrosted, have not yet disappeared. At Desvouges, vegetables receives as much respect as the choice cut. My friend Gilda had raviolis stuffed with duck comfit she described almost as good as her mother’s cooking, a reference nothing can attain, I believe. My dessert, a creme brulee was a bit too sweet to my taste. Desserts are quite decent but don’t display the same spirit as the entrees or main courses. About the coffee, I had sort of an argument with Jérôme. Let’s say it’s unexciting. I’m intractable on coffee. A real bastard if you like. Menu changes quite often, so check on the site. The week after our visit, Jérôme proposed a pork and quince stew. The price, 20 € for a main course and dessert or entree, is worth the feast. Desvouges restaurant is not opened on week-ends.

6 rue des Fossés-saint-Marcel Paris

www.restaurantdesvouges.fr

Lunchtime in Paris @ La petite provence

Mouffetard street neighborhood is very appreciated by tourists, especially young Americans, probably attracted by the cheap hotels and the central location. Paris is a very dense city and once you are in the district itself, everything of interest is within an hour of walk. A pedestrian way to spare the price of a metro ticket. I wouldn’t include Mouffetard in the category of interest but at least its picturesque is genuine. The tramps sleeping off the pavement were here 55 years ago, before the tourists came, or so told me my dad. The restaurants in row date back the arrival of the visitors from the world, this we can infer from the food offered : Greek, Turk, Irish, Australian, Italian, Japanese, French... You guessed Paris is not France, but despite the real estate bubble there still are real Parisians, like my friend Jean, who invited me to La petite Provence, rue du Pot de Fer, in the vicinity of Mouffetard. Myself being from Provence cuisine, I was curious about this pretender. 10 € for entrée and main course or main course and dessert is not much but common place where competitors are waiting next door alongside takeaways with even cheaper offerings. In La petite Provence, the food itself is hardly provençal or anything from an identifiable origin. The Niçoise salad I ordered was yet another betrayal of a lost legend, too bland if I except the salt in the canned fish. And no olive oil ! The main course, fish as far as I can see from the video, was prepared in exactly the same manner as the escalope of my guest. Toasted potatoes, fried vegs and a sauce whose memory has faded since last Wednesday. Little art here, but a well-tested process to deliver calibrated dishes at a sustained rate to cater hungry folks walking back from the Eiffel Tower. I suspect the cook have a kitchen operator contract. Actually,we had a pleasant meal. After a morning carrying and mounting shelves from my apartment to Jean’s, this decent and invigorating food was welcome. The waiter was a nice guy, with a PhD in cytology and a lot a humor, waiting for a better job opportunity. At least, we had a conversation, but I hoped for a better food opportunity.

Riots in France, the context.

Public support for street marches and strikes in France may not be understood by some people here, let alone those who don’t live in this country and have missed the elements of the context that might explain.

Although the bill is being discussed at the national assembly and the senate, there is little suspense about the outcome. The minimum age of retirement will be pushed up from 60 to 62, and the age of pension at full rate from 65 to 67. In the french constitution, the parliament is a rather weak institution and recent modifications may have weakened it further. In the national assembly, the bill passed as debates were limited in time. In the senate, there were some negotiations with the centrist party that could lead to a brand new pension system based on personal accounts, comparable to this in Norway, but not before 2013. In the last years, several laws voted by the parliament were poorly written, proved difficult to enforce and some were later found unconstitutional and had to be partly modified. Nobody here waits an improved and more acceptable bill coming out of the legislative process. But what’s the problem with the bill in the first place ?

Today, the average which people retire is a bit more than 61. The reason is that you have to work for 41 years to get your pension, 42 in the coming years, a fact often overseen. The measures of the reform mean that those who started their working life before 18 won’t retire after 42 years. And those who stopped to raise a child, stayed unemployed for a long time, pursued long studies ... won’t have contributed enough at 62. What’s more, unemployment is widespread amongst the young of less than 25 or the seniors of more than 55. Many fear that the reform palms off the deficit from the pension system to the dole. We are all bound to die at work, seemed to say the marchers, if we find some.

Why such a crippled reform while most big unions or the opposition Socialiste party acknowledge the de facto end of pension at 60 ? (BTW, socialiste doesn’t mean socialist, as in USSR, but is more like liberal. They don’t like the word libéral, which means pro-big business, Corporate France and more or less conservative. Nicolas Sarkozy is libéral, ie conservative, get it ?) With a public debt towering at 80% and a huge deficit, the government had to do something quickly to keep its reputation as a borrower. The triple A rating and the low interest rates made to France were at stake. Following Greece’s fate was no option. The choice was between slashing public expenses, like George Osborne, the UK chancellor did with great courage, and facing possibly grim consequences on the economy, and putting up a quick and dirty scheme to save face. You could have guessed in advance they choose the latter.

Lazy frenchies ? I am certainly, but remember 2007, Sarkozy was elected with a slogan than proved very popular Travailler plus pour gagner plus, work more to earn more, not Yes week-end ! Now that we are in harder times, he refuses to cut the rebates offered to big tax payers after his election, the infamous (for its opponents) bouclier fiscal, the fiscal shield. Politics is also about symbols, and we may like it a bit too much.

Galilean moons

These five spots are planet Jupiter and its four biggest moons. On this picture, Jupiter is the brightest, surrounded by Io, Europa, Ganymede and Callisto, from the closest to the farthest (on the right of the image). They are called galilean moons after Galileo Galilei, the italian physicist and astronomer who observed them in 1610. His discovery of planets orbiting an object that wasn't Earth helped the paradigm shift from the ptolemaic world system. This picture was taken on October 22nd 2010 with a Nikon 3100 fitted with a 300 mm telelens and a doubler, aperture at f5.6, shutter at 1/8 sec and ISO at 3200.

Street demonstration in Paris against pension reform keep momentum

October 19, 2010, Paris. After weeks of confrontation between the unions and the government on the reform of the pension system, streets demonstrations show little if any sign of weakening. According to the police, whose figures are usually conservative, the total was 1.1 million protesters throughout the country, from 1.2 million on October 12. I followed a march from Place d’Italie to Invalides, a rather continuous flow of people, most of them industry workers and public services employees brought in by the unions (here the CGT), and many young people from high-school or university. The left-wing and marxist parties were here to pass their political ideas, vocal, but probably in tens each. The meeting point, the vast Invalides plaza was totally locked by the police so that I had to retrace my steps to get out of it. The protest was rather impressive, but peaceful. I didn’t see any burning cars or broken shop windows, only a street lamp lying on the ground in pieces. I even captured moments of joy and kindness with my camera.

La voiture à hydrogène en 2015 ?

Dans combien de temps pourra-t-on compter la voiture à hydrogène comme une des solutions aux problèmes de la voiture ? Une rencontre avec des chercheurs du CNRS autour de la projection d'un documentaire nous a donné quelques indices.

Les pistes de recherche portent sur plusieurs aspects du cycle "de l'éolienne à la roue", l'équivalent de "du puits à la roue" pour le pétrole. On peut d'abord améliorer le rendement de l'électrolyse, le craquage de l'eau en ses constituants (oxygène et hydrogène) avec de l'électricité, en travaillant à des pressions de l'ordre de 700 à 1000 bars. Aujourd'hui, en extrayant l'hydrogène à partir du méthane, on circule en voiture en émettant 50 % de moins de CO² qu'avec de l'essence. Mais l'idéal serait de se passer totalement d'une source émettrice de carbone, en accumulant sous forme d'énergie hydrogène l'électricité produite en excès par les éoliennes, le photo-voltaïque et les centrales nucléaires en période de faible consommation. Selon un chercheur, en une nuit, une centrale nucléaire pourrait produire 50 tonnes de H². Ce serait plus intéressant que de vendre le surplus de courant en Suisse, où l'on remonte des masses d'eau dans des réservoirs de montagne. L'électrolyse à haut rendement pourrait répondre en partie à la critique adressée aux énergies de flux décarbonnées, qu'elles sont intermittentes et incapables de suivre les besoins.

Autre voie où la recherche doit progresser pour que l'auto entre dans l'après-pétrole, l'utilisation mesurée du platine comme catalyseur dans la pile à combustible. On rappelle que la voiture à hydrogène est un véhicule électrique qui produit son courant à partir d'une pile à combustible (PAC). Celle-ci entretient une réaction électro-chimique inverse de l'électrolyse et combine l'hydrogène et l'oxygène de l'air en produisant du courant électrique et de l'eau. Mais la réaction doit être maintenue par un catalyseur, le platine, métal rare et cher. Une PAC dure aujourd'hui 2500 heures (100000 à 150000 km) et coûte 20000 €, avec 50 grammes de platine travaillé. En fin de vie, on peut en récupérer 50 %. Si le parc automobile était aujourd'hui équipé de PAC, on en aurait pour 15 ans de platine. Des chercheurs travaillent donc la question. Une équipe a multiplié par 35 à 50 l'utilisation du métal en le déposant en couches de quelques atomes sur les électrodes. Une autre met au point des catalyseurs calqués sur les mécanismes enzymatiques des algues. Mais il faudrait encore en multiplier l'efficacité par cent pour remplacer le platine. Enfin, le stockage de H² nécessite des progrès : la compression à 700 bars nécessite 30 % de l'energie que contient le combustible, plus encore pour la liquéfaction (à - 253 °C). Les recherches portent ici sur les hydrures, qui absorbent de grandes quantités de gaz sous des pressions de l'ordre de 10 bars seulement. Les hydrures actuels sont trop lourds mais les nanotubes de carbone sont des candidats prometteurs pour les remplacer.

Toujours selon ces chercheurs, les coûts de la voiture à hydrogène deviendraient acceptables à partir de 2015, à condition d'adapter aux conditions locales la distribution du gaz. Faire voyager un camion citerne de H² sur 300 km coûterait aussi cher que de produire le combustible transporté. Mais on pourrait aussi exploiter la partie fermentescible des ordures ménagères, lesquelles produiraient assez de H² pour alimenter cinq fois les bennes de ramassage. Une sorte de gestion locale de la production d'énergie.

À ma question "la voiture électrique (à accumulateurs) va-t-elle couper l'herbe sous les roues de la voiture à hydrogène ?" la réponse arrive, diplomatique mais un poil énervée, "c'est complémentaire". La PAC donne plus de puissance, même avec de basses températures, se recharge en quelques minutes. Pour les gros véhicules, c'est la seule solution électrique. En plus, les deux partagent tout l'aval de la chaîne de traction : moteurs, transmission, électronique de puissance ... Mais l'argument le plus déterminant à mon avis : "On va vers une électrification du transport individuel, pour limiter les émissions de polluants locaux et se débarrasser des énergies fossiles. Ce sera très dur. Sans mauvais jeu de mots, il faudra faire feu de tout bois, mettre en oeuvre plusieurs réponses, dont l'hydrogène."

Le moteur à explosion actuel semble condamné. Il ne passera que très difficilement les futures normes anti-pollution et moins bien encore les futurs chocs pétroliers. Avec les récents modèles électriques, les constructeurs se préparent à ce qui va suivre. Mais tout le monde n'est pas prêt, et préfère croire aux bons vieux miracles, fussent-ils "scientifiques". Dans la salle, une question :

- "Peut-on envisager la production d'hydrogène directement dans la voiture ?"

- "Oui, très bonne question, les techniques de réformage d'hydrocarbures évitent le problème de distribution de H² mais ramènent la dépendance aux fossiles".

- Non, avec de l'eau...

- Ah, mais alors c'est le retour de la voiture à eau ! Non, l'eau est le le déchet de la réaction de combustion de l'hydrogène. L'eau est très stable, on ne peut pas en extraire de l'énergie qui de toute façon ne s'y trouve pas.

L'anecdote parle à la fois de la faible diffusion de notions scientifiques simples et de l'incrédulité générale devant ce qui arrive, la fin du monde tel que nous l'avons connu. Un chercheur dit ça simplement: "En 2050, on ne boucle pas l'équation énergétique".

Sur les notions de base de de la chimie, il faut écouter la chronique de Philippe Meyer du 11 octobre 2010 sur France Culture: "l'enfer est-il exothermique ou endothermique ?" Je vous rassure, elle finit bien.

http://www.franceculture.com/emission-la-chronique-de-philippe-meyer-chronique-de-philippe-meyer-2010-10-11.html

Antimatière, exoplanètes, voyages interstellaires et quelques ordres de grandeur

Les space opera du dernier demi-siècle ont forgé une certaine vision de l'humanité dans ses relations avec l'univers qui n'a rien perdu de son éclat mais, dans le contexte actuel de révolution écologique, produit des effets d'optique assez déplaisants. Ces fictions populaires, de Star Trek à Star Wars, de Fondation aux Villes Nomades, sont nourries de concepts importés de la science comme l'antimatière ou les exoplanètes. Les robots d'Asimov ont un cerveau à positrons, l'anti-particule de l'électron, sans doute parce qu'un cerveau électronique eut été trop trivial. L'antimatière compose le carburant de l'Enterprise, le vaisseau de Star Trek, ainsi que la charge explosive de ses torpilles à photons. L'antimatière a été prédite par Dirac en 1928 et observée peu après. Une antiparticule a toutes les caractéristiques de sa symétrique sauf la charge électrique, qui est inversée. Lorsque les deux interagissent, c'est pour s'annihiler mutuellement. Toute la masse est convertie en énergie. Un demi-gramme d'antimatière lâché dans la nature (faite de matière) produirait 0,001 (kg) x c² (m/s), soit environ 90 000 milliards de Joules soit l'énergie contenue dans 2,3 millions de litres de pétrole ou encore 1,5 fois la bombe d'Hiroshima. À l'échelle de la particule, l'antimatière est le meilleur réservoir d'énergie possible. Aujourd'hui, on sait en fabriquer dans les accélérateurs de particules, comme le LHC du CERN, en Suisse.

Les exoplanètes sont des planètes appartenant à des systèmes stellaires différents du nôtre. Dans Star Wars, saga où d'ailleurs, notre système n'apparaît pas, elles servent de toile de fond colorées aux scènes, comme les décors escamotables des opérettes. Pandora, la belle planète bleue de Avatar, est un gros satellite d'une géante gazeuse qui gravite dans la zone habitable autour de Alpha du Centaure. Cette étoile existe. Elle ressemble beaucoup au Soleil et s'en trouve à 4 années-lumière ce qui en fait la deuxième étoile la plus proche. Posées comme hypothèse depuis Giordano Bruno, les exoplanètes ont quitté le domaine de la spéculation en 1995 et depuis, les astronomes en ont observé - détecté serait un terme plus juste - presque cinq cents. Récemment, on a annoncé la découverte d'une exoplanète un peu plus grosse que la Terre dans la zone habitable (là où la température n'exclut pas l'eau liquide) autour de l'étoile Gliese 581 à 20 années-lumières d'ici. Vingt années-lumières, puisque le diamètre de la galaxie est de 100000, c'est la porte à côté, non ?

C'est là où le mélange des genres, la hard science mixée à la fantasy, donne des résultats un peu dérangeants. Mélangez la belle exoplanète pas trop froide ni trop chaude avec quelques centaines de tonnes de positrons, placez les astronautes et leur biosphère portative dans la centrifugeuse, tournez pendant quelques siècles. Mettez le tout à chauffer sur un média thermostat 12, servez avec un coulis de forum ... Cette alien world cuisine vire parfois à la pantalonnade, quand on lit des commentaires dénués d'humour du genre Earth 2, practically next door !. Et même lorsque c'est le New-York Times qui s'y colle, avec une explication claire et rigoureuse des distances en jeu, on lit pourtant le commentaire suivant : On pourrait y aller, un jour. ( Là)

C'est bien de rêver. À condition de ne pas tout confondre. Alors, pour le réel, on sort la calculette. Alpha du Centaure, l'étoile la plus proche, autour de laquelle nous n'avons encore détecté aucune planète, est à 40 000 000 000 000 km. La porte à côté on vous avait dit. À la vitesse de la sonde la plus rapide, environ 20 km/s, il faudrait plus de 60000 ans. La vitesse d'une fusée dépend de deux choses, la vitesse de ce qu'elle éjecte derrière elle et le rapport entre la masse de l'engin avant et après la phase de propulsion. L'idéal est d'avoir une source d'énergie très concentrée et une masse à éjecter très importante par rapport à la charge utile du vaisseau. Cet idéal est réalisé par les avions, avec le kérosène comme énergie et les énormes masses d'air qui traversent les réacteurs au cours du voyage. Les avions eux mêmes sont limités par le principe de Tsiolkovsky énoncé plus haut, en ce sens qu'une partie du kérosène est brûlée simplement pour emporter le kérosène, et ce d'autant plus que dure le vol. Pour voyager dans l'espace, il faut aussi emporter la masse à éjecter et celle-ci s'oppose à l'accélération.

L'antimatière pourrait-elle simplifier le problème ? Quelques grammes sont un parfait concentré d'energie mais constituent une piètre masse d'éjection. Il faudrait se contenter d'accélérations très faibles et donc très longues. Sur le site de la NASA, des pages sont consacrées à des moteurs mixtes, avec l'AM comme source de chaleur et un gaz comme propulsif. On retombe sur l'os de la masse à emporter. Ces vaisseaux sont présentés par l'agence comme substitut aux fusées chimiques pour aller vers Mars en 45 jours au lieu de six mois. Pourraient-ils servir à des voyages interstellaires ?

Pour franchir 4 années-lumières en peu de temps, il faut s'approcher de la vitesse de la lumière. Les hadrons du LHC s'en approchent vraiment mais ce sont des particules extrèmement légères et néanmoins, l'énergie injectée dans la machine du CERN pourrait propulser un porte-avion à 20 km/h. Du point de vue du voyageur, tant qu'il y a de l'énergie et de l'accélération, la durée du voyage raccourcit. Du point de vue de la Terre, le vaisseau s'approche asymptotiquement de la limite que constitue la vitesse de la lumière. À 92% de celle-ci, sans compter le temps nécessaire à l'accélération (ni à la décélération), le voyage durerait 15 mois pour les terriens, presque 6 pour les éventuels habitants d'un tel vaisseau. On pourrait vaincre le temps. Mais le problème, c'est l'énergie. Un véhicule de 1000 tonnes aurait à cette vitesse une énergie cinétique de 1,394 10²⁴ Joules. Cette énergie est contenue dans 7750 tonnes d'antimatière (et autant de matière). Si l'antimatière ne pesait rien, c'est la quantité de carburant qu'il aurait fallu emporter. Mais l'AM pèse autant que sa soeur symétrique. Toujours à cause du principe de Tsiolkovsky, la nécessité d'accélérer le carburant lui-même, il en faudrait beaucoup plus. Pire, l'antimatière doit être stockée sans aucun contact avec la matière, sans quoi elle libère son énergie de façon incontrôlée. Bref, elle fait tout pêter. Anneaux magnétiques, lasers, condensats de Bose-Enstein, les rêveurs ont envisagé plusieurs solutions très hypothétiques et qui ajouteraient nécessairement beaucoup de masse à emporter. Mais imaginons que l'énergie soit communiquée de l'extérieur, par un laser poussant une voile photonique. Là, on est débarassé de Tsiolkovsky. Alors, combien ça fait 1,394 10²⁴ Joules ? En restant follement optimiste, avec un rendement de 50 % de l'énergie incidente en énergie utilisable, avec un panneau solaire du diamètre de la Terre dans l'espace au niveau de son orbite, il faudrait en gros 1500 ans. Ah, et si on veut freiner le vaisseau à l'arrivée, on multiplie par deux, ça va sans dire.

Et si on allait bien moins vite, un voyage de plusieurs siècles, avec un vaisseau genre arche de Noé ? On a tous vu ces jolis dessins de petites biosphères enfermées dans un tore en rotation pour simuler une gravité, avec des arbres, des oiseaux et des lacs pour garder le moral. À l'énergie très considérable pour accélérer tout ce petit monde (un million de tonnes, dix millions ?), il faudrait ajouter celle pour faire vivre les organismes vivants. Même en recyclant l'eau et les minéraux à 100%, il faut de l'énergie et d'autant plus que le vaisseau est lent. Pour les 10000 personnes du voyage (beaucoup moins et on aurait un manque de diversité et une société ennuyeuse), à 2000 kcal par jour pendant 4000 ans (à 300 km/s de moyenne vers Alpha du Centaure), il faudrait 12,264 10¹³ Joules (et là encore en négligeant toutes les pertes), soit l'énergie contenue dans 1,3 grammes d'antimatière ! On touche au but alors ? Minute. Sur le site du CERN, on indique avoir fabriqué quelques milliards d'atomes d'anti-hydrogène ... et qu'il en faudrait 10¹⁸ fois plus (un milliard de milliards de fois plus, quoi !) pour gonfler un ballon d'enfant.

Les grecs ne croyaient pas vraiment à leurs mythes (Paul Veynes: Les Grecs ont-ils cru à leurs mythes ? Essai sur l'imagination constituante, Seuil, 1983). Nous aussi, nous devrions garder les nôtres à la juste distance. D'ailleurs, pour le rêve, on peut toujours relire James Blish, Aux Hommes, les étoiles. Et aussi Dylan Thomas.

Et la mort n'aura plus d'empire
L'homme mort nu ne fera plus qu'un
Avec l'homme dans le vent d'ouest sous la lune
Une fois que leurs os auront été lavés et blanchis
Et que ces os lavés et blanchis auront disparu
Ils auront des étoiles au coude et au pied...