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30 ans de clarté stellaire

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30 ans de clarté stellaire

L’astronaute F. Story Musgrave dans la soute de la navette spatiale Endeavour alors que les panneaux solaires du télescope spatial Hubble sont déployés lors de la dernière sortie dans l’espace de la mission 1. Crédit : NASA

La mission de la navette spatiale Endeavour de 1993 a réussi à réparer le système Le télescope spatial HubbleCorriger sa vision défectueuse et réaliser une grande réussite pour elle NASA. Cette mission a démontré la faisabilité de réparations spatiales complexes et a eu des effets durables sur l’exploration spatiale future.

Avant l’aube du 2 décembre 1993, la navette spatiale Endeavour a décollé du centre spatial Kennedy en Floride pour une mission cruciale visant à réparer le télescope spatial Hubble de la NASA.

Hubble est conçu pour être maintenu dans l’espace avec des composants dans lesquels les astronautes peuvent entrer et sortir. Mais avant le lancement, personne ne s’attendait à ce que la première mission du service soit aussi urgente.

Depuis trois ans, Hubble est au centre des bandes dessinées et des dessins animés de fin de soirée : le télescope qui ne voit pas droit. Depuis son déploiement en 1990, le télescope renvoie vers la Terre des images floues, résultat d’un défaut de forme de son miroir primaire. Bien que le miroir ne fasse qu’un cinquième de la largeur d’un cheveu humain, l’erreur a eu de graves conséquences : la lumière du miroir n’était pas focalisée correctement. Même si les images étaient encore meilleures que celles prises depuis la Terre et que la science était encore possible, leur qualité n’était pas celle attendue par le scientifique.

« Le sentiment que vous aviez était que tout le monde envisageait l’entretien et la réparation du télescope spatial Hubble comme mission qui pourrait prouver la valeur de la NASA… Il y avait cette concentration et cette pression globales sur le succès de cette mission. »
Richard Covey, astronaute lors de la première mission du service

Mission de service 1 C’était la solution. À bord de la navette se trouvaient la caméra planétaire à grand champ 2 (WFPC2) et le remplacement coaxial du télescope spatial optique correcteur (COSTAR), ainsi que d’autres composants importants de la mise à niveau du télescope. WFPC2, responsable des images optiquement impressionnantes du télescope, avait une optique corrective intégrée pour compenser le défaut du miroir et remplacera la caméra grand champ/caméra planétaire avec laquelle Hubble a été lancé. COSTAR était un composant de la taille d’un réfrigérateur contenant une constellation de miroirs, certains seulement de la taille d’un nickel américain, destinés à corriger et rediriger la lumière vers les caméras et autres spectromètres du télescope.

Sortie dans l'espace de la mission d'entretien Hubble 1 de l'astronaute Katherine C. Thornton

L’astronaute Catherine C. Thornton détient un instrument pour effectuer des tâches de mission de maintenance sur le télescope spatial Hubble lors de la quatrième sortie dans l’espace de la mission de maintenance 1. Crédit image : NASA

L’équipage de la navette, composé de sept astronautes, savait que le sort de Hubble ne reposait pas seulement sur leurs épaules, mais aussi sur la perception du public de la NASA et de son programme spatial.

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« Si la solution Hubble échoue, nous pourrions abandonner la science spatiale dans un avenir proche », a déclaré John Bahcall, le regretté astrophysicien qui a défendu le télescope et membre du groupe de travail scientifique, a déclaré au New York Times en 1993.


Crédit : Centre de vol spatial Goddard de la NASA ; Productrice principale : Grace Wickert

Le 2 décembre 2023, la NASA célébrera le 30e anniversaire de la mission de maintenance 1 et son succès à faire de Hubble l’un des plus grands triomphes de la NASA : un brillant exemple de l’ingéniosité humaine face à l’adversité.

Au cours de l’une des sorties dans l’espace les plus complexes jamais réalisées, les astronautes ont mené cinq activités extravéhiculaires, totalisant plus de 35 heures. Ils ont retiré le photomètre à grande vitesse pour ajouter COSTAR et ont remplacé la caméra grand champ/planétaire d’origine par la caméra grand champ et la caméra planétaire 2. Ils ont également installé d’autres composants importants pour mettre à niveau le télescope.

Mission de service 1 équipage

L’équipage de la mission de service 1 pose pour une photo à bord de la navette spatiale. Au premier rang, de gauche à droite, le scientifique suisse Claude Nicolet, spécialiste de la mission ; Kenneth D. Bowersox, pilote ; Et Richard O. Kofi, commandant de mission. Au dernier rang se trouvent les astronautes de ce vol : F. Story Musgrave, commandant de la charge utile ; Jeffrey A. Hoffman, spécialiste de mission ; Catherine D. Thornton, spécialiste de mission ; et Thomas D. Akers, spécialiste de mission. Crédit : NASA

Le 18 décembre 1993, à 1 heure du matin, environ une semaine après la fin de la mission, les astronomes se sont rassemblés autour des ordinateurs du Space Telescope Science Institute de Baltimore pour observer la première nouvelle image du télescope : une étoile brillante et nette dans l’image. Sans les effets de flou du miroir défectueux de Hubble. Les nouvelles images étaient si radicalement différentes que, bien que le télescope ait eu besoin d’environ 13 semaines pour s’ajuster pour atteindre toutes ses capacités, la NASA l’a lancé plus tôt. « Le problème a été résolu au-delà de nos attentes les plus folles », a déclaré Ed Weiler, scientifique en chef de Hubble pendant SM1, lors d’une conférence de presse en janvier 1994.

« L’expression sur les visages des gens lorsque cette photo est sortie était vieille [cathode ray] Télévision à tube. Cela a pris du temps à se construire, mais c’est devenu de plus en plus clair. « Tout le monde se met à crier. »
Ed Weiler, scientifique en chef de Hubble pendant SM1

Galaxie spirale M100 WFPC WFPC2

Les images de la galaxie spirale M100 montrent l’amélioration de la vue de Hubble entre la caméra planétaire à grand champ et son instrument de remplacement, la caméra planétaire à grand champ 2. Source : NASA, STScI

La sénatrice Barbara Mikulski du Maryland, qui a fermement défendu Hubble, a été la première à montrer au public les nouvelles images lors d’une conférence de presse le 13 janvier. « Je suis heureuse d’annoncer aujourd’hui qu’après son lancement en 1990 et quelques déceptions précédentes, le problème de Hubble est résolu », a-t-elle déclaré.

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Bien que l’on se souvienne surtout de la mission de service 1 pour avoir résolu la vision floue de Hubble, elle a accompli une multitude de tâches supplémentaires qui ont contribué à transformer le télescope en la centrale astronomique qu’il reste aujourd’hui.

Barbara Mikulski avant et après sa co-vedette

La sénatrice Barbara Mikulski montre une photo montrant la différence entre une image de l’étoile prise avant l’installation de COSTAR et la même étoile après la mission de service 1 lors de la conférence de presse du 13 janvier 1993 déclarant la mission réussie. Crédit : NASA

Au moment du lancement de Service Mission 1, les gyroscopes du télescope – des équipements délicats nécessaires pour pointer et diriger Hubble – avaient déjà mal fonctionné. Trois des six gyroscopes, ou gyroscopes, à bord de Hubble ont mal fonctionné. Les trois autres – normalement conservés comme sauvegardes – étaient opérationnels, le minimum requis pour que Hubble continue à collecter des données scientifiques. Les astronautes ont remplacé quatre gyroscopes, une réparation qui contribuera au bon fonctionnement du télescope pendant plusieurs années.

Au début du temps de Hubble en orbite, la NASA a découvert que les panneaux solaires du télescope se dilataient et se contractaient excessivement dans l’alternance de chaleur et de froid de l’espace lorsque le télescope entrait et sortait de la lumière du soleil, les faisant osciller. Cela a obligé les ingénieurs à utiliser la puissance de calcul de Hubble pour compenser la « gigue » et réduire le temps d’observation. Les astronautes ont remplacé les panneaux solaires de Hubble par de nouvelles versions réduisant la gigue naturelle à des niveaux acceptables.

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Les astronautes ont également réalisé une amélioration dont l’importance vitale est devenue évidente un an plus tard : moderniser l’ordinateur de vol de Hubble avec un coprocesseur et la mémoire associée. Quelques semaines seulement avant l’impact de la comète en décomposition Shoemaker-Levy 9 Jupiter En 1994, Hubble est entré dans un « mode sans échec » de protection en raison d’un problème avec le module de mémoire de l’ordinateur principal. Les ingénieurs ont pu utiliser la mémoire du coprocesseur pour résoudre le problème et capturer des images époustouflantes de la géante gazeuse exposée aux fragments de comète.


En juillet 1994, le télescope spatial Hubble était sur le point d’utiliser ses optiques nouvellement installées pour observer l’un des événements astronomiques les plus impressionnants du siècle : 21 fragments de la comète Shoemaker-Levy 9 impactant Jupiter. Mais ces observations n’ont presque jamais eu lieu. Source : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

L’impact de la Service Mission 1 a eu un écho bien au-delà de Hubble. La mission était une démonstration des tâches qui peuvent être accomplies dans l’espace, prouvant ainsi la capacité de l’humanité à effectuer des travaux très complexes en orbite. Il s’appuiera sur les enseignements tirés de la formation sur Hubble et des mêmes travaux de maintenance sur d’autres missions d’astronautes, y compris les quatre visites de service ultérieures sur Hubble entre 1997 et 2009. Ces missions supplémentaires permettront à Hubble d’installer de nouveaux instruments avancés, de réparer les instruments scientifiques existants et de remplacer des instruments clés, gardant ainsi Hubble à l’avant-garde de l’exploration astrophysique.

En outre, les leçons tirées de la Mission de Service 1 ont servi de force directrice pour l’action. Station spatiale internationale, et pour les missions qui n’ont pas encore eu lieu. « Une grande partie des connaissances développées là-bas ont été directement transférées à la construction de la Station spatiale internationale et seront transférées dans ce que nous faisons. [the future orbiting lunar space station] « Ce sera la passerelle un jour », a déclaré Kenneth Bowersox, administrateur associé de la direction des missions des opérations spatiales de la NASA, qui était également astronaute sur la mission de service 1. « Cela s’appliquera aux choses que nous faisons sur la Lune et dans l’espace lointain, Mars Et au-delà. Tout est lié. »

Pour célébrer la mission de maintenance 1, la NASA publie un Série de vidéos Au cours des deux semaines suivantes, le film présente des acteurs clés (astronautes, scientifiques, ingénieurs et autres) qui réfléchissent aux luttes et aux triomphes de cette époque, ainsi qu’à l’impact émotionnel et personnel que Hubble et SM1 ont eu sur leur vie.

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Une étude réalisée en Oregon a révélé que les baleines grises de la côte du Pacifique sont devenues 13 % plus petites au cours des 20 à 30 dernières années.

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Les baleines grises qui passent l’été à se nourrir dans les eaux peu profondes au large de la côte nord-ouest du Pacifique ont connu une diminution significative de leur longueur depuis 2000 environ, selon une nouvelle étude de l’Université d’État de l’Oregon.

Selon les chercheurs, la taille plus petite pourrait avoir de graves conséquences sur la santé et le succès reproductif des baleines affectées, et également sonner l’alarme sur l’état du réseau trophique dans lequel elles coexistent.

« Cela pourrait être un signe avant-coureur indiquant que l’abondance de ce groupe d’animaux commence à décliner ou n’est pas en bonne santé », a déclaré KC Perlich, co-auteur de l’étude et professeur adjoint au Marine Mammal Institute de l’Ohio State University à Newport. « Les baleines sont les gardiennes de l’écosystème, donc si les populations de baleines ne se portent pas bien, cela pourrait nous en apprendre beaucoup sur l’environnement lui-même. »

L’étude, publiée dans la revue Global Change Biology, a porté sur le Pacific Coast Feeding Group (PCFG), un petit sous-groupe d’environ 200 baleines grises au sein du plus grand groupe du Pacifique Nord-Est (ENP) d’environ 14 500 baleines. Cette sous-population reste plus près des côtes de l’Oregon, se nourrissant dans les eaux moins profondes et plus chaudes des mers arctiques, où la majeure partie de la population de baleines grises passe la majeure partie de l’année.

Des études récentes menées par l’Ohio State University ont montré que les baleines de cette sous-population sont plus petites et dans une condition physique généralement pire que celles de leurs homologues ENP. L’étude actuelle révèle qu’ils ont diminué au cours des dernières décennies.

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Le laboratoire d’écologie géospatiale de la mégafaune marine (GEMM) du Marine Mammal Institute étudie ce sous-groupe de baleines grises depuis 2016, notamment en faisant voler des drones au-dessus des baleines pour mesurer leur taille. À l’aide d’images de 2016 à 2022 de 130 baleines individuelles d’âges connus ou estimés, les chercheurs ont déterminé qu’une baleine grise adulte née en 2020 devrait atteindre une longueur de corps adulte de 1,65 mètres (environ 5 pieds 5 pouces), soit plus courte que une baleine grise née avant 2000. Pour les baleines grises PCFG qui atteignent 38 à 41 pieds de longueur à pleine maturité, cela représente une perte de plus de 13 % de leur longueur totale.

Si la même tendance se produisait chez les humains, la taille moyenne d’une femme américaine passerait de 5 pieds 4 pouces à 4 pieds 8 pouces en 20 ans.

« En général, la taille est cruciale pour les animaux », a déclaré Enrico Perrotta, auteur principal de l’étude et chercheur à l’Université de St. Andrews en Écosse. « Cela affecte leur comportement, leur physiologie et leur histoire de vie, et a des effets en cascade sur les animaux et sur la société dont ils font partie. »

Les jeunes baleineaux en âge de sevrage pourraient ne pas être en mesure de gérer l’incertitude liée au fait de devenir indépendant, ce qui peut affecter les taux de survie, a déclaré Perrotta.

Pour les baleines grises adultes, l’une des plus grandes préoccupations est le succès de la reproduction.

« Comme ces baleines sont plus petites, des questions se posent quant à leur efficacité à stocker et à allouer l’énergie nécessaire à leur croissance et à maintenir leur santé. Plus important encore, sont-elles capables de fournir suffisamment d’énergie pour se reproduire et maintenir la croissance de la population ? » « , a déclaré Berlic.

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Les cicatrices que les baleines PCFG souffrent des collisions avec des bateaux et des enchevêtrements dans les engins de pêche font également craindre à l’équipe que leur taille corporelle plus petite combinée à leurs réserves d’énergie inférieures puissent rendre les baleines moins résistantes aux blessures.

L’étude a également examiné les modèles de l’environnement océanique qui régulent probablement la disponibilité de nourriture pour ces baleines grises au large de la côte Pacifique en suivant les cycles de « remontée d’eau » et de « relaxation » dans l’océan. Le courant de l’eau qui coule balaye les nutriments des zones profondes vers les zones peu profondes, tandis que des périodes de relaxation permettent ensuite à ces nutriments de rester dans des zones peu profondes où la lumière permet au plancton et à d’autres petits organismes de se développer, y compris les proies des baleines grises.

« Sans un équilibre entre la montée des eaux du fond et leur relâchement, l’écosystème pourrait ne pas être en mesure de produire suffisamment de proies pour supporter la grande taille de ces baleines grises », a déclaré le co-auteur Lee Torres, professeur agrégé et directeur du laboratoire GEMM. à l’Université d’État de l’Ohio.

Perrotta a déclaré que les données montrent que la taille des baleines a diminué en conjonction avec des changements dans l’équilibre entre la montée et la détente des eaux de fond.

« Nous n’avons pas examiné spécifiquement comment le changement climatique affecte ces tendances, mais nous savons de manière générale que le changement climatique affecte l’océanographie du nord-est du Pacifique à travers des changements dans la configuration des vents et la température de l’eau », a-t-il déclaré. « Ces facteurs et d’autres affectent la dynamique des fluctuations et des relâchements dans la région. »

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Maintenant qu’ils savent que la taille du corps des baleines grises PCFG est en déclin, les chercheurs affirment se poser de nombreuses nouvelles questions sur les conséquences ultimes de ce déclin et les facteurs qui pourraient y contribuer.

« Nous entamons notre neuvième saison sur le terrain pour étudier le sous-groupe PCFG », a déclaré Perlich. « Il s’agit d’un ensemble de données puissant qui nous permet de détecter les changements dans l’état corporel chaque année. Nous examinons donc maintenant les facteurs environnementaux de ces changements. »

Les autres co-auteurs de l’article sont Lisa Hildebrand, Clara Byrd et Alejandro Ajo de l’Ohio State University, ainsi que Leslie New de l’Ursinus College en Pennsylvanie.

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La formation par simulation basée sur l’IA améliore les performances humaines dans les exosquelettes robotiques

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Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord ont démontré une nouvelle méthode qui exploite l’intelligence artificielle (IA) et les simulations informatiques pour entraîner des exosquelettes robotiques afin d’aider de manière indépendante les utilisateurs à économiser de l’énergie lorsqu’ils marchent, courent et montent les escaliers.

« Ce travail propose et démontre un nouveau cadre d’apprentissage automatique qui comble le fossé entre la simulation et la réalité pour contrôler de manière autonome des robots portables afin d’améliorer la mobilité et la santé des humains », explique Hao Su, auteur correspondant d’un article sur les travaux qui seront publiés. Le 12 juin dans le magazine nature.

« Les exosquelettes ont un énorme potentiel pour améliorer les performances des locomotives humaines », déclare Su, professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à l’Université d’État de Caroline du Nord. « Cependant, leur développement et leur déploiement à grande échelle sont limités par de longues exigences en matière de tests humains et par des lois sur la surveillance manuelle.

« L’idée de base ici est que l’IA incorporée dans l’exosquelette portable apprend à aider les gens à marcher, courir ou grimper dans une simulation informatique, sans nécessiter aucune expérience », explique Su.

Plus précisément, les chercheurs se sont concentrés sur l’amélioration du contrôle autonome dans les systèmes d’IA incorporés, c’est-à-dire les systèmes dans lesquels le logiciel d’IA est intégré à la technologie des robots physiques. Ce travail visait à enseigner aux exosquelettes robotiques comment aider les personnes en bonne santé à effectuer divers mouvements. En règle générale, les utilisateurs doivent passer des heures à « entraîner » l’exosquelette afin que la technologie sache quelle force est nécessaire – et quand appliquer cette force – pour aider les utilisateurs à marcher, courir ou monter les escaliers. La nouvelle méthode permet aux utilisateurs de profiter immédiatement des exosquelettes.

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« Ce travail fait de la science-fiction une réalité, permettant aux gens de dépenser moins d’énergie tout en effectuant diverses tâches », explique Su.

« Nous avons développé une méthode pour former et contrôler des robots portables qui profitent directement aux humains », explique Xuzhen Lu, premier auteur de l’article et ancien chercheur postdoctoral à NC State. Luo est maintenant professeur adjoint à l’Université aéronautique Embry-Riddle.

Par exemple, lors de tests sur des humains, les chercheurs ont découvert que les participants à l’étude utilisaient 24,3 % d’énergie métabolique en moins lorsqu’ils marchaient avec un exosquelette robotique que lorsqu’ils marchaient sans exosquelette. Les participants ont utilisé 13,1 % d’énergie en moins lorsqu’ils couraient dans l’exosquelette et 15,4 % d’énergie en moins lorsqu’ils montaient les escaliers.

« Il est important de noter que ces réductions de puissance comparent les performances de l’exosquelette robotique à celles d’un utilisateur ne portant pas l’exosquelette », explique Su. « Cela signifie qu’il s’agit d’une mesure réelle de la quantité d’énergie économisée par l’exosquelette. »

Bien que cette étude se soit concentrée sur le travail des chercheurs auprès de personnes en bonne santé, la nouvelle méthode s’applique également aux applications d’exosquelettes robotiques visant à aider les personnes à mobilité réduite.

« Notre cadre peut offrir une stratégie généralisable et évolutive pour le développement rapide et l’adoption généralisée d’une variété de robots d’assistance pour les personnes en bonne santé et à mobilité réduite », explique Su.

« Nous en sommes aux premiers stades de tests des performances de la nouvelle méthode sur des exosquelettes robotiques utilisés par des personnes âgées et des personnes souffrant de troubles neurologiques, tels que la paralysie cérébrale. Nous souhaitons également explorer comment cette méthode peut améliorer les performances des dispositifs prothétiques robotiques. pour la population amputée.

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Cette recherche a été menée avec le soutien de la National Science Foundation sous les prix n° 1944655 et 2026622 ; Institut national de recherche sur le handicap, la vie indépendante et la réadaptation, dans le cadre de la bourse 90DPGE0019 et de la bourse de recherche suisse SFGE22000372 ; et les National Institutes of Health, sous le prix 1R01EB035404.

Shuzhen Luo et Hao Su sont co-inventeurs de la propriété intellectuelle liée au contrôleur évoquée dans ce travail. Su est également co-fondateur et détient un intérêt financier dans Picasso Intelligence, LLC, qui développe des exosquelettes.

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La NASA et Boeing évaluent les effets potentiels des fuites d’hélium sur le Starliner

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La NASA et Boeing évaluent les effets potentiels des fuites d’hélium sur le Starliner

La capsule Starliner de Boeing poursuit une inspection approfondie lors de sa toute première mission d’astronaute.

Starliner a été lancé le 5 juin, transportant les astronautes de la NASA Butch Wilmore et Sonny Williams vers la Station spatiale internationale (ISS) pour une croisière connue sous le nom de Crew Flight Test (CFT).

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