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Une nouvelle technologie pourrait accélérer la voie vers les carburants solaires sans carbone du futur
Des scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) ont démontré une nouvelle technique, similaire à un processus métabolique trouvé chez certaines bactéries, pour convertir le dioxyde de carbone (CO).2) en acétate liquide, un ingrédient clé dans la production de « lumière solaire liquide » ou combustible solaire par photosynthèse artificielle.
La nouvelle approche, rapportée dans stimuler la naturepeut aider à développer des alternatives neutres en carbone aux combustibles fossiles liés au réchauffement climatique et au changement climatique.
Ce travail est également la première démonstration d’un dispositif qui imite la façon dont ces bactéries synthétisent naturellement l’acétate à partir d’électrons et de dioxyde de carbone.2.
a déclaré l’auteur principal Beidong Yang, qui détient les titres de scientifique principal de la faculté du département de science des matériaux du laboratoire de Berkeley et de professeur de chimie et de science et génie des matériaux à l’UC Berkeley. « Tout ce que nous faisons dans mon laboratoire consiste à convertir le dioxyde de carbone2 Dans des produits bienfaisants inspirés de la nature. en termes d’atténuation du dioxyde de carbone2 les émissions et la lutte contre le changement climatique, cela fait partie de la solution. »
Depuis des décennies, les chercheurs savent qu’une voie métabolique chez certaines bactéries leur permet de digérer les électrons et le dioxyde de carbone2 pour produire de l’acétate, qui est une réaction pilotée par les électrons. Le chemin décompose le dioxyde de carbone2 molécules en deux groupes chimiques différents ou « asymétriques »: un groupe carbonyle (CO) ou un groupe méthyle (CH3). Les enzymes de cette voie de réaction activent le carbone dans le CO et le CH3 pour lier ou « coupler », ce qui conduit ensuite à une autre réaction catalytique aboutissant à l’acétate comme produit final.
Les chercheurs dans le domaine de la photosynthèse artificielle voulaient développer des dispositifs qui imitent la chimie de la voie – appelée couplage asymétrique carbone-carbone – mais trouver des électrocatalyseurs artificiels qui fonctionnent aussi efficacement que les catalyseurs enzymatiques naturels des bactéries a été un défi.
« Mais nous avons pensé que si ces micro-organismes pouvaient faire cela, alors on devrait pouvoir imiter leur composition chimique en laboratoire », a déclaré Yang.
Développement de la photosynthèse artificielle à partir de cuivre avide de carbone
Le talent du cuivre pour convertir le carbone en de nombreux produits utiles a été découvert pour la première fois dans les années 1970. Sur la base de ces études antérieures, Yang et son équipe ont conclu que les dispositifs photosynthétiques artificiels équipés d’un catalyseur au cuivre devraient être capables de convertir le dioxyde de carbone.2 et l’eau en groupes méthyle et carbonyle, puis convertir ces produits en acétates. Ainsi, dans une expérience, Yang et son équipe ont conçu un prototype d’appareil avec une surface en cuivre ; Ensuite, ils ont exposé la surface du cuivre à de l’iodure de méthyle liquide (CH3I) et du gaz carbonique, et appliqué une polarisation électrique au système.
Les chercheurs ont émis l’hypothèse que le dioxyde de carbone collerait à la surface du cuivre, entraînant le couplage asymétrique du dioxyde de carbone et du méthane.3 Kits pour la production d’acétate. CH marqué isotope3Il a été utilisé dans des expériences pour suivre le cours de la réaction et les produits finaux. (Un isotope est un atome qui a plus ou moins de neutrons (particules non chargées) dans son noyau que les autres atomes de l’élément.)
Et ils avaient raison. Des expériences analytiques chimiques menées dans le laboratoire de Yang à l’Université de Berkeley ont révélé que le couplage au cuivre des groupes carbonyle et méthyle donne non seulement de l’acétate, mais d’autres liquides précieux, notamment l’éthanol et l’acétone. Le traçage des isotopes a permis aux chercheurs de confirmer que l’acétate s’était formé par la combinaison de CO et de CH3.
Dans une autre expérience, les chercheurs ont fabriqué un matériau ultrafin à partir d’une solution de nanoparticules de cuivre et d’argent, mesurant chacune 7 nanomètres (milliardièmes de mètre) de diamètre. Les chercheurs ont ensuite conçu un autre prototype de dispositif, cette fois avec un matériau nanoparticulaire fin.
Comme prévu, la polarisation électrique a déclenché une réaction, conduisant les nanoparticules d’argent à convertir le CO2 en un groupe carbonyle, tandis que les nanoparticules de cuivre transformaient le dioxyde de carbone2 dans le groupe méthyle. Des analyses ultérieures dans le laboratoire de Yang ont révélé qu’une autre interaction (le couplage asymétrique souhaité) entre le CO et le CH3 Produits liquides composés tels que l’acétate.
Grâce à des expériences de microscopie électronique à la fonderie moléculaire, les chercheurs ont appris que les nanoparticules de cuivre et d’argent sont en contact étroit les unes avec les autres, formant des systèmes en tandem, et que les nanoparticules servaient de centre catalytique pour le couplage asymétrique.
Ces nanoparticules de cuivre et d’argent peuvent être couplées à des nanofils de silicium absorbant la lumière dans la conception future de systèmes de photosynthèse artificielle efficaces, a déclaré Yang.
En 2015, Yang a co-dirigé une étude qui a démontré un système photosynthétique artificiel composé de nanofils semi-conducteurs et de bactéries qui utilisent l’énergie de la lumière du soleil pour produire de l’acétate à partir de dioxyde de carbone et d’eau. Cette découverte a des implications majeures pour un domaine en plein essor dans lequel les chercheurs ont passé des décennies à rechercher les meilleures réactions chimiques pour produire des rendements élevés de produits CO2 liquides.2.
La nouvelle étude fait progresser ces travaux antérieurs en démontrant un électrocatalyseur synthétique – des nanoparticules de cuivre et d’argent – qui « imite clairement ce que font les bactéries pour produire des produits liquides à partir de dioxyde de carbone ».2« , a déclaré Yang. Nous avons encore beaucoup de travail à faire pour l’améliorer, mais nous sommes ravis de son potentiel pour améliorer la photosynthèse artificielle. «
Des chercheurs du Berkeley Lab et de l’UC Berkeley ont participé à l’étude.
Ce travail a été soutenu par le Bureau des sciences du ministère de l’Énergie.
La fonderie moléculaire est une installation utilisateur du bureau des sciences du département de l’énergie du laboratoire de Berkeley.
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29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
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science
À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
EspaceX
La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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