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Un modèle plus précis de l’ionosphère terrestre
Densité électronique de l’ionosphère autour de la Terre pour une période de temps donnée : valeurs élevées en rouge, valeurs faibles en bleu. La ligne blanche représente l’équateur géomagnétique. Crédit CCBY 4.0 Smirnov et al. (2023) – Rapports scientifiques (https://doi.org/10.1038/s41598-023-28034-z)
L’ionosphère – la région de l’espace terrestre s’étendant de 60 à 1 000 km au-dessus de la Terre – empêche la propagation des signaux radio des systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) avec ses particules chargées électriquement.
C’est un problème avec la haute précision que ces systèmes exigent, à la fois dans la recherche et pour des applications telles que la conduite autonome ou la détermination précise de l’orbite des satellites. Les modèles de l’ionosphère et la distribution de charge dynamique inégale peuvent aider à corriger les signaux retardés dans l’ionosphère, qui est une source majeure d’erreur dans les applications GNSS. Des chercheurs dirigés par Artem Smirnov et Yuri Shprits du Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences présentent un nouveau modèle de l’ionosphère dans la revue Nature Scientific Reports, développé sur la base de réseaux de neurones et de données de mesure par satellite datant d’il y a 19 ans. En particulier, il peut reconstruire le sommet de l’ionosphère, la partie supérieure riche en électrons de l’ionosphère avec une précision beaucoup plus grande qu’auparavant. C’est donc aussi une base importante pour les progrès de la recherche ionosphérique, avec des applications dans l’étude de la propagation des ondes électromagnétiques ou pour l’analyse de certains phénomènes météorologiques spatiaux, par exemple.
Contexte : L’importance et la complexité de l’ionosphère
L’ionosphère terrestre est la région de la haute atmosphère qui s’étend d’environ 60 à 1 000 kilomètres d’altitude. Ici, les particules chargées telles que les électrons et les ions positifs dominent, en raison de la radioactivité du soleil – d’où le nom. L’ionosphère est importante pour de nombreuses applications scientifiques et industrielles car les particules chargées affectent la propagation des ondes électromagnétiques telles que les signaux radio. Le retard de propagation des ions des signaux radio est l’une des principales sources d’interférences dans la navigation par satellite. Celle-ci est proportionnelle à la densité électronique dans l’espace traversé. Par conséquent, une bonne connaissance de la densité électronique peut aider à corriger les signaux. En particulier, la région supérieure de l’ionosphère, à plus de 600 km, est intéressante, où 80 % des électrons sont collectés dans la soi-disant ionosphère supérieure.
Le problème est que la densité électronique varie considérablement – en fonction de la latitude et de la longitude sur Terre, de l’heure de la journée et de l’année et de l’activité solaire. Cela les rend difficiles à reconstruire et à prédire, comme base de correction des signaux radio par exemple.
modèles précédents
Il existe différentes méthodes pour modéliser la densité électronique dans l’ionosphère, entre autres, le modèle international de référence de l’ionosphère IRI, reconnu depuis 2014. Il s’agit d’un modèle empirique qui établit une relation entre les variables d’entrée et de sortie sur la base de l’analyse statistique de observations. Cependant, il présente encore des faiblesses dans une région importante de l’ionosphère supérieure en raison de la couverture limitée des observations précédemment collectées dans cette région.
Récemment, cependant, de grandes quantités de données sont devenues disponibles pour cette région. Par conséquent, les approches d’apprentissage automatique (ML) se prêtent à en déduire la régularité, en particulier pour les relations non linéaires complexes.
Une nouvelle approche utilisant l’apprentissage automatique et les réseaux de neurones
Une équipe du centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences autour d’Artem Smirnov, doctorant et premier auteur de l’étude, et Yuri Schpritz, chef du département « Physique spatiale et météo spatiale » et professeur à l’université de Potsdam, ont maintenant a obtenu une nouvelle approche expérimentale basée sur ML. Pour cela, ils ont utilisé les données de 19 missions satellitaires, notamment CHAMP, GRACE et GRACE-FO, qui étaient et sont encore largement opérées par le GFZ et COSMIC. Les satellites ont mesuré – entre autres – la densité électronique à différentes plages d’altitude de l’ionosphère et couvrant différentes périodes annuelles et locales ainsi que des cycles solaires.
Avec l’aide de Neural Networks, les chercheurs ont développé un modèle de densité électronique dans l’ionosphère supérieure, qu’ils appellent le modèle NET. Ils ont utilisé une méthode dite MLP (Multi-Layer Perceptrons), qui apprend de manière itérative les poids du réseau pour reproduire les distributions de données avec une très grande précision.
Les chercheurs ont testé le modèle avec des mesures indépendantes de trois autres missions satellites.
Évaluer le nouveau modèle
« Notre modèle est remarquablement cohérent avec les mesures : il peut très bien reconstruire la densité électronique à toutes les plages d’altitude de la haute ionosphère, dans le monde entier, à tout moment de l’année et de la journée, et à différents niveaux d’activité solaire, et il dépasse largement le modèle de référence de l’ionosphère. » IRI international en termes de précision. De plus, il couvre l’espace en permanence, résume le premier auteur Artem Smirnov.
Yuri Shpritz ajoute : « Cette étude représente un changement de paradigme dans la recherche ionosphérique car elle montre que les densités ionosphériques peuvent être reconstruites avec une très grande précision. Le modèle NET reproduit les effets de plusieurs processus physiques qui régissent la dynamique de l’ionosphère supérieure et pourrait avoir de larges applications dans la recherche ionosphérique. »
Applications possibles dans la recherche ionosphérique
Les chercheurs voient des applications possibles, par exemple, dans les études de propagation des ondes, pour calibrer de nouveaux ensembles de données de densité électronique avec des décalages de base souvent inconnus, pour des reconstructions tomographiques sous la forme d’un modèle de fond, ainsi que pour analyser des événements météorologiques spatiaux spécifiques et effectuer de longues -reconstructions à distance ionosphère. De plus, le modèle développé peut être corrélé avec les pics de plasma et peut ainsi devenir une nouvelle option en amont pour l’IRI.
Le cadre développé permet une intégration transparente de nouvelles données et de nouvelles sources de données. Le modèle peut être recyclé sur un ordinateur standard et peut être exécuté régulièrement. Dans l’ensemble, le modèle NET représente une amélioration significative par rapport aux méthodes traditionnelles et met en évidence le potentiel des modèles basés sur les réseaux de neurones pour fournir une représentation plus précise de l’ionosphère pour les systèmes de communication et de navigation basés sur le GNSS.
Un nouveau modèle de réseau de neurones pour la face supérieure de la Terre jeonosphèreRapports scientifiques (accès libre)
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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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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.
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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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