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Capteurs d’impression 3D pour les chercheurs de satellites
(Nouvelles de Nanwerk) Des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont créé les premiers capteurs à plasma entièrement fabriqués numériquement pour un vaisseau spatial en orbite. Ces capteurs à plasma, également connus sous le nom d’analyseurs de potentiel arrière (RPA), sont utilisés par les satellites pour déterminer la composition chimique et la distribution de l’énergie ionique dans l’atmosphère.
Des dispositifs imprimés et découpés au laser sont mis en œuvre ainsi que les derniers capteurs plasma semi-conducteurs fabriqués en salle blanche, ce qui les rend très coûteux et nécessite des semaines de fabrication complexe. En revanche, les capteurs imprimés en 3D peuvent être produits pour des dizaines de dollars en quelques jours.
En raison de leur faible coût et de leur rapidité de production, les capteurs sont idéaux pour les CubeSats. Ces satellites peu coûteux, de faible puissance et légers sont souvent utilisés pour les communications et la surveillance de l’environnement dans la haute atmosphère terrestre.
Les chercheurs ont développé des RPA en utilisant un matériau céramique vitreux qui est plus durable que les matériaux de détection traditionnels tels que le silicium et les couches minces. En utilisant de la vitrocéramique dans un processus de fabrication développé pour l’impression 3D sur du plastique, il était possible de créer des capteurs de formes complexes capables de résister aux fortes fluctuations de température que les engins spatiaux rencontreraient en orbite terrestre inférieure.
Des chercheurs du MIT ont présenté un capteur à plasma imprimé en 3D pour un vaisseau spatial en orbite qui fonctionne aussi bien que des capteurs à semi-conducteurs plus coûteux. Ces capteurs durables et précis peuvent être utilisés efficacement sur des satellites peu coûteux et légers connus sous le nom de CubeSats, qui sont généralement utilisés pour la surveillance de l’environnement ou les prévisions météorologiques. (Photo : MIT)
« Une fabrication supplémentaire pourrait faire une énorme différence pour l’avenir du matériel spatial. Certaines personnes pensent que lorsque vous imprimez quelque chose en 3D, vous devez faire des compromis sur des performances inférieures. Mais nous avons montré que ce n’est pas toujours le cas. Dit Luis Fernando Velázquez Garcia, Scientifique principal aux Microsystems Laboratories, technologue (MTL) au Massachusetts Institute of Technology (MTL) et auteur principal d’un article présentant les capteurs à plasma : « Parfois, il n’y a rien à échanger.
Rejoint par Velásquez-García dans l’article, auteur principal et postdoc MTL Javier Izquierdo-Reyes; l’étudiante diplômée Zoe Bigelow; Postdoc Nicholas K. Lubinsky. La recherche a été publiée dans la fabrication additive (« Analyseurs de potentiel d’inhibition compacts activés par la polymérisation de pools à valeur ajoutée en vitrocéramique pour CubeSat et diagnostics de plasma in vitro »).
Capteurs polyvalents
La RPA a été utilisée pour la première fois dans une mission spatiale en 1959. Les capteurs détectent l’énergie des ions, ou particules chargées, qui flottent dans le plasma, un mélange extrêmement chaud de particules dans la haute atmosphère terrestre. Sur un vaisseau spatial en orbite comme le CubeSat, les instruments polyvalents mesurent l’énergie et effectuent des analyses chimiques qui peuvent aider les scientifiques à prévoir le temps ou à surveiller le changement climatique.
Les capteurs contiennent une série de grilles chargées électriquement parsemées de minuscules trous. Lorsque le plasma passe à travers les trous, les électrons et autres particules sont éliminés jusqu’à ce qu’il ne reste plus que des ions. Ces ions créent un courant électrique que le capteur mesure et analyse.
La clé du succès de RPA est la structure de logement qui aligne les réseaux. Il doit être un isolant électrique tout en étant capable de résister à de brusques variations extrêmes de température. Les chercheurs ont utilisé un matériau céramique vitreux imprimable qui présente ces propriétés, connu sous le nom de Vitrolite.
Vitrolite a été lancé au début des années 1900, souvent utilisé dans les carreaux colorés qui sont devenus un spectacle courant dans les bâtiments Art déco.
Le matériau durable peut également résister à des températures allant jusqu’à 800°C sans se fissurer, tandis que les polymères utilisés dans les semi-conducteurs commencent à fondre à 400°C.
« Lorsque vous fabriquez ce capteur dans la salle blanche, vous n’avez pas le même degré de liberté pour déterminer les matériaux et les structures et la façon dont ils interagissent ensemble. Ce qui a rendu cela possible, ce sont les dernières avancées de la fabrication additive », explique Velazquez-Garcia. .
Repenser la fabrication
Le processus d’impression 3D pour la céramique implique généralement une poudre de céramique qui est frappée par un laser pour la fusionner en formes, mais ce processus laisse souvent le matériau rugueux et crée des faiblesses en raison de la chaleur élevée du laser.
Au lieu de cela, les chercheurs du MIT ont utilisé la polymérisation en auge, un processus introduit il y a des décennies pour fabriquer des additifs avec des polymères ou des résines. Avec la polymérisation en auge, une structure tridimensionnelle est construite une couche à la fois en l’immergeant à plusieurs reprises dans un récipient de matériau liquide, dans ce cas Vitrolite. La lumière ultraviolette est utilisée pour durcir le matériau après l’ajout de chaque couche, puis la plate-forme est à nouveau immergée dans l’évier. Chaque couche ne mesure que 100 microns d’épaisseur (environ le diamètre d’un cheveu humain), permettant la création de formes céramiques lisses, sans pores et complexes.
En fabrication numérique, les objets décrits dans le dossier de conception peuvent être très complexes. Cette précision a permis aux chercheurs de créer des grilles découpées au laser avec des formes uniques afin que les trous s’alignent parfaitement lorsqu’ils sont placés à l’intérieur de la coque RPA. Cela permet à plus d’ions de passer à travers, ce qui se traduit par des mesures de plus grande précision.
Parce que les capteurs étaient bon marché à produire et pouvaient être fabriqués très rapidement, l’équipe a prototypé quatre conceptions uniques.
Alors qu’une conception était particulièrement efficace pour capturer et mesurer une large gamme de plasma, comme celle qu’un satellite rencontrerait en orbite, une autre était bien adaptée à la détection de plasma froid extrêmement dense, qui ne peut généralement être mesuré qu’avec des semi-conducteurs ultra-précis. dispositifs.
Cette haute résolution pourrait permettre l’impression de capteurs en 3D pour des applications dans la recherche sur l’énergie de fusion ou le vol supersonique. Velásquez-García ajoute que le processus de modélisation rapide pourrait stimuler davantage l’innovation dans la conception de satellites et d’engins spatiaux.
« Si vous voulez innover, vous devez être capable d’échouer et de prendre des risques. La fabrication additive est une manière très différente de fabriquer du matériel spatial. Je peux fabriquer du matériel spatial et si j’échoue, cela n’a pas d’importance car je peux faire un nouvelle version très rapidement et à peu de frais, et je répète vraiment la conception. » C’est un bac à sable idéal pour les chercheurs.
Alors que Velásquez-García est satisfait de ces capteurs, à l’avenir, il souhaite dynamiser le processus de fabrication. La réduction de l’épaisseur des couches ou de la taille des pixels de la polymérisation de la cuve vitrocéramique peut créer des dispositifs complexes plus précis. De plus, la fabrication complémentaire des capteurs les rendra compatibles avec une fabrication dans l’espace. Il souhaite également explorer l’utilisation de l’IA pour améliorer la conception du capteur pour des cas d’utilisation spécifiques, comme réduire considérablement sa masse tout en s’assurant qu’il reste structurellement solide.
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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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