La météo spatiale peut interférer avec les vols spatiaux et le fonctionnement des satellites, mais ce phénomène est très difficile à étudier sur Terre en raison de la différence de gravité.
Les chercheurs de l’UCLA ont reproduit le type de gravité trouvé sur ou à proximité d’autres étoiles et planètes à l’intérieur d’une sphère de verre mesurant 3 centimètres, soit environ 1,2 pouce, de diamètre.
Cette réalisation pourrait aider les scientifiques à contourner le rôle limité de la gravité dans les expériences visant à modéliser les conditions dans d’autres étoiles et planètes.
Les éruptions solaires et d’autres types de météorologie spatiale peuvent faire des ravages sur les vols spatiaux, les télécommunications et d’autres types de satellites en orbite autour de la Terre. Mais, jusqu’à présent, la capacité des scientifiques à rechercher des moyens de surmonter ce défi a été très limitée. C’est parce que les expériences qu’ils font dans les laboratoires ici sur Terre sont affectées par la gravité de manière très différente des conditions dans l’espace.
Mais Une nouvelle étude menée par des physiciens de l’UCLA Cela peut enfin aider à surmonter ce problème – ce qui pourrait être un grand pas en avant vers la protection des humains (et de l’équipement) pendant les vols spatiaux et le bon fonctionnement des satellites. L’article a été publié dans Physical Review Letters.
Les chercheurs de l’UCLA ont reproduit le type de gravité trouvé sur ou à proximité des étoiles et d’autres planètes à l’intérieur d’une sphère de verre mesurant 3 centimètres (environ 1,2 pouces) de diamètre. Pour ce faire, ils ont utilisé des ondes sonores pour créer un champ gravitationnel sphérique et générer une convection de plasma – un processus dans lequel un gaz se refroidit à l’approche de la surface d’un objet, puis se réchauffe et remonte à l’approche du noyau – créant un liquide courant qui, à son tour, génère un courant magnétique.
Cette réalisation pourrait aider les scientifiques à surmonter le rôle limité de la gravité dans les expériences visant à modéliser la convection qui se produit dans d’autres étoiles et planètes.
a déclaré Seth Potterman, professeur de physique à l’UCLA et auteur principal de l’étude. « Ce que nous avons montré, c’est que notre système sonore généré par micro-ondes produisait une gravité si forte que la gravité terrestre n’était pas un facteur. Nous n’avons plus besoin d’aller dans l’espace pour faire ces expériences. »
Les chercheurs de l’UCLA ont utilisé des micro-ondes pour chauffer le gaz sulfureux à 5 000 degrés Fahrenheit à l’intérieur de la sphère de verre. Les ondes sonores à l’intérieur de la sphère agissent comme la gravité, contraignant le mouvement du gaz chaud et faiblement ionisé, connu sous le nom de plasma, en des motifs qui ressemblent à des flux de plasma dans les étoiles.
« Les champs acoustiques agissent comme la gravité, du moins lorsqu’il s’agit de conduire la convection dans le gaz », a déclaré John Koulakis, scientifique du projet UCLA et premier auteur de l’étude. « En utilisant le son généré par micro-ondes dans un bécher sphérique de plasma chaud, nous avons atteint un champ gravitationnel 1 000 fois plus fort que celui de la Terre. »
À la surface de la Terre, le gaz chaud monte parce que la gravité maintient le gaz plus frais et plus dense près du centre de la planète.
En fait, les chercheurs ont découvert que le gaz chaud brillant près de la moitié extérieure de la sphère se déplace également vers l’extérieur, vers les parois de la sphère. La gravité forte et persistante a provoqué une perturbation similaire à celle observée près de la surface du soleil. Dans l’hémisphère intérieur, la gravité acoustique a changé de direction et s’est dirigée vers l’extérieur, provoquant la chute du gaz chaud vers le centre. Dans l’expérience, la gravité acoustique a naturellement transporté le plasma le plus chaud au centre de la sphère, où il se produit également dans les étoiles.
La capacité de contrôler et de manipuler le plasma de manière à refléter la convection solaire et planétaire aidera les chercheurs à comprendre et à prévoir comment le temps solaire affectera les engins spatiaux et les systèmes de communication par satellite. L’année dernière, par exemple, une tempête solaire Frappez 40 satellites SpaceX. Ce phénomène a également été un problème pour la technologie militaire : par exemple, la formation de plasma turbulent autour des missiles hypersoniques peut interférer avec les communications des systèmes d’armes.
L’étude a été financée en partie par la Defense Advanced Research Projects Agency du ministère de la Défense, ou DARPA, et le Bureau de la recherche scientifique de l’Air Force.
Potterman et ses collègues élargissent maintenant l’expérience afin de mieux reproduire les conditions qu’ils étudient et de pouvoir observer le phénomène plus en détail et sur de plus longues périodes.
Il est seul dans le système solaire externe gelé. Le samedi 9 décembre, la comète la plus célèbre de tous les temps, 1P/Halley, franchit une étape importante dans son voyage de 75 ans à travers le système solaire, atteignant l’apogée, ou le point le plus éloigné du soleil.
Comète maintenant
On pourrait dire que décembre 2023 marque le point médian entre la fin de 1986 et la prochaine apparition de la comète en 2061.
Personne n’a vu la comète de Halley depuis Le très grand télescope de l’Observatoire européen austral Elle a été photographiée il y a une génération, en 2003. À cette époque, elle mesurait 28 unités astronomiques (UA) à une magnitude de +28.
Le moment exact de l’apogée se produit à 1h00 Temps universel (TU) le 9 décembre (20h00 HNE le vendredi soir 8). À ce stade, la comète de Halley se trouvera à 35,14 unités astronomiques (environ 3,3 milliards de milles ou 5,3 milliards de kilomètres) du Soleil.
Cela place la comète en dehors de l’orbite de Neptune, brillant à une magnitude de +35 dans la constellation méridionale de l’Hydre. La comète se déplacera également à sa vitesse la plus lente, à 0,91 kilomètre par seconde, ou 2 000 milles par heure, par rapport au Soleil.
L’emplacement actuel de la comète de Halley dans le ciel. (stellarium)
Cela place la comète hors de portée des grands télescopes amateurs ou même professionnels. Au moment de la rédaction de cet article, la NASA n’avait pas annoncé son intention d’imager Halley à son apogée avec Hubble ou le télescope spatial James Webb. Il y aurait certainement peu d’avantages scientifiques à cela, si ce n’est de pousser les télescopes spatiaux dans leurs retranchements.
« J’ai jeté un coup d’œil rapide aux programmes HST et JWST approuvés et je n’en vois aucun qui envisage d’observer la comète de Halley, que ce soit par imagerie ou par spectroscopie. » Christine Bolam (Institut scientifique du télescope spatial de la NASA) a déclaré à Universe Today.
Une brève histoire de la comète de Halley
La comète de Halley a certainement marqué l’histoire. Sir Edmund Halley a remarqué pour la première fois les apparitions fréquentes de la comète en 1696 et a lié une apparition à une autre. Halley a prédit avec succès le retour de la comète qui porte aujourd’hui son nom en 1758, bien qu’il n’ait pas vécu assez longtemps pour la voir.
Le « 1P » dans son nom fait référence au fait que la comète de Halley a été la première comète périodique découverte. Les comètes périodiques ont des orbites inférieures à 200 ans. À ce jour, il existe 472 comètes périodiques connues. À mesure que les études du ciel s’approfondissent sur l’échelle de taille, nous découvrons des comètes périodiques de plus faible luminosité et, très probablement, nous avons trouvé toutes les « grandes » comètes.
Notes chinoises La comète de Halley Cela remonte à 467 avant JC. L’apparition de la comète en 1066 a été largement observée dans le monde entier. Son apparition a été considérée comme un présage précédant la mort du roi Harold II à la bataille d’Hastings et l’ascension de Guillaume le Conquérant au trône.
Une anecdote (peut-être apocryphe) affirme que le pape Callixte III « Disqualifié« La comète sert d’avertissement contre l’empiétement de l’Empire ottoman sur l’Europe de l’Est.
L’écrivain américain Mark Twain est également célèbre pour la comète de Halley. Twain est né en 1835 lors de l’apparition d’une comète, et Attendez-vous à ce que ça passe La prochaine comète apparaissant en 1910. (Alerte spoiler : c’est le cas.)
Apparitions modernes
En parlant de cela, l’attente pour la comète de Halley cette année-là a été éclipsée par l’une des plus grandes comètes du 20e siècle : Grande comète de 1910.
En fait, ceux qui se souviennent de la comète de Halley en 1910 ont peut-être vu la grande comète quelques mois plus tôt. La découverte de gaz cyanogène toxique dans la queue de la comète grâce à la spectroscopie moderne a déclenché la Grande Peur des Comètes de 1910.
Malheureusement, l’apparition de Halley en 1986 a été quelque peu décevante, apparaissant basse au sud à l’aube. Cependant, trois missions spatiales ont été envoyées à Halley, la toute première rencontre avec une comète. Ces véhicules étaient les Vega 1 et 2 de l’Union soviétique et le Gioto de l’Agence spatiale européenne.
Mission Giotto de l’ESA vers la comète de Halley. (Agence spatiale européenne)
Deux pluies de météores annuelles sont également associées à Halley : avril et mai, Eta Aquaridus et… Orionide d’octobre.
Assis à la surface de la comète de Halley ce week-end, le Soleil se lèvera à -19 degrés. C’est seulement environ 250 fois plus lumineux que la pleine lune.
La comète de Halley dans les années à venir
De notre point de vue terrestre, la comète passera les prochaines décennies dans la constellation de l’Hydre et du Canis Minor. La comète passera près de l’étoile brillante Procyon en 2050.
La comète de Halley atteindra ensuite son périhélie le 28 juillet 2061 et pourrait dépasser les magnitudes négatives dans les mois suivants. En septembre 2061, Halley apparaîtra basse au nord-ouest au crépuscule pour les observateurs de l’hémisphère Nord.
Maintenant, tout vient d’ici. La comète de Halley sera à nouveau récupérée au cours de la prochaine décennie, conduisant à son apparition en 2061. Voyons, d’ici là, je serai…
Les modules Zarya de fabrication russe (à gauche) et les modules Unity de fabrication américaine sont couplés.
Crédit : NASA
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Dr Ersham Hamidi et Dr Farda Janbaz dans le laboratoire laser.
Paysage plus
Crédit : Reinhard Vendler, Université de Bâle
L’utilisation de lasers au lieu de scalpels et de scies présente de nombreux avantages en chirurgie. Cependant, ils ne sont utilisés que dans des cas isolés. Mais cela est peut-être sur le point de changer : les systèmes laser deviennent de plus en plus intelligents et améliorés, explique une équipe de recherche de l’Université de Bâle.
Même en 1957, lorsque Gordon Gould a inventé le terme « laser » (abréviation de « laser »).àLumière uneAmplification par ssimulation Hune tâche R.adiation »), il imaginait déjà les possibilités de son utilisation en médecine. Les chirurgiens pourront pratiquer de minuscules incisions sans toucher le patient.
Mais avant que cela puisse se produire, il y avait et il y a encore de nombreux obstacles à surmonter. Les sources lumineuses à commande manuelle ont été remplacées par des systèmes mécaniques commandés par ordinateur, afin de réduire les blessures causées par une manipulation maladroite. Le passage des faisceaux continus aux lasers pulsés, qui s’allument et s’éteignent rapidement, a réduit la chaleur qu’ils produisent. Les progrès techniques ont permis aux lasers d’entrer dans le monde de l’ophtalmologie au début des années 1990. Depuis lors, cette technologie s’est également étendue à d’autres domaines de la médecine, mais dans relativement peu d’applications, elle a remplacé le scalpel et la scie à os.
Les préoccupations en matière de sécurité constituent l’obstacle le plus important : comment pouvons-nous prévenir les blessures aux tissus environnants ? Dans quelle mesure la profondeur de coupe peut-elle être contrôlée afin que les couches de tissus plus profondes ne soient pas accidentellement endommagées ?
Des chercheurs de l’Université de Bâle viennent d’apporter une contribution importante à l’utilisation sûre et précise des lasers avec leur récente publication dans la revue spécialisée Les lasers en chirurgie et en médecine. L’équipe de recherche, dirigée par le Dr Ferda Kanbaz du Département de génie biomédical de Bâle et le professeur Azhar Zam, anciennement de l’Université de Bâle mais désormais basée à l’Université de New York, a développé un système qui combine trois fonctions: il coupe les os, contrôle la profondeur de coupe et différencie les tissus.
Trois faisceaux laser dirigés vers un seul endroit
Ces trois fonctions sont assurées par trois faisceaux laser alignés pour se concentrer sur le même endroit. Le premier laser agit comme un capteur tissulaire, balayant les zones autour du site où l’os sera coupé. Grâce à cela, des impulsions laser sont envoyées à la surface à intervalles réguliers, pour ainsi dire, vaporisant à chaque fois une petite partie du tissu. La composition de ce tissu évaporé est mesurée à l’aide d’un spectromètre. Chaque type de tissu possède son spectre individuel – sa propre signature. L’algorithme traite ces données et crée une sorte de carte qui montre où se trouvent les os et où se trouvent les tissus mous.
Le deuxième laser, qui coupe l’os, ne sera activé qu’une fois tout cela terminé, et seulement aux endroits où l’os et non les tissus mous sont visibles sur la carte qui vient d’être créée. Pendant ce temps, le troisième laser – un système optique – mesure la profondeur de coupe et veille à ce que le laser de découpe ne pénètre pas plus profondément que prévu. Pendant la phase de coupe, le capteur de tissu surveille également en permanence si le bon tissu est coupé ou non.
Maîtrise de soi
«La particularité de notre système est qu’il se contrôle tout seul, sans intervention humaine», résume Ferdia Kanbaz, physicienne des lasers.
Jusqu’à présent, les chercheurs testent leur système sur des os de fémur et des tissus de porc obtenus auprès d’un boucher local. Ils ont pu prouver que leur système fonctionne avec une précision de l’ordre du millimètre. La vitesse du laser intégré est également proche de celle d’une intervention chirurgicale traditionnelle.
L’équipe de recherche travaille actuellement à réduire la taille du système. Ils ont déjà atteint la taille d’une boîte d’allumettes en combinant le système optique et le laser de découpe seuls (voir Message d’origine). Une fois qu’ils auront ajouté le capteur tissulaire et pourront miniaturiser davantage l’ensemble du système, ils devraient pouvoir l’insérer dans la pointe de l’endoscope pour des chirurgies mini-invasives.
Chirurgie moins invasive
« Utiliser davantage les lasers en chirurgie est une ambition louable pour plusieurs raisons », souligne le Dr Arsham Hamidi, auteur principal de l’étude. Il souligne que la découpe sans contact réduit quelque peu le risque d’infection. « Des incisions plus petites et plus précises signifient également que les tissus guérissent plus rapidement et que les cicatrices sont réduites. »
La découpe laser contrôlée permet également d’appliquer de nouvelles formes de découpe, de sorte que, par exemple, un implant orthopédique puisse s’emboîter physiquement dans l’os existant. «Un jour, nous pourrons peut-être nous passer complètement du ciment osseux», ajoute Ferda Kanbaz.
Il existe également d’autres domaines de la chirurgie où ce type de préparation combinée est utile : elle peut permettre de distinguer plus précisément les tumeurs des tissus sains environnants, puis de les découper sans retirer une quantité inutile de tissus adjacents. Une chose est sûre : la vision de Gordon Gould du laser en tant qu’outil médical polyvalent se rapproche plus que jamais.
revue
Les lasers en chirurgie et en médecine
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