science
La recherche spatiale brise les anciens modèles de dynamique des mélanges chimiques
Les expériences en apesanteur isolent le phénomène classique de diffusion.
Au fil des années, les chercheurs ont développé différents modèles pour décrire une classe critique d’effets de mélange, tels que ceux qui se produisent en écoulement à l’intérieur d’un réacteur chimique. Cependant, la vérification expérimentale a été considérablement retardée, principalement en raison d’effets gravitationnels perturbateurs.
Une équipe de recherche européenne comprenant Centre Helmholtz à Dresde-Rossendorf Le Centre HZDR et ses partenaires de l’Université de Szeged (Hongrie) et de l’Université Libre de Bruxelles (ULB, Belgique) ont désormais réussi à combler cette lacune en menant des expériences en apesanteur. Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans la revue Nature npj microgravité.
Les fronts de réaction et de diffusion se produisent lorsque deux produits chimiques réagissent entre eux et diffusent en même temps. Les scientifiques peuvent utiliser cet effet pour modéliser et mieux comprendre des problèmes en chimie et en physique ainsi que dans des domaines complètement différents comme le monde financier ou la linguistique où les équations mathématiques de base ont les mêmes propriétés. Cela devient plus complexe lorsque les chercheurs combinent ces interactions et ces flux.
De tels procédés sont importants pour les applications technologiques liées aux processus de combustion, à la géologie, à la production de certains matériaux et au stockage du dioxyde de carbone. Malgré leurs nombreuses applications, les éléments fondamentaux de ces systèmes ne sont pas encore entièrement compris.
« Jusqu’à présent, les expériences menées pour vérifier les modèles de tels processus ont été faussées par les effets de flottabilité provoqués par les différences de densité entre les solutions réactionnelles », explique le Dr Karin Schwarzenberger de l’Institut de dynamique des fluides du HZDR, résumant le travail de son équipe « Afin d’isoler l’effet de flottabilité ». Pour résoudre ce problème, nous avons mené des expériences en apesanteur à bord d’une fusée expérimentale et nos partenaires ont mené des simulations numériques parallèles pour démontrer l’importance des effets bidimensionnels qui ne peuvent être pris en compte dans de simples modèles unidimensionnels.
Une fusée décolle dans le cercle polaire arctique
L’expérience a été menée le 1er octobre 2022 à bord d’une fusée-sonde TEXUS-57 lancée depuis le centre spatial d’Esrange, à 40 kilomètres à l’est de Kiruna en Suède. Le projet collaboratif qui inclut Airbus Defence and Space, Agence spatiale européenne L’Agence spatiale européenne et le Centre aéronautique et spatial allemand, entre autres, ont emmené le modèle expérimental de l’équipe Schwarzenberger aux confins de l’espace. L’unité contenait trois réacteurs de tailles différentes constitués de panneaux de verre empilés les uns sur les autres à différentes distances. Le missile a atteint une altitude de 240 kilomètres, atteignant un état d’apesanteur presque totale pendant environ six minutes.
Durant cette période, les chercheurs ont pu automatiser leurs expériences, expériences résultant de plusieurs années de planification minutieuse. La réaction s’est déclenchée au début de l’apesanteur. Trois caméras haute résolution ont photographié les fronts de réaction se propageant entre deux liquides en écoulement. Ces images ont été au centre de tous les efforts de l’équipe : avec leur aide, les chercheurs peuvent désormais distinguer un effet de mélange bien spécifique des autres phénomènes d’écoulement.
Physique de l’écoulement en apesanteur
Les écoulements dans les canaux fluidiques présentent une répartition inégale des vitesses en raison du frottement avec les parois, ce qui affecte ensuite le transport des solutés et la diffusion des réactifs dans le fluide. Cet effet de diffusion est connu sous le nom de diffusion Taylor-Bélier, du nom des deux chercheurs qui ont jeté les bases de sa compréhension dans les années 1950. Dans le passé, des études théoriques ont proposé des modèles de complexité variable pour décrire l’interaction entre la diffusion Taylor-Bélier et les réactions chimiques.
Mais pour les applications, il est important d’évaluer les conditions préalables dans lesquelles différents modèles peuvent être utilisés. Cela signifie mener des expériences pour isoler la diffusion Taylor-Bélier des autres phénomènes d’écoulement. Sur Terre, la diffusion Taylor-Bélier impose principalement des effets de flottabilité gravitationnelle. Jusqu’à présent, les chercheurs ont essayé de minimiser les effets de flottabilité en utilisant des réacteurs peu profonds – mais cela n’a jamais été complètement couronné de succès car une certaine plage de hauteurs de réacteurs et de vitesses d’écoulement doit encore être couverte afin de s’adapter à de nombreux domaines d’application. Mais plus le système d’écoulement est grand, plus la gravité est forte. Les chercheurs ont désormais réussi à surmonter ces limitations en apesanteur.
Une comparaison avec des expériences de référence sur Terre a montré qu’une quantité beaucoup plus faible de produit de réaction était générée à des hauteurs de réacteur plus élevées en apesanteur. Le plus important était les données d’image des fronts d’interaction qui n’étaient pas déformées par les effets de flottabilité. Les partenaires bruxellois ont ainsi pu reproduire le développement du front dans différents modèles théoriques. L’évaluation conjointe a montré que dans les réacteurs très peu profonds à écoulement lent, des modèles unidimensionnels simples peuvent être utilisés. Cependant, dans le cas de réacteurs plus grands ou d’écoulements plus rapides, des modèles 2D utilisant la diffusion Taylor-Aries sont nécessaires.
Dans ces plages de validité, les corrélations correspondantes peuvent désormais être utilisées pour prédire la composition du produit. Cela permet de concevoir des réacteurs innovants, pour la synthèse ciblée de particules et de transport de fluides dans les strates géologiques, mais aussi pour alimenter des stations spatiales, où les conditions gravitationnelles sont différentes de celles de la Terre.
Référence : « Démêler la dynamique de la diffusion et de la flottabilité autour des fronts d’interaction radiale A + B → C : expériences en microgravité et simulations numériques » par Yorgos Stergiou et Dario M. Escala, Pascal Pape, Dezo Horvath, Markus J.P. Hauser, Fabian Brau, Anni de Witte, Agota Toth, Kerstin Eckert et Karin Schwarzenberger, 9 mai 2024, npj microgravité.
est ce que je: 10.1038/s41526-024-00390-8
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
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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