science
Le nouvel accéléromètre quantique 3D est 50 fois plus précis que les capteurs classiques
À la plus petite échelle, notre univers devient bizarre. Des molécules telles que des boules de billard ou des vagues agissent sur l’eau, selon la façon dont elles sont examinées. Les caractéristiques ne peuvent pas être mesurées simultanément ou ont tendance à se déformer de manière incertaine sur une plage de valeurs. Nous avons échoué l’intuition humaine.
Pendant la majeure partie du siècle dernier, toute cette bizarrerie a été principalement l’apanage des physiciens. Mais plus récemment, la théorie et l’empirisme ont viré vers la pratique. Cette tendance est plus évidente dans le zoo en pleine croissance Les premiers ordinateurs quantiques, mais un comportement quantique étrange est utile pour plus que le calcul. Certains scientifiques et ingénieurs construisent Les réseaux de communication quantiques sont impénétrables; D’autres fixent leurs yeux sur les capteurs.
Récemment Article prépresse publié sur arXivUne équipe du Centre national français de la recherche scientifique a décrit un accéléromètre quantique qui utilise un laser et des atomes de rubidium ultra-froids pour mesurer le mouvement dans les trois dimensions avec une extrême précision.
Les travaux étendent les accéléromètres quantiques à la troisième dimension et pourraient apporter une navigation précise sans GPS et une détection fiable des gisements minéraux précieux sous les pieds.
ondes atomiques
Nous comptons déjà quotidiennement sur les accéléromètres. Décrochez un téléphone et l’écran s’allumera. Tournez-le sur le côté et la page que vous lisez change de direction. Un petit accéléromètre mécanique – essentiellement une masse attachée à un mécanisme semblable à un ressort – rend ces actions possibles (ainsi que d’autres capteurs, tels que des gyroscopes). Lorsque le téléphone se déplace dans l’espace, son accéléromètre suit ce mouvement. Cela inclut de courtes périodes de temps où le GPS chute, comme dans les tunnels ou les zones mortes du signal cellulaire.
Bien qu’utiles, les accéléromètres mécaniques ont tendance à déraper. S’il est laissé assez longtemps, les erreurs s’accumuleront sur l’échelle kilométrique. Ce n’est pas critique pour les téléphones qui ne fonctionnent pas pendant un certain temps avec le GPS, mais c’est un problème lorsque les appareils sont hors de portée pendant de longues périodes. Et pour les applications industrielles et militaires, un suivi de localisation précis serait utile sur les sous-marins – qui n’ont pas accès au GPS sous-marin – ou comme navigation de secours sur les navires au cas où ils perdraient leur GPS.
Les chercheurs ont toujours amélioré accéléromètres quantiques Pour améliorer la précision du suivi de position. Au lieu de mesurer la masse de la pression d’un ressort, les accéléromètres quantiques mesurent les propriétés ondulatoires du matériau. Les appareils utilisent des lasers pour ralentir et refroidir la traînée des atomes. Dans ce cas, les atomes se comportent comme des ondes lumineuses, créant des motifs d’interférence lorsqu’ils se déplacent. Plus de lasers stimulent et mesurent comment ces modèles changent pour suivre l’emplacement de l’appareil dans l’espace.
Au début, ces appareils, appelés interféromètres atomiques, étaient un fouillis de fils et d’instruments tendus sur des paillasses de laboratoire et ne pouvaient mesurer qu’une seule dimension. Mais à mesure que les lasers et l’expérience ont progressé, ils sont devenus plus petits et plus résistants – et maintenant ils sont en 3D.
Mise à niveau quantique
Le nouvel accéléromètre quantique 3D, développé par l’équipe en France, ressemble à Boîte en métal de la longueur d’un ordinateur portable. Un laser est utilisé le long des trois axes spatiaux pour manipuler et mesurer un nuage d’atomes de rubidium confinés dans une petite boîte en verre et refroidis presque au zéro absolu. Comme les accéléromètres quantiques précédents, ces lasers créent des ondulations dans le nuage d’atomes et interprètent les modèles d’interférence résultants pour mesurer le mouvement.
Pour améliorer la stabilité et la bande passante – les exigences pour une utilisation en dehors du laboratoire – le nouvel appareil combine les lectures des accéléromètres classiques et quantiques dans une boucle de rétroaction qui renforce les points forts des deux technologies.
Parce que l’équipe peut contrôler les atomes avec une telle précision, elle peut effectuer des mesures tout aussi précises. Pour tester l’accéléromètre, ils l’ont installé sur un banc configuré pour vibrer et tourner et ont constaté que le système était 50 fois plus précis que les capteurs de navigation classiques. Sur une période de plusieurs heures, la position de l’appareil mesurée par un accéléromètre classique s’est décalée de 1 km ; L’accéléromètre quantique l’a installé à une distance de 20 mètres.
faisceau rétractable
L’accéléromètre, qui est encore relativement gros et lourd, ne sera pas prêt pour l’iPhone de sitôt. L’équipe dit que cela l’a rendu un peu plus petit et plus puissant, et qu’il pourrait être installé sur des navires ou des sous-marins pour une navigation précise. Ou il peut se retrouver entre les mains de géologues de terrain qui traquent les gisements minéraux en mesurant les changements subtils de la gravité.
D’autres groupes travaillent également sur la miniaturisation et le renforcement des capteurs quantiques sur le terrain. Une équipe du Sandia National Laboratory a récemment intégré un interféromètre à atomes froids, comme celui utilisé ici, dans un appareil Emballage durable de la taille d’une boîte à chaussures. Dans un article décrivant le travail, les chercheurs de Sandia affirment que la poursuite de la miniaturisation est susceptible d’être entraînée par les progrès de la Puces photoniques. À l’avenir, disent-ils, les composants optiques nécessaires à un interféromètre à atomes froids comme le leur pourraient s’adapter à une puce de seulement huit millimètres d’un côté.
plus de capteurs quantiques, comme des gyroscopesVous pouvez rejoindre la fête. Bien qu’ils aient également besoin de quelques cycles de rétrécissement et de resserrement avant de s’échapper du laboratoire.
Pour l’instant, le passage à la 3D est un pas en avant.
« La mesure en trois dimensions est un gros problème, et une étape technique nécessaire et excellente vers toute utilisation pratique des accéléromètres quantiques », a récemment déclaré John Close de l’Université nationale australienne. Raconter nouveau monde.
Crédit image : des motifs d’interférence apparaissent dans un nuage d’atomes de rubidium froids piégés dans un gyroscope quantique / Institut national des normes et de la technologie (NIST)
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.
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
science
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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