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Le prototype de lidar quantique acquiert des images 3D en temps réel alors qu’il est entièrement immergé sous l’eau

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Le prototype de lidar quantique acquiert des images 3D en temps réel alors qu’il est entièrement immergé sous l’eau

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Les chercheurs ont développé un système lidar qui utilise la technologie de détection quantique qui peut capturer des images 3D lorsqu’il est immergé sous l’eau. Ils ont montré le système l’utilisant pour prendre une image 3D (à gauche) d’un tuyau (à droite). Les scans ont été acquis dans des conditions de faible diffusion avec le système à photon unique immergé dans un réservoir. Crédit : Aurora Maccarone, Université Heriot-Watt

Pour la première fois, des chercheurs ont présenté un prototype de système lidar qui utilise la technologie de détection quantique pour obtenir des images 3D en immersion sous l’eau. La haute sensibilité de ce système peut permettre de capturer des informations détaillées même dans des conditions sous-marines extrêmement peu éclairées.

« Cette technologie pourrait être utile pour un large éventail d’applications », a déclaré Aurora Macaroni, membre de l’équipe de recherche et chercheuse à la Royal Academy of Engineering de l’Université Heriot-Watt au Royaume-Uni. « Par exemple, il peut être utilisé pour inspecter des installations sous-marines, telles que des câbles de parcs éoliens sous-marins et des coques de turbines immergées. Le lidar sous-marin peut également être utilisé pour surveiller ou étudier des sites archéologiques immergés et pour des applications de sécurité et de défense. »

Obtenir des images 3D à travers l’eau de l’océan peut être difficile car elle est limitée par la lumière, et toute particule dans l’eau dispersera la lumière et déformera l’image. Cependant, la détection de photon unique, qui est une technologie quantique, permet une pénétration très élevée et fonctionne même dans des conditions de faible luminosité.

dans Optique ExpressDes chercheurs de l’Université Heriot-Watt et de l’Université d’Édimbourg décrivent des expériences dans lesquelles un système entier de lidar à photon unique a été immergé dans un grand réservoir d’eau. Les nouvelles démonstrations rapprochent la technologie des applications pratiques que les expériences précédentes de l’équipe de recherche avec la détection sous-marine d’un seul photon, qui ont été menées dans des conditions de laboratoire soigneusement contrôlées avec la configuration optique située à l’extérieur d’un réservoir d’eau et l’analyse des données effectuée hors ligne.

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Ils ont également développé de nouveaux matériels et logiciels qui permettent la reconstruction en temps réel des images 3D obtenues par le système.

Cette animation montre un profil 3D du tube capturé lors d’expériences avec le système. Crédit : Aurora Maccarone, Université Heriot-Watt

« Ce travail vise à rendre les techniques de détection quantique disponibles pour les applications sous-marines, ce qui signifie que nous pourrons imager la scène d’intérêt dans des conditions de très faible luminosité », a déclaré McCarron. « Cela affectera l’utilisation des câbles sous-marins et des installations énergétiques, qui sont utilisées par tout le monde. Cette technologie peut également permettre une surveillance sans la présence humaine, ce qui signifie moins de pollution et moins de présence dans le milieu marin. »

Détection plus rapide en basse lumière

Les systèmes Lidar créent des images en mesurant le temps nécessaire à la lumière laser pour se refléter sur les objets de la scène et revenir au récepteur du système, appelé « temps de vol ». Dans le nouveau travail, les chercheurs ont cherché à développer une méthode pour obtenir des images 3D de cibles qui sont obscurcies par de l’eau trouble et donc invisibles pour les systèmes d’imagerie lidar conventionnels.

Ils ont conçu un système lidar qui utilise une source laser verte pulsée pour éclairer la scène d’intérêt. L’éclairage pulsé réfléchi est détecté au moyen d’un réseau de détecteurs de photons uniques, ce qui permet une détection ultra-rapide de faible luminosité et réduit considérablement le temps de mesure dans les environnements pauvres en photons tels que l’eau très diluée.

« En prenant des mesures de temps de vol avec une précision de chronométrage à la picoseconde, nous pouvons résoudre de manière routinière les détails millimétriques des cibles sur les lieux », a déclaré Macaroni. « Notre approche nous permet également de distinguer les photons réfléchis par la cible de ceux réfléchis par les particules dans l’eau, ce qui la rend particulièrement adaptée à la réalisation d’images 3D dans des eaux très troubles où la diffusion optique peut détruire le contraste et la résolution de l’image. »

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Le fait que cette approche nécessite des milliers de détecteurs à photon unique, produisant tous plusieurs centaines d’événements par seconde, rend extrêmement difficile la récupération et le traitement des données nécessaires à la reconstruction d’images 3D en peu de temps, en particulier pour les applications en temps réel. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont développé des algorithmes spéciaux pour l’imagerie dans des conditions de dispersion élevée et les ont appliqués en conjonction avec du matériel de processeur graphique (GPU) largement disponible.

La nouvelle technologie est basée sur des développements technologiques importants. « L’Université Heriot-Watt a une solide expérience dans les techniques de détection à photon unique et le traitement d’image des données à photon unique, ce qui nous a permis de démontrer l’imagerie avancée à photon unique dans des conditions très difficiles », a déclaré McCarron.

« L’Université d’Édimbourg a fait des progrès fondamentaux dans la conception et la fabrication de réseaux de détecteurs d’avalanche à photon unique, nous permettant de construire des systèmes d’imagerie compacts et robustes basés sur des technologies de détection quantique. »

Essai sous-marin

Après avoir optimisé la configuration optique sur un banc d’éclairage de laboratoire, les chercheurs ont connecté le système lidar à une unité de traitement graphique pour obtenir un traitement des données en temps réel tout en mettant en œuvre un certain nombre d’approches de traitement d’image pour l’imagerie 3D. Une fois que le système fonctionnait correctement, ils l’ont transféré dans un réservoir mesurant 4 mètres de long, 3 mètres de large et 2 mètres de profondeur.

Comme le système était immergé dans l’eau, les chercheurs ont ajouté un agent diffusant de manière contrôlée pour rendre l’eau plus trouble. Des expériences à trois niveaux de turbidité différents ont démontré une imagerie réussie dans des scénarios de diffusion élevée contrôlée à des distances de 3 m.

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« Les technologies à photon unique se développent rapidement et nous avons montré des résultats très prometteurs dans les environnements sous-marins », a déclaré McCarron. « L’approche et les algorithmes de traitement d’image peuvent également être utilisés dans une grande variété de scénarios pour améliorer la visibilité dans des espaces clairs tels que le brouillard, la fumée ou d’autres obscurités. »

Les chercheurs travaillent maintenant à réduire la taille du système afin qu’il puisse être intégré dans un véhicule sous-marin. Par le biais du UK Quantum Technology Hub Network et d’InnovateUK, les chercheurs s’associent à l’industrie pour rendre la technologie disponible pour une gamme d’applications sous-marines.

Plus d’information:
Aurora Maccarone et al, un capteur d’imagerie LiDAR monophotonique immersif utilisé pour la reconstruction de scènes 3D en temps réel dans des environnements sous-marins clairsemés, Optique Express (2023). DOI : 10.1364 / OE.487129

Informations sur la revue :
Optique Express


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Les astronomes découvrent trois planètes terrestres géantes potentielles autour d’une étoile proche

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Les astronomes découvrent trois planètes terrestres géantes potentielles autour d’une étoile proche

Diagrammes S-BGLS de YV2 pour l’étoile HD48948 se concentrant sur trois bandes de fréquences (7,3, 38 et 151 d). La valeur absolue de log P n’est pas significative ; Au lieu de cela, les valeurs relatives du log ⁡P comptent. Le signal observé vers le jour 42 dans le panneau du milieu représente une caractéristique d’activité instable. crédit: Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). est ce que je: 10.1093/mnras/stae1367

Les astronomes ont découvert trois exoplanètes potentielles « super-Terres » en orbite autour d’une étoile naine orange relativement proche. Cette découverte pionnière a été réalisée par une équipe internationale de chercheurs dirigée par le Dr Shweta Dalal de l’Université d’Exeter.

Les exoplanètes gravitent autour de l’étoile HD 48498, située à environ 55 années-lumière de la Terre. Ces planètes tournent autour de leur étoile hôte en 7, 38 et 151 jours terrestres, respectivement. Il convient de noter que l’exoplanète candidate est située dans la zone habitable de son étoile hôte, où les conditions peuvent permettre à l’eau liquide d’exister sans bouillir ni geler. Cette zone, souvent appelée zone Boucle d’or, est idéale pour soutenir la vie.

Les chercheurs soulignent l’importance de cette découverte, notant que cette étoile orange ressemble quelque peu à notre soleil et représente le système planétaire le plus proche d’héberger une super-Terre dans la zone habitable autour d’une étoile semblable au soleil.

C’est l’étude qui a détaillé ces résultats Publié dans la revue MNRAS Le 24 juin 2024.

Les astronomes découvrent trois planètes terrestres géantes potentielles autour d’une étoile proche

Le graphique montre le nombre d’observations par semestre d’octobre 2013 à avril 2023. Chaque barre montre le nombre d’observations effectuées à chaque semestre au cours de la période de dix ans. crédit: Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). est ce que je: 10.1093/mnras/stae1367

Le Dr Dalal a déclaré : « La découverte de cette super-Terre dans la zone habitable autour d’une étoile orange est une avancée passionnante dans notre quête visant à trouver des planètes habitables autour d’étoiles de type solaire. »

Ces super-Terres potentielles, planètes dont la masse est supérieure à celle de la Terre mais bien inférieure à celle des géantes de glace du système solaire, Uranus et Neptune, ont été identifiées par le programme HARPS-N Rocky Planet Search. En une décennie, l’équipe a collecté près de 190 mesures de vitesse radiale à haute résolution à l’aide du spectromètre HARPS-N.

Les mesures de vitesse radiale, qui suivent les mouvements infimes de l’étoile provoqués par les planètes en orbite autour d’elle, sont cruciales pour de telles découvertes. En analysant le spectre de la lumière d’une étoile, les chercheurs peuvent déterminer si elle se dirige vers nous (décalage vers le bleu) ou s’éloigne de nous (décalage vers le rouge). Pour garantir l’exactitude de leurs résultats, l’équipe a utilisé différentes méthodologies et analyses comparatives.

La recherche a révélé trois planètes candidates avec des masses allant de 5 à 11 fois la masse de la Terre. L’équipe suggère que la proximité de l’étoile, combinée à l’orbite privilégiée de l’exoplanète, fait de ce système une cible prometteuse pour les futures études d’imagerie directe à contraste élevé et spectroscopiques à haute résolution.

Le Dr Dalal a ajouté : « Cette découverte met en évidence l’importance de l’observation à long terme et des technologies avancées pour découvrir les secrets des systèmes stellaires lointains. Nous souhaitons poursuivre nos observations et rechercher d’autres planètes dans le système. »

Cette découverte ouvre de nouvelles portes à la compréhension des systèmes planétaires et à la possibilité de vie en dehors de notre système solaire.

Plus d’information:
S. Dalal et al., Un trio de candidats super-Terres en orbite autour du nain K HD 48948 : un nouveau candidat pour une zone habitable, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). est ce que je: 10.1093/mnras/stae1367

Fourni par l’Université d’Exeter


la citation: Les astronomes trouvent trois super-Terres potentielles autour d’une étoile proche (24 juin 2024) Récupéré le 24 juin 2024 sur https://phys.org/news/2024-06-astronomers-potential-super-earths-nearby.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Nonobstant toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

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Prévisions de tempête solaire aujourd’hui : la NOAA déclenche une alerte de tempête géomagnétique ; Il peut être lié au réseau électrique | Actualités scientifiques

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Prévisions de tempête solaire aujourd’hui : la NOAA déclenche une alerte de tempête géomagnétique ;  Il peut être lié au réseau électrique |  Actualités scientifiques

Prévisions de tempête solaire aujourd’hui : les prévisions météorologiques spatiales de la NOAA indiquent que la Terre va frapper et que des aurores boréales pourraient être attendues.

Tempête solaire prévue aujourd’hui : l’alerte de la NOAA suggère qu’il pourrait effectivement y avoir des fluctuations dans le réseau électrique. (NASA)

Une tempête solaire pourrait frapper la Terre et déclencher de magnifiques aurores boréales dans le ciel du nord, selon un avertissement de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Ceux qui vivent au Canada en particulier peuvent avoir l’opportunité de capturer les couleurs vibrantes dans les moindres détails. L’aurore sera le résultat d’une éjection de masse coronale (CME) du Soleil. Même si elle a parcouru une grande distance dans l’espace pour frapper la Terre, la tempête aura quand même beaucoup de force lorsqu’elle frappera. Cela suffirait à provoquer une aurore boréale qui apporterait probablement une grande joie aux observateurs du ciel ainsi qu’aux photographes.

Où la tempête solaire frappera-t-elle la Terre ?

Selon le Centre de prévision météorologique spatiale de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), la zone d’impact probable sur notre planète est Il est situé principalement vers le pôle, à environ 65° de latitude géomagnétique. La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) s’attend à ce que l’indice géomagnétique K atteigne 4.

Cette tempête solaire affectera-t-elle le réseau électrique ?

« De faibles fluctuations d’énergie peuvent se produire », selon le rapport de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Cependant, ces tempêtes géomagnétiques peuvent également surcharger les réseaux électriques et provoquer des pannes de courant. Une panne de courant massive au Canada s’est produite au Québec en 1989. Notamment, toute la région est restée sans électricité pendant des heures. En fait, cela a causé Le réseau hydroélectrique du Québec s’effondrerait effectivement, causant des dégâts massifs et laissant le public sans électricité, y compris les services d’urgence pris au dépourvu.

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Cela signifie également que chaque fois qu’une tempête géomagnétique est annoncée, les sociétés de réseaux électriques doivent se précipiter pour protéger leurs systèmes en prenant diverses mesures.

Où cette tempête solaire déclenchera-t-elle les aurores boréales ?

Selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), la tempête solaire pourrait déclencher des aurores boréales à des latitudes élevées comme au Canada et aux États-Unis, en particulier dans le nord de l’Alaska.

La tempête solaire devrait également perturber les communications radio pendant quelques minutes.

Comment les tempêtes solaires déclenchent-elles les tempêtes géomagnétiques ?

En termes simples, lorsque le Soleil entre en éruption, il envoie d’énormes quantités d’énergie (plasma) dans l’espace. Si certains d’entre eux étaient dirigés vers la Terre, le résultat serait une tempête géomagnétique. Toute l’énergie transportée par la tempête solaire frappe le champ magnétique terrestre, créant une tempête géomagnétique. En fait, le champ magnétique évite aux humains d’être exposés à des doses mortelles de rayonnement.

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Histoires d’horreur spatiales : lorsque de mauvais astéroïdes échappent à la détection de la NASA, ils menacent la Terre | Actualités scientifiques

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Histoires d’horreur spatiales : lorsque de mauvais astéroïdes échappent à la détection de la NASA, ils menacent la Terre |  Actualités scientifiques

Il est choquant que tant d’astéroïdes échappent à la détection, et voici deux raisons pour lesquelles malgré les meilleurs efforts des agences spatiales comme la NASA.

Certains astéroïdes parviennent à échapper à la détection de la NASA et d’autres agences et peuvent s’approcher très près de la Terre. Il s’agit de roches spatiales très dangereuses dont le sort n’est décidé qu’à la dernière minute, lorsqu’elles sont prêtes à voler à proximité de la planète. (Pixabay)

Il existe un grand nombre d’histoires d’horreur sur ce qui se passe dans l’espace lointain, des étoiles, des planètes et même des galaxies sont détruites. Certaines sont dévorées par des trous noirs tandis que d’autres entrent en collision les unes avec les autres alors même que les étoiles se détruisent elles-mêmes après avoir manqué de carburant, avec des conséquences désastreuses pour tout le monde et tout ce qui les entoure. C’est également le sort de notre soleil. Sa mort sera aussi le baiser de la mort pour la Terre. Cependant, même si cela se produit à l’échelle cosmique, ce que nous observons est à une très petite échelle – seulement quelques centaines de pieds en fait. Nous étudions les mauvais astéroïdes qui échappent à la détection jusqu’à la dernière minute, lorsqu’ils sont sur le point de dépasser la Terre ou l’ont déjà fait.

Astéroïdes cachés

Bien qu’il existe de nombreux cas de ce dernier cas, les raisons pour lesquelles cela se produit sont simples : l’éblouissement et la composition ! Bien que les agences spatiales telles que la NSASA aient réussi à les capturer et à les suivre, un grand nombre de ces astéroïdes parviennent toujours à échapper à la détection, même lorsqu’ils se dirigent à des vitesses terrifiantes vers la Terre. Ces astéroïdes cachés restent aujourd’hui l’un des plus grands défis auxquels sont confrontés les chercheurs.

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Aveuglé par le soleil

Cela se produit généralement lorsqu’un astéroïde vient de derrière le soleil. L’éblouissement du Soleil est si fort que ces astéroïdes sont capables d’échapper à la détection de tous les instruments déployés par la NASA dans l’espace comme sur Terre.

Cape d’invisibilité

Ensuite, il y a certains astéroïdes qui réfléchissent très mal la lumière. En fait, ils sont presque invisibles en raison de la nature de leur composition et peuvent donc passer inaperçus. Les astéroïdes métalliques réfléchissent plus de lumière tandis que les astéroïdes carbonés en réfléchissent très peu.

Beaucoup de ces astéroïdes malveillants non détectés ont réussi à créer des histoires de quasi-accidents, mais jusqu’à présent, aucun n’a réussi à causer des dégâts.

Cependant, cette terrible lacune a été comblée pour assurer le type de sécurité requis pour la planète et ses habitants.

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