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Le tapis roulant permet aux jeunes nageurs de regarder de plus près le comportement

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Le tapis roulant permet aux jeunes nageurs de regarder de plus près le comportement

PAR LIGNE : Eric Batterman

Newswise – Une équipe de la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à St. Louis et du MIT a créé une méthode microfluidique qui offre de nouvelles opportunités d’expériences sur les cellules nageuses et les micro-organismes.

« Les cellules que nos collaborateurs étudient sont de bons nageurs pour leur taille, donc les forces nécessaires pour les maintenir sont importantes », a-t-il déclaré. J Mark Meacham, professeur agrégé de génie mécanique et de science des matériaux à la McKelvey School of Engineering et auteur principal de l’article, publié le 16 juin dans les Actes de la National Academy of Sciences. « Dans nos appareils, les ultrasons comme ceux utilisés pour l’imagerie sont capables de maintenir le corps cellulaire en place sans affecter la façon dont il nage. »

Les cellules utilisées dans la recherche étaient des algues unicellulaires Chlamydomonas reinhardtiun organisme modèle utilisé pour étudier le mouvement des cils, qui sont de petites structures ressemblant à des cheveux qui déplacent les fluides et propulsent les cellules.

La nouvelle approche a été motivée par des travaux antérieurs dans les laboratoires Philippe Bailey L’éminent professeur Lee Hunter et président du Département de génie mécanique et des sciences des matériaux, qui étudie le mouvement des cils, W Susan Hollander, professeur de génétique à la faculté de médecine de l’Université de Washington et expert de la structure et de la fonction des cils, tous deux co-auteurs de l’article. Meacham a développé la méthode et l’appareil avec le premier auteur Minjiang Cuien génie mécanique de McKelvey Engineering en 2017 et 2021, respectivement, et est maintenant chercheur postdoctoral au MIT.

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C. reinhardtii Les cellules sont microscopiques – leurs cils sont plus petits – mais elles nagent environ 10 longueurs de corps par seconde. Leurs cils battent également environ 60 à 70 fois par seconde.

« Le champ de vision à la résolution nécessaire pour voir le mouvement des cils est dû au fait que les cellules s’éloignent très rapidement de l’endroit où elles regardent », a déclaré Meacham. « Il est difficile d’étudier leur comportement de nage sans piéger les cellules d’une manière ou d’une autre. »

Cui a contourné le problème du piégeage en utilisant une combinaison de deux types d’ondes sonores. Une onde acoustique de surface génère des vibrations qui se propagent le long de la surface du matériau, et une grande onde acoustique est générée par des vibrations de surface dans le fluide où se trouvent les cellules.

« Les cellules sont retenues par les ondes sonores dans le fluide dans ce qu’on appelle des nodules ou des zones de basse pression », a déclaré Meacham. « Nous voulions utiliser des ondes acoustiques de surface car elles permettent des fréquences plus élevées qui donnent des pièges plus petits avec moins de distance entre eux, et cela donne un meilleur contrôle sur les cellules qui essaient de manipuler. »

Malheureusement, les dispositifs à ondes acoustiques de surface conventionnels ne sont pas aussi efficaces que leurs homologues à ondes acoustiques volumineuses, et une efficacité est nécessaire pour générer une force de piégeage suffisante sur ces cellules pour les maintenir sans surchauffer le dispositif.

« Toute incompétence conduit à une surchauffe, et cela tue les cellules », a déclaré Mecham. « Mingyang a créé une structure d’appareil où un petit canal de verre est utilisé, qui peut convertir les ondes acoustiques de surface en ondes sonores collectées pour améliorer l’efficacité. L’utilisation du verre nous permet également d’utiliser la microscopie à immersion dans l’huile à haute résolution. »

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« Une fois ces défis pratiques résolus, nous pouvons nous concentrer sur les autres avantages du piégeage acoustique des fluides », a déclaré Meacham. « Le principal besoin de nos collaborateurs était de piéger ces cellules sans restreindre leur renouvellement. Le piège acoustique permet cela car il n’entre pas directement en contact avec les cellules. »

Auparavant, pour étudier cette nage C. reinhardtii cellules, les chercheurs ont utilisé une pipette d’aspiration pour maintenir la cellule en place lors de l’imagerie des cils. Cependant, cela ne permet pas au corps cellulaire de bouger même légèrement en réponse au battement des cils, limitant notamment la rotation de la cellule, qui est le mouvement naturel lorsqu’elle nage.

« Pensez-y comme un tapis roulant pour ces petits nageurs, et le champ acoustique fournit un moyen de maintenir la cellule en place sans affecter le mouvement des cils ou la nage dans un espace tridimensionnel », a déclaré Meacham.

L’appareil présente également des avantages supplémentaires pour les travaux expérimentaux avec des nageurs de précision.

« Nous pouvons créer 25 à 30 pièges à la fois et effectuer toutes les analyses des cellules piégées en parallèle », a déclaré Meacham. « Vous ne pouvez pas faire cela avec une micropipette – ce n’est tout simplement pas physiquement possible. De cette façon, vous pouvez rapidement effectuer des mesures sur un plus grand nombre de cellules. »

Bailey s’est dit enthousiasmé par les implications de ce travail pour comprendre le mouvement cellulaire.

« Les résultats de Mingyang indiquent que la méthode n’affecte en rien la nage, mais le gros impact peut être dans la flexibilité de l’approche pour piéger les cellules nageuses ou les micro-organismes de cette taille », a déclaré Bailey. « Vous pouvez maintenant exécuter un certain nombre de nouvelles expériences pour répondre à des questions biologiques sans réponse en utilisant le piégeage acoustique pour fournir un environnement contrôlé pour que cette expérience ait lieu. »

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***

Cowie M, Dutch SK, Bailey PV, Meacham JM. Le piégeage acoustique fort et la turbulence dans les micronages unicellulaires illuminent la nage 3D et la coordination ciliaire. Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS) 16 juin 2023. DOI : https://doi.org/10.1073/pnas.2218951120.

Cette recherche a été soutenue par la National Science Foundation (CMMI-1633971 et CBET-1944063).

Publié à l’origine par la McKelvey School of Engineering.

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Répétition du jour du lancement pour les astronautes d’Artemis II

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Répétition du jour du lancement pour les astronautes d’Artemis II

Les astronautes d’Artemis 2, de gauche à droite, l’astronaute de la NASA Victor Glover (à gauche), l’astronaute de l’Agence spatiale canadienne (ASC) Jeremy Hansen, les astronautes de la NASA Christina Koch et Reid Wiseman se tiennent sur le bras d’accès de l’équipage du lanceur mobile sur l’aire de lancement 39B dans le cadre du Test des systèmes au sol intégrés au Kennedy Space Center en Floride le mercredi 20 septembre. Les tests garantissent que l’équipe des systèmes au sol est prête à prendre en charge le calendrier de l’équipage le jour du lancement. Crédit image : NASA/Frank Michaud

Bâton d’Artémis II et NASA Réalisation avec succès des tests de simulation le jour du lancement au Kennedy Space Center, en préparation de la prochaine mission lunaire.

L’équipage d’Artemis II et les équipes du programme d’exploration de la Terre de la NASA ont terminé avec succès le premier d’une série de tests du système au sol intégré au Kennedy Space Center de l’agence en Floride, en préparation de leur mission en orbite autour de la Lune.

Les astronautes simulent les procédures du jour du lancement

Mercredi, les astronautes de la NASA Reed Wiseman, Victor Glover et Christina Koch, ainsi que l’astronaute de l’Agence spatiale canadienne Jeremy Hansen, ont pratiqué les procédures qu’ils suivront le jour du lancement pour préparer leur voyage dans l’espace.

L’équipage s’est réveillé dans ses quartiers à l’intérieur du bâtiment des opérations et des caisses Neil Armstrong à Kennedy avant d’enfiler des versions expérimentales des combinaisons spatiales Orion Crew Survival System qu’ils porteront le jour du lancement. Ils sont ensuite partis à bord du nouveau rover Artemis de la NASA. Flotte de transport d’équipage Pour les transporter jusqu’à la rampe de lancement 39B, le voyage de neuf milles jusqu’à la rampe. Weissman et Glover sont partis dans la première voiture électrique tandis que Koch et Hansen ont suivi dans la seconde.

Test des systèmes au sol Artemis II 1

Crédit : NASA

Sur la rampe de lancement

En arrivant à la plateforme, l’équipage s’est rendu à la rampe de lancement mobile et a grimpé au sommet de la tour jusqu’à la salle blanche à l’intérieur du bras d’accès de l’équipage. Depuis cette zone, les astronautes pourront entrer et sortir du vaisseau spatial Orion – rien que pour ce test, il n’y avait ni Orion ni SLS (Space Launch System).

« Quand nous sommes sortis du bras d’accès de l’équipage, j’avais des photos de tous les lancements d’Apollo et de navettes que j’avais vus quand j’étais enfant et c’était irréel », a déclaré Glover. « En fait, j’ai dû m’arrêter et rester dans l’instant présent pour que tout s’imprègne. »

Test Artemis II Astronaut Day pour le lancement de l'ISVV-1A

Les astronautes Artemis II de la NASA (de gauche à droite) Reed Wiseman, Victor Glover, Christina Koch et l’astronaute de l’ASC (Agence spatiale canadienne) Jeremy Hansen se tiennent dans la salle blanche sur le bras d’accès de l’équipage du lanceur mobile sur l’aire de lancement 39B dans le cadre de la Test des systèmes au sol intégré au Kennedy Space Center en Floride le mercredi 20 septembre 2023. Source : NASA

L’importance des tests

La réussite de ce test garantit que l’équipage et les équipes des systèmes au sol de Kennedy sont préparés et comprennent la chronologie des événements du jour de leur lancement.

Vaisseau spatial Orion de la NASA dans l'espace lointain

Rendu artistique du vaisseau spatial Orion de la NASA. Crédit : Lockheed Martin

Aperçu de la mission Artémis II

La mission Artemis II de la NASA constitue une étape cruciale dans les projets ambitieux de l’agence visant à ramener des humains sur la Lune, puis à les envoyer sur la Lune. Mars. Cette mission n’est pas seulement une introduction mais aussi une déclaration d’intention. En tant que premier vol de la NASA avec un équipage à bord de la nouvelle fusée Space Launch System (SLS) et du vaisseau spatial Orion, Artemis II est chargé d’un tour du monde de la Lune. Son objectif premier ? Vérifier que les systèmes du vaisseau spatial fonctionnent correctement avec l’équipage dans l’environnement de l’espace lointain.

Le voyage commence au Kennedy Space Center de la NASA en Floride. Quatre astronautes monteront à bord du vaisseau spatial Orion, propulsé par une fusée SLS dans sa configuration Bloc 1. Après le lancement, plusieurs manœuvres de montée en orbite sont effectuées, aboutissant à placer Orion sur une trajectoire de retour libre vers la Lune. Ce chemin signifie que la gravité terrestre guidera naturellement Orion vers sa maison après son survol de la Lune.

Tout au long de son parcours, l’équipage sera pratique, pilotant Orion lors d’opérations rapprochées et évaluant divers systèmes. Cela comprend l’examen des systèmes de survie au cours de divers états métaboliques, tels que l’exercice et le sommeil. Ils testeront également les systèmes de communication et de navigation, garantissant ainsi la préparation au survol. Essentiellement, la longue période autour de la Terre constitue un test complet des systèmes spatiaux.

Lorsqu’Orion survolera la Lune, l’équipage aura une perspective unique : il verra la Lune et la Terre depuis l’espace lointain. Le survol, bien que bref, est un témoignage visuel du but du vol. Le vaisseau spatial utilisera ensuite les forces gravitationnelles des deux corps célestes pour rentrer efficacement chez lui, un voyage qui prendra environ quatre jours.

Artémis II est un prologue. Cela ouvre la voie à Artemis III, où l’histoire sera écrite en tant que première femme et prochain homme à marcher sur la lune. La vision de la NASA s’étend encore plus loin, avec des missions en équipage planifiées chaque année, qui contribuent toutes à renforcer les capacités d’une expédition tant attendue sur Mars.

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À la recherche du Deorbit Craft pour un atterrissage en toute sécurité sur la station spatiale

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À la recherche du Deorbit Craft pour un atterrissage en toute sécurité sur la station spatiale

La Station spatiale internationale est photographiée depuis le SpaceX Crew Dragon Endeavour alors qu’elle survole le laboratoire en orbite après s’être détachée du port orienté vers l’espace du module Harmony le 8 novembre 2021. Le complexe en orbite volait à 263 milles au-dessus des Îles Marshall dans le Océan Pacifique au moment où cette image a été prise. Crédit : NASA

NASA Il recherche des propositions pour un nouveau vaisseau spatial, USDV, destiné à désorbiter la planète en toute sécurité. Station spatiale internationale à la retraite, en privilégiant la flexibilité et la sécurité pendant la période de transition.

La NASA a publié un Demander une suggestion Issu de la fabrication américaine du US Deorbit Vehicle (USDV), un vaisseau spatial destiné à désorbiter en toute sécurité la Station spatiale internationale dans le cadre de sa retraite prévue.

Afin de maximiser la valeur pour le gouvernement et de renforcer la concurrence, l’acquisition donnera aux soumissionnaires la flexibilité de proposer un prix fixe fixe ou des frais incitatifs majorés pour la phase de conception, de développement, de test et d’évaluation. Le reste du contrat sera à prix fixe.

La coopération internationale et la Station spatiale internationale

Depuis 1998, cinq agences spatiales (l’Agence spatiale canadienne, Agence spatiale européenneL’Administration japonaise de l’aéronautique et de l’espace, l’Administration nationale de l’aéronautique et de l’espace et la Government Space Corporation.Roscosmos« ) exploitent la Station spatiale internationale, chacun étant responsable de la gestion et du contrôle du matériel qu’elle fournit. La station est conçue pour être interconnectée et s’appuie sur les contributions de l’ensemble du partenariat pour fonctionner. Les États-Unis, le Japon, le Canada et les pays participants de l’Agence spatiale européenne (ESA) s’est engagée à exploiter la station jusqu’en 2030 et la Russie jusqu’en 2028 au moins.

Station photo SpaceX Crew Dragon

Cette mosaïque représente la Station spatiale internationale (photo de SpaceX Crew Dragon Endeavour) alors qu’elle vole autour du laboratoire en orbite après s’être détachée du port orienté vers l’espace du module Harmony le 8 novembre 2021. Crédit image : NASA

Projets futurs et mesures de sécurité

À la fin du programme de la Station spatiale internationale, la station sera retirée de son orbite de manière contrôlée afin d’éviter les zones peuplées. La désorbite sûre de la Station spatiale internationale est une responsabilité partagée entre les cinq agences spatiales grâce à des contributions de partenaires basées sur le pourcentage de propriété de bloc de chaque agence. À l’avenir, les États-Unis prévoient de transférer leurs opérations LEO vers des plates-formes détenues et exploitées commercialement afin de garantir un accès et une présence continus dans l’espace pour la recherche, le développement technologique et la coopération internationale.

Développement du véhicule américain Deorbit

Au cours d’un effort de plusieurs années, la NASA et ses partenaires ont étudié les exigences de désorbitation et ont précédemment développé une stratégie préliminaire et un plan d’action pour évaluer l’utilisation de plusieurs vaisseaux spatiaux Roscosmos Progress pour soutenir les opérations de désorbitation. Ces efforts indiquent désormais qu’une nouvelle solution d’engin spatial fournirait des capacités plus robustes pour une désorbite responsable. Pour commencer le développement de ce nouveau vaisseau spatial, la NASA a lancé un appel d’offres.

L’USDV se concentre sur l’activité de désorbitation en aval. Il s’agira d’une nouvelle conception de vaisseau spatial ou d’une modification d’un vaisseau spatial existant qui devra opérer lors de son vol inaugural et avoir une capacité de répétabilité et de récupération des anomalies suffisante pour poursuivre le processus de combustion critique au-delà de l’orbite. Comme pour tout effort de développement de cette envergure, il faudra des années pour développer, tester et certifier l’USDV.

Pour plus d’informations sur les plans de désorbite, visitez : Questions fréquemment posées sur la transition vers la Station spatiale internationale.

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Le télescope Webb a fait une découverte passionnante dans le monde océanique européen

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Le télescope Webb a fait une découverte passionnante dans le monde océanique européen

Il existe peu d’endroits dans notre système solaire plus intéressants qu’Europe.

Sous sa croûte glacée craquelée, la NASA et les planétologues soupçonnent que cette lune en orbite autour de Jupiter abrite une mer géante, dont certaines… 40 à 100 milles de profondeur. Aujourd’hui, de nouvelles observations du puissant télescope spatial James Webb montrent qu’une région à la surface d’Europe contient du dioxyde de carbone, un ingrédient important pour la vie telle que nous la connaissons.

Cette découverte n’est guère une preuve de la vie réelle, mais elle fait du monde océanique un endroit encore plus attrayant pour une exploration plus approfondie.

« Nous pensons maintenant avoir des preuves observationnelles que le carbone que nous voyons à la surface d’Europe provient de l’océan. Ce n’est pas anodin. Le carbone est un élément essentiel en biologie », a déclaré Samantha Trumbo, planétologue à l’Université Cornell. Analysé Données du télescope Webb, Il a dit dans un communiqué. (Environ un cinquième du corps humain Fabriqué en carbonePar exemple.)

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Sur la surface fissurée d’Europe, le dioxyde de carbone est plus concentré dans une zone à la surface irrégulière et relativement jeune, appelée Tara Reggio, qui signifie « terrain du chaos ». Le légendaire télescope spatial Hubble avait déjà observé du sel à Tara Reggio. « Maintenant, nous constatons que le dioxyde de carbone y est également fortement concentré », a expliqué Trumbo. « Nous pensons que cela signifie que l’origine du carbone se trouve probablement dans l’océan intérieur. »

Les images ci-dessous montrent comment Webb, qui orbite autour du soleil à un million de kilomètres de la Terre, a vu Europe. Les scientifiques ont utilisé le spectrographe proche infrarouge du télescope, ou NIRSpec, un type d’outil qui fonctionne comme un prisme pour trouver du carbone. Un spectrographe divise la lumière qu’il reçoit en une riche gamme de couleurs, révélant les éléments d’un objet distant.

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La première image à gauche est une image Web infrarouge de la lune lointaine, tandis que les trois vues suivantes proviennent de son spectromètre :

Les trois images de droite montrent où le télescope Webb a identifié du dioxyde de carbone sur Europe. Les zones blanches au centre à droite représentent la région de Tara Reggio, riche en CO2.
Photographie : Jeronimo Villanueva (NASA/GSFC) / Samantha Trumbo (Cornell University) / NASA / ESA / Agence spatiale canadienne. Crédit de traitement d’image : Jeronimo Villanueva (NASA/GSFC) / Alyssa Pagan (STScI)

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L’Europe se trouve à des centaines de millions de kilomètres au-delà de la Terre. Mais la NASA envisage de se rapprocher. En 2024, l’agence spatiale prévoit de lancer le satellite Mission Europa ClipperLa NASA a expliqué que le projet cherche à « déterminer s’il existe des endroits sous la surface de la lune glacée de Jupiter, Europe, qui pourraient abriter la vie ». Le vaisseau spatial volera près de la Lune des dizaines de fois, capturant des données sans précédent. Dans cette mer salée, les conditions peuvent être propices à la vie. Cependant, savoir s’il contenait probablement une vie primitive est une autre question.

Puissantes capacités du télescope Webb

Le télescope Webb – une collaboration scientifique entre la NASA, l’Agence spatiale européenne et l’Agence spatiale canadienne – est conçu pour scruter l’univers le plus profond et révéler de nouvelles perspectives sur l’univers primitif. Mais il examine également les planètes intéressantes de notre galaxie, ainsi que les planètes et les lunes de notre système solaire.

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Voici comment Webb a réalisé des exploits sans précédent qui dureront probablement des décennies :

– Miroir géant : Le miroir Webb, qui capte la lumière, mesure plus de 21 pieds de large. C’est deux fois et demie plus grand que le miroir du télescope spatial Hubble. Capturer plus de lumière permet à Webb de voir des objets plus anciens au loin. Comme indiqué ci-dessus, le télescope observe les étoiles et les galaxies qui se sont formées il y a plus de 13 milliards d’années, quelques centaines de millions d’années après le Big Bang.

En 2021, « nous verrons les premières étoiles et galaxies jamais formées », a déclaré à Mashable Jan Creighton, astronome et directeur du planétarium Manfred Olson à l’université du Wisconsin-Milwaukee.

– Affichage infrarouge : Contrairement à Hubble, qui voit la lumière largement visible, Webb est avant tout un télescope infrarouge, ce qui signifie qu’il voit la lumière dans le spectre infrarouge. Cela nous permet de voir davantage l’univers. L’infrarouge a plus de temps Longueurs d’onde de la lumière visible, de sorte que les ondes lumineuses glissent plus efficacement à travers les nuages ​​cosmiques ; Souvent, la lumière ne frappe ni n’est dispersée par ces particules densément emballées. En fin de compte, le viseur infrarouge de Webb pourrait pénétrer dans des endroits où Hubble ne peut pas pénétrer.

« Cela lève le voile », a déclaré Creighton.

– Regarder des exoplanètes lointaines : télescope Webb Il transporte un équipement spécialisé appelé spectrographe Cela révolutionnerait notre compréhension de ces mondes lointains. Les instruments peuvent déchiffrer les molécules (telles que l’eau, le dioxyde de carbone et le méthane) présentes dans l’atmosphère d’exoplanètes lointaines, qu’il s’agisse de géantes gazeuses ou de mondes rocheux plus petits. Webb examinera les exoplanètes de la Voie lactée. Qui sait ce que nous trouverons ?

« Nous pourrions apprendre des choses auxquelles nous n’avions jamais pensé », a déclaré Mercedes Lopez Morales, chercheuse sur les exoplanètes et astrophysicienne à Centre d’astrophysique de Harvard et de l’Université SmithsonianEn 2021, a-t-il déclaré à Mashable.

Les astronomes ont déjà réussi à découvrir des réactions chimiques intéressantes sur une planète située à 700 années-lumière, et l’observatoire a commencé à étudier l’un des endroits les plus improbables de l’univers : les planètes rocheuses de la taille de la Terre dans le système solaire TRAPPIST.

Le miroir géant du télescope Webb, qui capte la générosité de la lumière, est en construction.

Le miroir géant du télescope Webb, qui capte la générosité de la lumière, est en construction.
Crédit : NASA/Chris Gunn

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