science
Les récifs artificiels conçus par les ingénieurs du MIT pourraient protéger la vie marine et réduire les dégâts causés par les tempêtes
Les magnifiques récifs coralliens noueux qui entourent les îles tropicales servent de refuge marin et de tampon naturel contre les mers agitées. Mais à mesure que les effets du changement climatique s’aggravent et que les récifs coralliens s’effondrent dans le monde entier, et que les événements météorologiques extrêmes deviennent plus fréquents, les communautés côtières deviennent de plus en plus vulnérables aux fréquentes inondations et à l’érosion.
L’équipe du MIT espère désormais fortifier les côtes avec des récifs « architecturaux » – des structures marines durables conçues pour imiter les effets des récifs coralliens naturels sur la résistance aux vagues tout en fournissant des enclaves aux poissons et autres espèces marines.
La conception du récif de l'équipe se concentre sur une structure cylindrique entourée de quatre segments en forme de gouvernail. Les ingénieurs ont découvert que lorsque cette structure résiste à une vague, elle brise efficacement la vague en jets turbulents qui finissent par dissiper la majeure partie de l’énergie totale des vagues. L’équipe a calculé que la nouvelle conception pourrait réduire l’énergie des vagues autant que les récifs artificiels existants, en utilisant dix fois moins de matériaux.
Les chercheurs prévoient de fabriquer chaque structure cylindrique à partir de ciment durable, qu'ils mouleront en un motif de « voxels » qui pourront être assemblés automatiquement et fourniront des enclaves aux poissons à explorer et à d'autres espèces marines où s'installer. Les cylindres peuvent être reliés pour former un long mur semi-perméable que les ingénieurs peuvent ériger le long du rivage, à environ 800 mètres du rivage. Sur la base des premières expériences de l'équipe avec des prototypes à l'échelle du laboratoire, les coraux artificiels peuvent réduire l'énergie des vagues entrantes de plus de 95 %.
«Ce sera comme un long brise-lames», déclare Michael Triantafilou, professeur Henry L. et Grace Doherty de sciences et de génie océaniques au Département de génie mécanique. « Si les vagues atteignent 6 mètres de haut en direction de la structure du récif, elles finiront par avoir moins d'un mètre de haut de l'autre côté. Cela tue donc l'effet des vagues, ce qui pourrait empêcher l'érosion et les inondations. »
Les détails de la conception des coraux artificiels sont rapportés aujourd'hui dans une étude parue dans la revue en libre accès. Association PNAS. Les co-auteurs du MIT Triantafyllou sont Edvard Ronglan SM '23 ; les étudiants diplômés Alfonso Parra Rubio, José del Huella Ferrandes et Erik Strand ; Les chercheuses Patricia Maria Stazato et Carolina Bastidas ; Professeur Neil Gershenfeld, directeur du Centre pour les atomes et les pièces ; Avec Alexis Oliveira da Silva de l'Institut Polytechnique de Paris, Dexia Fan de Westlake University et Jeffrey Geyer Jr. de Scinetics, Inc.
Profitez des perturbations
Certaines régions ont déjà créé des récifs coralliens artificiels pour protéger leurs côtes des tempêtes envahissantes. Ces structures sont généralement des navires coulés, des plates-formes pétrolières et gazières abandonnées et même des formations assemblées de béton, de métal, de pneus et de pierre. Cependant, il existe actuellement des variations dans les types de récifs artificiels existants et il n’existe aucune norme concernant la géométrie de ces structures. De plus, les conceptions déployées ont tendance à avoir une faible dissipation des ondes par unité de volume de matériau utilisé. Cela signifie qu’il faut une énorme quantité de matériaux pour décomposer suffisamment d’énergie des vagues afin de protéger adéquatement les communautés côtières.
Au lieu de cela, l’équipe du MIT a cherché des moyens de concevoir des récifs artificiels qui dissiperaient efficacement l’énergie des vagues en utilisant moins de matériaux, tout en offrant un refuge aux poissons vivant le long de tout littoral vulnérable.
« N'oubliez pas que les récifs coralliens naturels n'existent que dans les eaux tropicales », explique Triantafilou, directeur du MIT Sea Grant Program. « Nous ne pourrions pas avoir ces récifs, par exemple, dans le Massachusetts. Mais les récifs conçus ne dépendent pas de la température, ils peuvent donc être placés dans n'importe quelle eau, protégeant ainsi davantage de zones côtières. »
Ce nouvel effort est le résultat d'une collaboration entre des chercheurs du MIT Sea Grant, qui ont développé la conception hydrodynamique de la structure du récif, et des chercheurs du Center for Parts and Atoms (CBA), qui ont travaillé pour rendre la structure modulaire et facile à fabriquer. sur site. . La conception du récif corallien par l'équipe est née de deux problèmes apparemment sans rapport. Les chercheurs de l’ABC développaient des structures cellulaires ultralégères pour l’industrie aérospatiale, tandis que les chercheurs de Sea Grant évaluaient les performances des obturateurs anti-éruption dans les structures pétrolières offshore – des vannes cylindriques utilisées pour sceller les puits de pétrole et de gaz et empêcher leurs fuites.
Les tests de l'équipe ont montré que la disposition cylindrique de la structure génère une traînée importante. En d’autres termes, la structure semble particulièrement efficace pour dissiper les flux de pétrole et de gaz de grande puissance. Le même agencement, se demandaient-ils, pourrait-il dissiper un autre type d’écoulement, dans les vagues océaniques ?
Les chercheurs ont commencé à manipuler la structure globale dans les simulations d’écoulement d’eau, en ajustant leurs dimensions et en ajoutant des éléments spécifiques pour voir si et comment les vagues changeaient lorsqu’elles frappaient chaque conception de simulation. Ce processus itératif a finalement abouti à une géométrie raffinée : un cylindre vertical entouré de quatre longues bandes, chacune reliée au cylindre de manière à laisser de la place à l'eau pour s'écouler à travers la structure résultante. Ils ont découvert que cette configuration réfractait essentiellement toute énergie de vague entrante, provoquant l’enroulement de parties du flux induit par les vagues sur les côtés au lieu de s’effondrer vers l’avant.
« Nous profitons de ces turbulences et de ces jets puissants pour finalement dissiper l'énergie des vagues », explique Ferrandis.
Résistez aux tempêtes
Une fois que les chercheurs ont identifié la structure idéale pour la dissipation des vagues, ils ont fabriqué une version en laboratoire du récif corallien, façonnée à partir d’une série de structures cylindriques, qu’ils ont imprimées en 3D à partir de plastique. Chaque cylindre d'essai mesure environ 1 pied de large et 4 pieds de long. Ils ont assemblé un certain nombre de cylindres, chacun espacé d'environ un pied, pour former une structure en forme de clôture, puis l'ont descendu dans un réservoir à vagues au MIT. Ils ont ensuite généré des vagues de différentes hauteurs et les ont mesurées avant et après avoir traversé le récif artificiel.
« Nous avons vu les vagues diminuer considérablement, à mesure que les récifs coralliens détruisaient leur énergie », explique Triantafilou.
L'équipe a également étudié la possibilité de rendre les structures plus poreuses et plus adaptées à la pêche. Ils ont découvert qu’au lieu de fabriquer chaque structure à partir d’une feuille de plastique solide, ils pouvaient utiliser un type de ciment moins coûteux et plus durable.
« Nous avons travaillé avec des biologistes pour tester le ciment que nous avons l'intention d'utiliser. Il est sans danger pour la pêche et prêt à l'emploi », ajoute-t-il.
Ils ont identifié un modèle idéal de microstructures dans lesquelles le ciment peut être façonné, afin de fabriquer des récifs coralliens tout en créant des enclaves dans lesquelles les poissons peuvent vivre. Cette géométrie de voxel ressemble à des cartons d'œufs individuels, empilés bout à bout, et semble n'avoir aucun effet sur la capacité globale de dissipation des ondes de la structure.
« Ces axes maintiennent toujours une grande traînée tout en permettant au poisson de se déplacer », explique Ferrandis.
L’équipe fabrique actuellement des structures de voxels en ciment et les assemble dans des récifs conçus à l’échelle du laboratoire, qu’elle testera dans différentes conditions de vagues. Ils envisagent que la conception du voxel pourrait être modulaire, évolutive à n’importe quelle taille souhaitée et facile à transporter et à installer dans divers endroits extérieurs. « Nous simulons actuellement les modèles marins réels et testons le fonctionnement de ces modèles lorsque nous devrons éventuellement les déployer », explique Anjali Sinha, une étudiante diplômée du MIT qui a récemment rejoint le groupe.
À l’avenir, l’équipe espère travailler avec des villes balnéaires du Massachusetts pour tester les structures à une échelle pilote.
« Ces structures de test ne seront pas petites », souligne Triantafilou. « Il fera environ un mile de long, environ 5 mètres de haut, et coûtera environ 6 millions de dollars par mile. Ce n'est donc pas bon marché. Mais cela pourrait éviter des milliards de dollars de dégâts causés par les tempêtes. Et avec le changement climatique, la protection des côtes va devenir un gros problème. »
Ces travaux ont été financés en partie par la Defense Advanced Research Projects Agency des États-Unis.
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
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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.
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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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