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Un retour lunaire, une lune de Jupiter, la fusée la plus puissante jamais construite et le télescope Webb

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Le voyage dans l’espace est une question d’élan.


Fusées transformer leur carburant en élan qui transporte les gens, les satellites et la science elle-même vers espace. 2021 a été une année pleine de records pour les programmes spatiaux du monde entier, et cet élan se poursuit en 2022.

L’année dernière, la course à l’espace commercial a véritablement décollé. Richard Branson et fondateur d’Amazon Jeff Bezos tous deux ont participé à des lancements suborbitaux et ont amené des amis, dont l’acteur William Shatner. EspaceX envoyé huit astronautes et 1 tonne de fournitures à la Station spatiale internationale pour la NASA. Les six vols spatiaux touristiques en 2021 ont été un record. Il y avait aussi un enregistrer 19 personnes en apesanteur dans l’espace pendant une courte période en décembre, dont huit citoyens privés. Enfin, Mars était aussi plus occupé que jamais grâce à des missions américaines, chinoises et émiraties qui envoient des rovers, des sondes ou des orbiteurs sur la planète rouge.

Au total, en 2021, il y a eu 134 lancements qui ont mis humains ou satellites en orbite—le nombre le plus élevé dans l’ensemble histoire des vols spatiaux. Près de 200 lancements orbitaux sont prévus pour 2022. Si tout se passe bien, cela pulvérisera le record de l’an dernier.

je suis un astronome qui étudie les trous noirs supermassifs et les galaxies lointaines. J’ai aussi écrit un livre sur l’avenir de l’humanité dans l’espace. Il y a beaucoup à attendre en 2022. Le lune recevra plus d’attention qu’elle n’en a eu depuis des décennies, tout comme Jupiter. Le plus gros missile jamais construit effectuera son premier vol. Et bien sûr, le télescope spatial James Webb commencera à renvoyer ses premières images.

Pour ma part, je ne peux pas attendre.

Le SpaceX Starship a effectué un certain nombre de vols d’essai en 2021 et devrait effectuer sa première véritable mission en 2022.

Tout le monde va sur la lune

Mettre une fusée en orbite autour de la Terre est une prouesse technique, mais cela n’équivaut qu’à une demi-journée de route. Cinquante ans après que la dernière personne se soit trouvée sur le voisin le plus proche de la Terre, 2022 verra une liste bondée de missions lunaires.

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La NASA va enfin lancer son très retardé Système de lancement spatial. Cette fusée est plus haute que la Statue de la Liberté et produit plus de poussée que le puissant Saturn V. Le Mission Artémis I partira ce printemps pour un survol de la lune. C’est une preuve de concept pour un système de fusée qui permettra un jour aux gens de vivre et de travailler hors de la Terre. L’objectif immédiat est de remettre les astronautes sur la Lune d’ici 2025.

La NASA travaille également au développement du Infrastructure pour une base lunaire, et c’est partenariat avec des entreprises privées lors de missions scientifiques sur la lune. Une société appelée Astrobotique transportera 11 charges utiles vers un grand cratère sur la face proche de la lune, dont deux mini-rovers et un ensemble de souvenirs personnels recueillis auprès du grand public par une société basée en Allemagne. L’atterrisseur Astrobotic transportera également les restes incinérés de la légende de la science-fiction Arthur C. Clarke– comme pour le vol de Shatner dans l’espace, c’est un exemple de science-fiction transformée en réalité. Une autre compagnie, Machines intuitivesprévoit deux voyages sur la Lune en 2022, transportant 10 charges utiles comprenant une trémie lunaire et une expérience d’extraction de glace.

La Russie est participer à l’acte lunaire, trop. L’Union soviétique a accompli de nombreuses premières lunaires – le premier vaisseau spatial à toucher la surface en 1959, le premier vaisseau spatial à atterrir en 1966 et le premier rover lunaire en 1970 – mais la Russie n’est pas revenue depuis plus de 45 ans. En 2022, il prévoit d’envoyer l’atterrisseur Luna 25 au pôle sud de la lune pour forer de la glace. Eau gelée est une exigence essentielle pour toute base lunaire.

Tous à bord du Starship

Alors que le Space Launch System de la NASA sera un grand pas en avant pour l’agence, la nouvelle fusée d’Elon Musk promet d’être la reine du ciel en 2022.

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Le Space X Vaisseau spatial-la fusée la plus puissante jamais lancé — obtiendra son premier lancement orbital en 2022. Il est entièrement réutilisable, a plus de deux fois la poussée de la fusée Saturn V et peut transporter 100 tonnes en orbite. La fusée massive est au cœur des aspirations de Musk à créer une base autonome sur la lune et, éventuellement, une ville sur Mars.

Une partie de ce qui rend Starship si important est à quel point il rendra les choses bon marché dans l’espace. En cas de succès, le prix de chaque vol sera 2 millions de dollars. En revanche, le prix pour la NASA pour lancer le système de lancement spatial est susceptible d’être dépassé 2 milliards de dollars. La réduction des coûts par un facteur de mille sera un changeur de jeu pour l’économie des voyages spatiaux.

Jupiter fait signe

La Lune et Mars ne sont pas les seuls corps célestes à attirer l’attention l’année prochaine. Après des décennies de négligence, Jupiter recevra enfin un peu d’amour aussi.

L’agence spatiale européenne Explorateur des lunes glacées devrait se diriger vers le géant gazier en milieu d’année. Une fois sur place, il passera trois ans à étudier trois des lunes de Jupiter : Ganymède, Europe et Callisto. On pense que ces lunes ont toutes de l’eau liquide souterraine, ce qui les rend potentiellement environnements habitables.

De plus, en septembre 2022, le vaisseau spatial Juno de la NASA, qui orbite autour de Jupiter depuis 2016, va plonger dans 220 milles d’euros, le regard le plus proche jamais réalisé sur cette lune fascinante. Ses instruments mesureront la épaisseur de la coquille de glacequi recouvre un océan d’eau liquide.

Voir la première lumière

Toute cette action dans le système solaire est passionnante, mais 2022 verra également de nouvelles informations provenant des confins de l’espace et de l’aube des temps.

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Après avoir atteint avec succès sa destination finale, déployé ses panneaux solaires et déployé ses miroirs en janvier, le télescope spatial James Webb de la NASA subira des tests approfondis et renverra ses premières données vers le milieu de l’année. Le télescope de 21 pieds (6,5 mètres) a sept fois la zone de collecte du télescope spatial Hubble. Il fonctionne également à des longueurs d’onde de lumière plus longues que Hubble, de sorte qu’il peut voir des galaxies lointaines dont la lumière a été décalé vers le rouge– étiré à des longueurs d’onde plus longues – par l’expansion de l’univers.

D’ici la fin de l’année, les scientifiques devraient obtenir les résultats d’un projet visant à cartographier les premières structures de l’univers et voir l’aube de la formation des galaxies. La lumière que dégageaient ces structures faisait partie des très première lumière dans l’histoire et a été émis alors que l’univers n’avait que 5% de son âge actuel.

Lorsque les astronomes regardent dans l’espace, ils regardent dans le temps. La première lumière marque la limite de ce que l’humanité peut voir de l’univers. Préparez-vous à voyager dans le temps en 2022.


Astéroïdes, la lune et Mars : les missions spatiales à attendre en 2022


Fourni par
La conversation

Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.

Citation: Un retour lunaire, une lune de Jupiter, la fusée la plus puissante jamais construite et le télescope Webb (2022, 28 janvier) récupéré le 28 janvier 2022 sur https://phys.org/news/2022-01-lunar-jupiter-moon- fusée-puissante.html

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Une source de cristaux liquides de paires de photons

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La conversion ascendante paramétrique spontanée (SPDC), en tant que source de photons intriqués, présente un grand intérêt pour la physique quantique et la technologie quantique, mais jusqu’à présent, elle ne peut être mise en œuvre que dans des matériaux solides. Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière (MPL) et de l’Institut Josef Stefan de Ljubljana, en Slovénie, ont démontré pour la première fois la SPDC dans un cristal liquide. Les résultats ont été récemment publiés dans natureouvrent la voie à une nouvelle génération de sources quantiques : efficaces et accordables par champs électriques.

Diviser un photon en deux est l’un des outils les plus utiles en photonique quantique. Il peut créer des paires de photons intriqués, des photons uniques, de la lumière compressée et des états photoniques encore plus complexes, essentiels aux technologies photoniques quantiques. Ce processus est connu sous le nom de conversion abaisseur automatique (SPDC).

Le SPDC est étroitement lié à la symétrie centrale. Il s’agit de la symétrie par rapport à un point – par exemple, un carré est symétrique au centre mais pas un triangle. Essentiellement, en divisant un photon en deux, le SPDC brise la symétrie centrale. Par conséquent, cela n’est possible que dans les cristaux dont la cellule primaire est asymétrique au centre. La SPDC ne peut pas se produire dans les liquides ou les gaz ordinaires, car ces matériaux sont isotropes.

Cependant, des chercheurs ont récemment découvert des cristaux liquides de structure différente, appelés cristaux liquides nématiques ferroélectriques. Bien qu’ils soient fluides, ces matériaux se caractérisent par une forte rupture de symétrie centrale. Leurs molécules sont allongées, asymétriques et surtout, elles peuvent être réorientées par un champ électrique externe. La réorientation des molécules modifie la polarisation des paires de photons générées, ainsi que le taux de génération. Avec un conditionnement approprié, un échantillon de ces matériaux peut constituer un dispositif extrêmement utile car ils produisent efficacement des paires de photons, peuvent être facilement réglés à l’aide d’un champ électrique et peuvent être intégrés dans des dispositifs plus complexes.

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À l’aide d’échantillons préparés à l’Institut Josef Stefan (Ljubljana, Slovénie) à partir de cristaux liquides nématiques ferroélectriques fabriqués par Merck Electronics KGaA, des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la science de la lumière ont appliqué pour la première fois la SPDC à un cristal liquide. . L’efficacité de génération de photons intriqués est aussi élevée que celle des meilleurs cristaux non linéaires, tels que le niobate de lithium, d’épaisseur similaire. En appliquant un champ électrique de quelques volts seulement, ils ont pu activer et désactiver la génération de paires de photons, ainsi que modifier les propriétés de polarisation de ces paires. Cette découverte marque le début d’une nouvelle génération de sources lumineuses quantiques : flexibles, accordables et efficaces.

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Le framework CUISINES pour les projets de comparaison de modèles exoplanétaires, version 1.0

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Le framework CUISINES pour les projets de comparaison de modèles exoplanétaires, version 1.0

Illustration de la conception expérimentale générale du CREME exoMIP (Tsigaridis et al. en préparation), comme exemple de la façon dont l’exoMIP peut être structuré pour permettre une large participation communautaire. — Ph.EP astronomique

Alors que le télescope spatial James Webb commence à renvoyer des observations, il est plus important que jamais que les modèles climatiques exoplanétaires soient capables de prédire de manière cohérente et correcte l’observabilité des exoplanètes, de récupérer leurs données et d’interpréter les environnements planétaires à partir de ces données.

Les comparaisons entre modèles jouent un rôle crucial dans ce contexte, surtout à l’heure où peu de données sont disponibles pour valider les prédictions des modèles. Le groupe de travail CUISINES du Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) de la NASA soutient une approche systématique pour évaluer les performances des modèles d’exoplanètes et fournit ici un cadre pour mener des projets d’intercomparaison de modèles d’exoplanètes organisés par la communauté (exoMIP).

Le cadre CUISINES adapte spécifiquement les pratiques de la communauté climatique terrestre pour répondre aux besoins des chercheurs exoplanétaires, y compris une gamme de types de modèles, de cibles planétaires et d’études spatiales paramétriques. Son objectif est d’aider les chercheurs à travailler collectivement, équitablement et ouvertement pour atteindre des objectifs communs.

Le cadre CUISINES repose sur cinq principes : 1) Définir à l’avance la ou les questions de recherche que exoMIP vise à aborder. 2) Créer une conception pilote qui maximise la participation de la communauté et en faire la publicité largement. 3) Planifiez un calendrier de projet qui permet à tous les membres d’exoMIP de participer pleinement. 4) Créer des produits de données à partir des résultats du modèle pour une comparaison directe avec les observations. 5) Créez un plan de gestion des données applicable aujourd’hui et évolutif à l’avenir.

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Au cours des premières années de son existence, CUISINES fournit déjà un soutien logistique à 10 exoMIP et continuera à organiser des ateliers annuels pour approfondir les commentaires de la communauté et présenter de nouvelles idées d’exoMIP.

Linda E. Sohl, Thomas J. Fuchez, Sean Domagal-Goldman, Duncan A. Christie, Russell Detrick, Jacob Haque-Misra, C.E. Harman, Nicholas Iero, Nathan J. Mayne, Costas Tsigarides, Geronimo L. Villanueva, Ambre V. Jeune, Guillaume Chaverot

Commentaires : 14 pages, deux numéros
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP) ; Instruments et méthodes astrophysiques (astro-ph.IM)
Citer comme : arXiv:2406.09275 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2406.09275v1 [astro-ph.EP] pour cette version)
Date de soumission
Qui : Linda Suhl
[v1] Jeudi 13 juin 2024, 16:14:22 UTC (903 Ko)
https://arxiv.org/abs/2406.09275
Astrobiologie

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Ingénieur – Des « mégaclusters » de satellites pourraient mettre en péril la reconstitution du trou d’ozone

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Ingénieur – Des « mégaclusters » de satellites pourraient mettre en péril la reconstitution du trou d’ozone

Le Protocole de Montréal de 1987 a réglementé avec succès les CFC nocifs pour la couche d’ozone afin de protéger la couche d’ozone, réduisant ainsi le trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique, et une reprise est attendue dans les 50 prochaines années.

Cependant, de nouvelles recherches de Université de Californie du Sud Ecole d’Ingénieurs de Viterbi Il a montré que ces oxydes ont été multipliés par huit entre 2016 et 2022 et continueront de s’accumuler à mesure que le nombre de satellites en orbite terrestre basse (LEO) augmentera, mettant ainsi la couche d’ozone en danger dans les décennies à venir.

Les chercheurs ont expliqué que sur 8 100 objets en orbite terrestre basse, 6 000 sont des satellites Starlink lancés au cours des dernières années et que la demande d’une couverture Internet mondiale entraîne une augmentation rapide du lancement d’essaims de petits satellites de communication.

SpaceX est le leader de ce projet, avec l’autorisation de lancer 12 000 satellites Starlink supplémentaires et jusqu’à 42 000 satellites prévus. Amazon et d’autres sociétés dans le monde envisagent également de créer des constellations allant de 3 000 à 13 000 satellites, ajoutent les auteurs de l’étude.

Les satellites Internet ont une durée de vie d’environ cinq ans seulement, les entreprises doivent donc lancer des satellites de remplacement pour maintenir le service Internet, ce qui poursuit un cycle d’obsolescence programmée et de contamination imprévue, ont indiqué les chercheurs.

Les oxydes d’aluminium déclenchent des réactions chimiques qui détruisent l’ozone stratosphérique, qui protège la Terre des rayons ultraviolets. Les oxydes ne réagissent pas chimiquement avec les molécules d’ozone, mais conduisent plutôt à des réactions destructrices entre l’ozone et le chlore, conduisant à l’appauvrissement de la couche d’ozone.

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Étant donné que les oxydes d’aluminium ne sont pas consommés dans ces réactions chimiques, ils peuvent continuer à détruire molécule après molécule d’ozone pendant des décennies à mesure qu’ils dérivent dans la stratosphère, ont indiqué les chercheurs.

« Ce n’est que ces dernières années que les gens ont commencé à penser que cela pourrait devenir un problème », a déclaré Joseph Wang, chercheur en astronautique à l’Université de Californie du Sud et auteur correspondant de l’étude, dans un communiqué. « Nous avons été l’une des premières équipes à considérer les implications de ces faits. »

Puisqu’il est impossible de collecter des données sur des engins spatiaux en feu, des études antérieures ont utilisé des analyses de micrométéorites pour estimer la contamination potentielle. Cependant, les chercheurs ont indiqué que les micrométéorites contiennent très peu d’aluminium, un métal qui représente 15 à 40 % de la masse de la plupart des satellites. Ces estimations ne s’appliquent donc pas bien aux nouveaux satellites.

Au lieu de cela, les chercheurs ont modélisé la composition chimique et les liaisons au sein des matériaux satellites lors de leurs interactions aux niveaux moléculaire et atomique. Les résultats ont permis aux chercheurs de comprendre comment la matière change avec différents apports d’énergie.

L’étude a été financée par NASAIl a été constaté qu’en 2022, la rentrée des satellites a augmenté la quantité d’aluminium dans l’atmosphère de 29,5 % au-dessus des niveaux normaux.

La modélisation a montré qu’un satellite typique de 250 kg avec 30 pour cent de sa masse d’aluminium générerait environ 30 kg de nanoparticules d’oxyde d’aluminium (taille de 1 à 100 nanomètres) lors de la rentrée. La plupart de ces particules sont générées dans la mésosphère, entre 50 et 85 kilomètres (30 à 50 miles) au-dessus de la surface de la Terre.

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L’équipe a ensuite calculé que, en fonction de la taille des particules, il faudrait jusqu’à 30 ans pour que les oxydes d’aluminium dérivent jusqu’aux hauteurs stratosphériques, où se trouvent 90 % de l’ozone troposphérique.

Les chercheurs estiment qu’au moment où les constellations de satellites actuellement prévues seront achevées, 912 tonnes d’aluminium tomberont sur Terre chaque année. Cela libérerait environ 360 tonnes d’oxydes d’aluminium par an dans l’atmosphère, soit une augmentation de 646 % par rapport aux niveaux naturels.

L’étude a été publiée dans la revue en libre accès AGU Lettres de recherche géophysiqueentièrement lisible ici.

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