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Une percée hypersonique financée par la NASA pourrait abattre un « train de choc » mortel à la vitesse de la lumière
Une équipe de chercheurs financée par la NASA a annoncé une percée dans la technologie du flux d’air supersonique, permettant aux opérateurs de contrôler le flux d’air à la vitesse de la lumière lorsqu’une « cascade de choc » mortelle se produit.
La cascade de chocs est une condition qui précède généralement la panne du moteur dans un moteur scramjet. Aujourd’hui, pour la première fois, des chercheurs du Collège d’ingénierie et de sciences appliquées de l’Université de Virginie ont démontré la capacité de surveiller le flux d’air à travers un moteur à réaction supersonique à l’aide d’un capteur optique au lieu d’un capteur de pression.
Ce niveau de détection et de contrôle sans précédent offre aux ingénieurs des moteurs de propulsion à réaction utilisés dans les modèles réduits d’avions supersoniques une toute nouvelle façon de maintenir les performances des moteurs fonctionnant au-dessus de Mach 5, soit cinq fois la vitesse du son lorsqu’une cascade de chocs est détectée. Les avions volant à des vitesses supérieures à ce seuil sont qualifiés de « supersoniques ».
Le professeur Christopher Gowen, directeur du laboratoire de recherche spatiale de l’université de Virginie, où les recherches ont été menées, a déclaré : « Il nous semblait logique que si l’avion évoluait à des vitesses hypersoniques de Mach 5 et plus, il serait peut-être préférable de inclure des capteurs fonctionnant à une vitesse plus proche de la vitesse de la lumière que de la vitesse du son ».
La détection des chocs des trains est essentielle pour le vol supersonique
dans le communiqué de presse Annonçant une avancée majeure dans la détection et le contrôle du flux d’air, l’équipe a noté que l’avion expérimental X-43 de la NASA, ou « Hyper-X », était capable de voler à des vitesses hypersoniques 20 ans plus tôt. La version finale de cet avion, le X-43A, a atteint Mach 10 en 2004. Il s’agit de la vitesse la plus rapide atteinte par un avion à respiration aérienne avant ou depuis.
Malheureusement, ce programme et son successeur de l’Air Force, le programme X-51 Waverider, utilisaient une technologie obsolète pour surveiller et contrôler avec précision le flux d’air à l’intérieur d’un moteur hypersonique. Contrairement au statoréacteur utilisé dans les avions supersoniques, un scramjet capable de voler à des vitesses supersoniques doit maintenir la circulation de l’air à des vitesses supersoniques. En conséquence, la surveillance du débit d’air avec un capteur de pression de 2004 fonctionnant à la vitesse du son en observant les ondes de pression a laissé très peu de temps aux ingénieurs pour réagir aux conditions de débit défavorables.
« Si vous ressentez à la vitesse du son, mais que les processus moteurs se déplacent plus rapidement que la vitesse du son, vous n’aurez pas autant de temps de réponse », a expliqué Gwen.
L’équipe UVA s’est tournée vers les capteurs optiques pour fournir aux ingénieurs des données beaucoup plus rapides afin qu’ils puissent éviter la redoutable condition de « non-démarrage », où le flux d’air à l’entrée du moteur scramjet tombe en dessous du seuil de vitesse supersonique.
« Si quelque chose se produit à l’intérieur du moteur supersonique et que des conditions subsoniques surviennent soudainement, cela signifie que le moteur cessera de fonctionner. La poussée diminuera soudainement et à ce stade, il peut être difficile de redémarrer l’admission », a expliqué Gwen.
Les capteurs optiques trouvent une toute nouvelle façon de détecter et de prévenir les dysfonctionnements
Selon les recherches de l’équipe publié Dans le magazine Sciences et technologies aérospatialesL’équipe estime que la surveillance du débit d’air d’admission à l’aide de capteurs optiques peut fournir aux ingénieurs la possibilité d’ajuster les conditions du moteur avant qu’un calage du moteur ne se produise réellement. Cependant, contrairement aux capteurs de pression, ces capteurs doivent rechercher un signal visuel indiquant qu’un calage du moteur est sur le point de se produire, contrairement à une onde de pression traditionnelle que les capteurs de pression peuvent détecter.
Pour tester leur idée, l’équipe a utilisé l’une des nombreuses souffleries de l’Université de Virginie. Appelé Installation de combustion supersonique de l’Université de Virginie, le tunnel peut simuler les conditions du moteur d’un véhicule hypersonique se déplaçant à Mach 5. Contrairement aux tests effectués sur un avion réel voyageant à des vitesses supersoniques, les souffleries peuvent fonctionner pendant de très longues périodes. Cette flexibilité a permis aux chercheurs de collecter une quantité sans précédent de données sur les performances de leurs capteurs optiques.
« Nous pouvons exécuter les conditions de test pendant des heures, ce qui nous permet d’essayer de nouveaux capteurs de débit et méthodes de contrôle sur une géométrie de moteur réelle », a expliqué Chloe Didek, professeure agrégée à l’Université de Virginie et co-auteur de la recherche publiée. .
Après plusieurs heures d’expérimentation, l’équipe a trouvé ce qu’elle espérait. En détectant la lumière émise par les gaz en réaction à l’intérieur de la chambre de combustion du scramjet, ainsi que l’emplacement et le contenu spectral de la flamme, l’équipe a pu déterminer les conditions conduisant à un non-démarrage. Il a appelé cette formation d’onde un « train de choc » et elle a émis un signal spectral sur les trois paramètres que les capteurs optiques de l’équipe ont pu détecter.
En effet, en analysant les spectres lumineux, ils ont trouvé un moyen de surveiller et de contrôler les conditions à l’intérieur d’un moteur scramjet afin de détecter et de contrecarrer une série de chocs avant le lancement. Parce que cela se produit à la graine de la lumière, leur approche basée sur des capteurs optiques pour surveiller cette classe de flux d’air peut aider les ingénieurs à surmonter l’un des problèmes les plus frustrants du vol supersonique propulsé par l’air.
« La lumière émise par la flamme à l’intérieur du moteur est due à la relaxation des espèces moléculaires excitées lors des processus de combustion », a expliqué Elkowitz, l’un de ses doctorants. « Différentes espèces émettent de la lumière à différentes énergies ou couleurs, fournissant de nouvelles informations sur elles. l’état du moteur qui n’est pas capté par les capteurs de pression.
La recherche progresse pour construire un vaisseau spatial capable d’atteindre l’orbite terrestre en une seule étape.
À l’avenir, les chercheurs de l’Université de Virginie travailleront sur de nouvelles configurations de test dans le but de produire un prototype de détecteur de choc optique destiné à de véritables tests en vol.
« Nous étions très enthousiastes à l’idée de montrer le rôle que les capteurs optiques pourraient jouer dans le contrôle des véhicules supersoniques à l’avenir », a déclaré Max Y. Chern, doctorant et premier auteur de l’étude. « Nous continuons à tester les configurations des capteurs tout en travaillant à la création d’un prototype qui optimise la taille et le poids de l’emballage pour les environnements aéronautiques. »
À plus long terme, notent les chercheurs, la capacité de réaliser un vol hypersonique rapproche le monde de l’objectif ultime d’un véhicule orbital à un étage capable de décoller comme un avion conventionnel et également de voler dans l’espace.
« L’une de nos priorités spatiales nationales depuis les années 1960 a été de construire des avions à un seul étage qui décollent dans l’espace à partir d’un décollage horizontal comme un avion conventionnel et atterrissent au sol comme un avion conventionnel », a déclaré Gowen. « Actuellement, le vaisseau spatial le plus avancé est le SpaceX Starship. Il comporte deux étages, avec un lancement et un atterrissage verticaux. Mais pour améliorer la sécurité, le confort et la réutilisabilité, la communauté spatiale souhaite construire quelque chose qui ressemble davantage à un 737. »
Gwen s’est dit optimiste quant à la possibilité d’atteindre un tel objectif au cours de sa vie, surtout à la lumière de l’énorme progrès qu’il estime que le travail de son équipe représente.
« Je pense que c’est possible, oui », a déclaré Gwen. Même si l’industrie spatiale commerciale a réussi à réduire ses coûts grâce à la réutilisation, elle n’a pas encore été en mesure de s’adapter à des opérations de type avion. Nos conclusions peuvent être basées sur le long terme. histoire d’Hyper-X « Il rend l’accès à l’espace plus sûr que la technologie actuelle basée sur les fusées. »
Christopher Blaine est un romancier de science-fiction et fantastique et responsable scientifique chez The Debrief. Vous pouvez le suivre et le contacter sur X, Découvrez ses livres dans Plainfiction.comOu envoyez-lui un e-mail directement à [email protected].
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
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.
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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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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.
EspaceX
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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