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Le 26.01.2018 Galaxie GN-z11 >>
Le 13.09.2017 Cassini (Huyghens) >>
Le 23.03.2017 Galileo & Co >>
Le 14.07.2016 Rosetta suite et fin >>
Le 26.06.2016 Solar Impulse again >>
Le 14.06.2016 Solar Impulse >>
ARCHIVES 2015     [16]

Le 26.01.2018

Galaxie GN-z11
L'univers est toujours aussi fascinant.

L'année dernière, grâce à HUBBLE, une équipe d'astronome a détecté la galaxie la plus éloignée jamais connue, GN-z11.
Galaxie GN-z11
Voir aussi cette vidéo de la NASA.
L'éloignement des étoiles se calcule de différentes façons : parallaxe pour les objets proches ou méthode photométrique (ici et ).
D'après les estimations (méthode photométrique) la lumière de cette galaxie a mis 13,4 milliards d'années lumière (al) à nous parvenir.
La mission Planck a même repoussé cette limite à 13,8 milliards d'al.

Espace et temps étant liés par la vitesse de la lumière, cette valeur signifie-t-elle que la cette galaxie est encore située au moment ou ces lignes sont écrites à [13,4x109.365x24x3600.3x105] km, ce qui doit faire pas loin de 12,5.1022 km ?!!

Non, car les astronomes ont montré que étoiles et galaxies s'éloignent de nous et les unes des autres (décalage des longueur d'ondes vers le rouge, voir méthode liée à l'analyse spectrale). C'est l'expansion de l'univers avec son 'red shift', étirement des longueurs d'onde.

Il faut imaginer (c'est une image) un ballon de baudruche qui se gonfle : tous les points s'éloignent les uns des autres ...
Gonflement de l'espace lui même.
illustration expansion de l'univers
Compte-tenu de cette expansion, la distance qui nous séparait de cette galaxie au moment où cette lumière a été émise (position t1, schéma ci-dessous)  est estimée à # 2,66 milliards d'al

Pour la même raison, aujourd'hui (position t2) cette galaxie se situerait à 32,18 milliards d'al de nous !!
Distances incommensurables pour nous (minuscules) êtres humains.

Donc la distance (d) qui nous sépare de GN-z11 s'est accrue de 29,52 milliards d'al (nous parlons bien ici de distance).
Or il s'est (il se serait) écoulé 13,4 milliards d'années (nous parlons bien ici d'un temps t).
Si je calcule la vitesse V=d/t, je trouve la valeur de V# 664 000 km/s, soit plus 200% de la vitesse de la lumière !!!
Pourquoi cette aberration ?
Schéma expansion de l'univers GN-z11
N’y a-t-il pas une petite incohérence entre le 13,4 milliards d’al (durée) et ces valeurs (distances) ?   
En fait les cosmologistes n’en n’ont pas la moindre idée !
Ce qui peut sembler étonnant dans la mesure où la relativité générale permet en principe de décrire l’évolution de l’univers entier depuis sa naissance.
  
Une chose est certaine, si l’univers est fini, sa taille est gigantesque, puisque aucune observation ne permet d’accréditer l’existence d’une frontière ou d’une périodicité.
Si l’une ou l’autre existe, elles renvoient donc à des distances bien au-delà de l’univers observable.
Observable ? D’après les dernières mesures réalisées par le satellite Planck, l’univers serait âgé de 13,8 milliards d’années.
A chaque fois que les moyens d'observation s'affinent, l'homme repousse cette limite.
La lumière ayant effectivement voyagée 13,8 milliards d’années avant de parvenir jusqu’à nous provient fatalement des régions les plus lointaines que nous puissions observer depuis la Terre.

A quelle distance se situent-elles ? 13,8 milliards d’années-lumière ? ce serait oublier que du fait de l’expansion, le lieu d’origine de ces photons s’est éloigné de nous (notre ballon ci-dessus) en même temps que ces derniers se propageaient dans notre direction.

Ainsi, d’après le modèle cosmologique en vigueur, ces confins se situeraient aujourd’hui à 45 milliards d’années-lumière, faisant de l’univers observable une sphère de 45 milliards d’années-lumière – soit 450 000 milliards de milliards de kilomètres – de rayon autour de nous.  
Cette quête dans la compréhension du Cosmos franchira une nouvelle étape avec le lancement du satellite JWST (James Web Space Telescope), reporté maintenant à 2019.
Son objectif : étudier toutes les phases de l'histoire de l'Univers, depuis les premières lueurs qui ont suivi le Big Bang jusuq'à la fomration de notre système solaire ...
Ce satellite, fruit d'une coopération NASA, ESA et CSA, est le remplaçant de Hubble.

La présentation générale de la mission est sur le site de l'ESA.
Et ce site de la NASA en fait une description détaillée ...

Plage de longueurs d'onde : [0,6-28,5] μm, soit donc de l'infra-rouge proche jusqu'au plus lointain (jusqu'à des T# 100K d'après la loi de Wien) et doté d'un miroir de 6,5 m de diamètre.

Le satellite sera mis à poste, au point de Lagrange L2, par le lanceur européen Ariane 5 ECA.
image satellite JWST
Credit NASA - JWST
image satellite EUCLID
De même j'attends avec impatience le lancement en 2020 du satellite EUCLID qui tentra de répondre à la question : pourquoi l'expansion de notre univers s’accélère-t-elle ?
Projet Européen sous l'égide de l'ESA, le CNES en développe le spectro-photomètre. 
Particularité : sera aussi mis en orbite au point de Lagrange L2.
Credit ESA - EUCLID
Toutes ces mesures participeront peut-être aussi à la résolution d'autres questions sans réponses satisfaisantes, à valider ou non d'autres hypotèses : pourquoi les les galaxies retiennent par gravité leurs étoiles alors que c'est incompatible avec leurs vitesses de rotation rapides. Pour répondre à ce paradoxe la relativité générale a introduit la notion de matière noire qui remplit aux 4/5 les galaxies ...
Pour l'instant, aucune manifestation concrète de cette matière noire (qui n'émet aucun rayonnement).
Et je ne parle pas de l’énergie sombre qui constituerait environ 68 % de l’Univers et semble être associée au vide de l’espace ...

Je ne suis pas du tout spécialiste de cosmomlogie mais la curiosité fait que ces deux sujets mériteraient à eux seuls un long développement, du moins une synthèse accessible : j'y reviendrai ... !
Hubble : le fond de de l'univers
Credit NASA -Hubble
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Le 13.09.2017

Cassini : la fin
Après-demain, la fin d'une expérience assez exceptionnelle ... le monde de Saturne.

Le site de la NASA pour avoir les derniers instants.
Un bon résumé sur Ciel & Espace.
Et bien évidemment le site du CNES.
Sinon, plusieurs journaux s'en sont fait l'écho : entre autres, l'Obs et Le Monde.
image virtuelle de  la sonde Cassini en approche de Saturne
Credit NASA
Quelques rappels : 

Fruit d’une coopération entre l’Europe et les Etats-Unis, Cassini et sa sonde Huygens, conçue dans les années 80, lancée en 1997, est la première mission consacrée exclusivement à l'exploration de Saturne, ses anneaux et de ses lunes.

Mission qui aura duré 20 ans (8 de plus que Rosetta).
Et distances aussi très différentes : la rencontre Rosetta avec sa comète s'était effectuée entre les orbites de Mars et Jupiter.
Ici nous sommes largement plus loin : 10 fois environ !

Petite représentation mentale du système solaire : rapportons notre Soleil à la taille d'une orange (10cm)...  
Mercure et Vénus sont respectivement à 4,2 et 7,8m (diamètres respectifs 0,4 et 0,9mm), 
Notre Terre à 10,8m (diamètre 0,9mm), Mars à ~16m (0,5mm), 
Puis la ceinture d'astéroides dont le diamètre moyen est à #28 m (largeur une quinzaine de m), 
Jupiter à 56m (#10mm), Saturne à 102m (#7mm), Uranus à 206m (3,7mm), Neptune à 320m (3,5mm). 
Oublions Pluton à 428 m.

Ce qui explique la durée de la mission : lancement il y a 20 ans !!
Et la complexité de la trajectoire : la navigation dans le cosmos ne se fait pas en ligne droite (lois de Kepler, gravitation,  ...)

trajectoire d'approche de Cassini vers Saturne
credit CNES
Arrivée dans l'environnement de Saturne en 2004, insertion en orbite le 1er juillet 2004.
Depuis, en 13 ans, la sonde Cassini a observé Saturne et consacré beaucoup d’attention à ses lunes (+ de 50 confirmées et nommées). La plus grosse : Titan

En 2004, Cassini (NASA) a largué la sonde Huygens (ESA) équipée de six intruments vers la surface de Titan
Le 14 janvier 2005 la sonde a plongé dans l'atmosphère du satellite Titan et s'est posé à sa surface après une descente dans l'atmosphère qui a duré 2 heures 30 minutes.
Minutes historiques pour la découverte d'un nouveau monde ... Océans de méthane, plages (!), rivières, glace ....

paysage de Titan pris par Huygens
Credit ESA
le sol sur Titan (photo Huygens)
Credit ESA
toutes les orbites de Cassini autour de Saturne et Titan
Credit NASA
Puis Cassini a continué ses observations de Saturne et de Titan ...
Des centaines de Go d'information collectés depuis des mois. Des années d'exploitation en vue ...

Chapeau aux responsables de la navigation, à plus d'un milliard de km !
La mission initiale était prévue pour durer 4 ans....!
Le 3 février 2010, la NASA a pour la seconde fois étendu la mission, jusqu'en 2017.

Clap de fin le 15/09/2017.
La rentrée de Cassini sur Saturne
Credit NASA : trajectoire de rentrée dans l'atmosphère de Saturne, indicateurs toutes les 10s 
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Le 23.03.2017

Galileo & Co
J'en avais parlé en 2015 (voir Archives) le Système Européen de Navigation est entré en service en décembre 2016.
Voici ce qu'écrivait alors le CNES :

"A partir d’aujourd’hui, jeudi 15 décembre 2016, Galileo offre gratuitement les services suivants :
  • Navigation plus précise pour les citoyens avec l’OS (Open Service), pour les utilisateurs déjà équipés d’une puce Galileo sur leur smartphone ou à bord de leur véhicule, 
  • Appui aux opérations d’urgence, avec le service SAR (Search & Rescue) le temps de localisation d’un appel de détresse étant maintenant ramené à moins de 10 minutes, 
  • Meilleure synchronisation pour les infrastructures critiques, pour permettre une meilleure gestion des transactions financières, des télécommunications et des réseaux de distribution d’énergie, 
  • Sûreté accrue pour les pouvoirs publics avec le PRS (Public Regulated Service) et de nouveaux outils, plus précis et sûrs, pour la protection civile, les services d’aide humanitaire, ou encore les douanes ou les forces de police. 

Il ne s’agit bien évidemment que d’un premier pas pour un système qui, en pleine capacité opérationnelle à partir de 2020, offrira des performances totalement autonomes et améliorées en termes de positionnement, de datation et de sécurité du signal."

Depuis décembre 4 nouveaux satellites ont été mis à poste, ce qui porte leur nombre à 18.
Le lancement des quatre prochains satellites Galileo par Ariane 5 est prévu en fin d’année 2017.

Décidé au début des années 2000, la Constellation de satellites Galileo vise à rendre l'Europe indépendante du système de géolocalisation américain GPS (Global Positioning System).
Résumé des caractéristiques du système Galileo
Credit CNES
Rappelons-le : la précision de la localisation sera de l'ordre du centimètre lorsque la constellation de satellites sera complète.

Pour obtenir cette précision les satellites sont équipées d'horloges atomiques archi redondées (4/satellite), ce qui limite les conséquences de panne.
horloges atomiques en test
Credit : futura-sciences.com Galileo  masers à hydrogène passif (flèche rouge en haut à gauche) et des horloges atomiques au rubidium  
Pourquoi des horloges atomiques ? justement, ce besoin de précision ... 
Et pourquoi ce vrai besoin de précision ?

Un ordre de grandeur : un décalage d'une nanoseconde (10-9 s) équivaut à 30 cm d'écart au sol ...
Pas simple à expliquer.
Pour cela, il faut faire un saut (nous nous contenterons d'un petit saut !) dans le domaine des vitesses dites ... relativistes !

Oui, les théories d'Einstein

Domaine où temps, espace et masse ne peuvent plus être perçus comme nous les ressentons dans notre vie quotidienne, notre monde limité à l'horizon de la Terre.

Quel rapport avec le GPS, allez-vous me dire ? 

Le GPS est la seule application pratique au monde des théories de la relativité (restreinte et générale).
  • La théorie de la relativité restreinte (1905), où temps se dilatent et distances se contractent, contraints par la vitesse, infranchissable, de la lumière VL
  • la théorie de la la relativité généralel'espace temps interagit et se déforme avec ce qu'il contient, créant la gravitation.

Je n'entrerai pas dans le détail de ces 2 théories ici. 
J'en reparlerai, un jour, dans la rubrique Sciences ...
En attendant, je conseille au lecteur le livre, passionnant, de Christophe GALFARD "L'univers à portée de main", lecture dont je me suis inspiré ici.

A chaque fois que vous allumez votre GPS, les effets de ces deux théories sont pris en compte.
Sinon, même si nous sommes loin du domaine relativiste, votre GPS serait rapidement inexact et inutile.
D'où la nécessité de ces horloges d'une précision extraordinaire pour quantifier des écarts de temps qui se comptent en quelques dizaines, voire centaines de milliardièmes de seconde !

C'est l'expérience, récente (1971), de Hafele et Keating qui a permis de mettre en évidence cette dilatation du temps.

Photo de Einstein
Credit wikipedia.org
illustration de l'expérience e Hafele et Keating
Nous pouvons synthétiser l'expérience.

3 horloges atomiques synchronisées :
  • la première reste au sol (référence)
  • la seconde dans un avion qui part faire le tour de la terre vers l'est à la vitesse V
  • la troisième dans un avion qui part qui part faire le tour de la terre vers l'ouest à la même vitesse V
Retour au point de départ et constat :
  • celle qui avait volé vers l'est avait 59 milliardièmes de seconde de retard par rapport à la référence
  • celle qui avait volé vers l'ouest avait 273 milliardièmes de seconde d'avance par rapport à la référence
soit un écart total τ de 332 nano seconde entre les deux horloges ayant volées
Credit lesbonsprofs.com
Décalages ayant deux origines :
  • relativité restreinte : les vitesses différentes créent des dilatations relatives des temps vécus par ces horloges
  • relativité générale : la terre 'courbe' plus l'espace temps près de sa surface qu'à des km en alttitude
Einstein avait prédit exactement cet écart τ (à quelques milliardièmes d'incertitude près !) à l'aide de la relation :

τ = 2.[V.VT/c2].T0             (quelques détails du calcul ici ... pour ceux que cela intéresse)

avec 
V vitesse de l'avion dans le référenciel terrestre
VT vitesse de la surface de la Terre dans le référentiel géocentrique.  
T0 la durée propre du vol
c vitesse, ou plutôt célérité de la lumière

Bien évidemment la 'vitesse' de la terre dépend de la latitude (la) du vol (VT=r.ω, avec r=RT.cos(la), RT rayon terrestre)

La part de chaque effet est même connue (avion volant à 10000m) :

Sachez le dorénévant : sans cette correction votre GPS dévierait de ~10km/jour ... CQFD
Il faut le reconnaitre : tout ceci n'est pas intuitif, Einstein en a d'autant plus de mérite !!
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Le 14.07.2016

Rosetta : suite et fin ...
Le CNES et l'ESA ont officiellement annoncé la fin de la mission Rosetta en septembre prochain.
Cette mission, dont nous avions parlé ici l'année dernière, a permis fin 2014 la mise en orbite de la sonde Rosetta autour de la comète Churyumov-Gerasimenko en un point de rencontre situé à plus de 400 milions de km de la terre, suivie de l'atterrissage du petit robot Philae sur cette même comète, objet irrégulier de dimensions environ 3x5km ...
Même si la mission de Philae n'a pas été remplie à 100% (impact avec rebonds et position finale peu propice) quel formidable exploit quand on y pense de déposer un  objet d'environ 1m, sur une comète de quelques milliers de m situé à des centaines de milliards de m !
Et des milliers de To de données scientifiques collectés.
J'avais pu apercevoir la sonde Rosetta en salle blanche au bâtiment S5 à Kourou le 7 décembre 2002 en campagne préparatoire des EAP du lanceur qui devait l'expédier dans l'espace, finalement en mars 2004.

Aujourd'hui, Rosetta est toujours en orbite autour de la comète mais celle-ci séloigne dorénavant du soleil. A plus de 600 millions de km l'énergie solaire n'est plus suffisante pour le fonctionnement de la sonde. 

Tel Icare, s'étant trop approché du soleil, voit ses ailles fondre et sombre dans la mer, les ingénieurs enverront délibérément Rosetta sombrer doucement sur sa comète. Après de subtils manoeuvres et de nombreuses mesures et photos, l'impact est planifié pour fin septembre.

Comme l'a dit Jean-Yves Le Gall, Président du CNES (et poète méconnu à ses heures !), ce sera l'ultime baiser de la sonde à sa comète ...
 
système solaire intérieur
Credit ESA/CNES
Merci à la gravitation et à son application en mécanique du vol ...

Je recommande cette reconstitution (jouer sur Reset view et choisir Full Paths) de la trajectoire de Rosetta depuis son lancement jusqu'à sa satellisation autour de la comète : la ligne droite n'existe pas dans les vols spatiaux pour un objet qui n'a pas de moyen de propulsion propre et qui en est réduit à utiliser (sans retenue) les effets naturels de la gravitation conjugués aux lois de Kepler

L'homme n'est pas près d'explorer le lointain espace qui demandera des énergies colossales pour se sortir de toutes ces attractions (et en premier lieu de l'attraction terrestre) et filer en 'ligne droite' vers l'inconnu (l'étoile la + proche est quand même à .... 4,22 années lumière) !
Formalité remplie, Solar Impulse vient d'atterrir aujourd'hui au Caire ...
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Le 26.06.2016

Solar Impulse ... again !
Solar Impulse en Espagne
Credit Solar Impulse
Bon, je n'ai pas eu le temps de compléter mon commentaire du 14 juin que Solar Impulse est déjà arrivé  ... en Espagne le 23 juin, plus précisément à Séville !

Je n'irai pas jusqu'à dire que cet avion laboratoire va à la vitesse de la lumière (normal, celle du soleil !) mais chapeau : 3 jours de vol et plus de 6700km parcourus.

Le planning jusqu'à Abu Dhabi n'est pas encore annoncé mais c'est presque une formalité maintenant ....

Conclusions :
- un tour du monde à l'énergie solaire est possible
- difficile d'imaginer que cette technologie soit applicable à un gros porteur mais envisageable pour des trajets courts pour une petit avion solaire, peut être en remplaçant batteries par piles à combustibles (?)
Sinon, plus terre à terre (une façon de parler!) mais au moins aussi envoutant, cette vue du ciel le 21 juin 2016, vers le sud-est : Saturne à gauche, Mars à droite très brillante), constellation du scorpion au milieu ...

Certes, l'antenne télévision, inévitable, n'est pas à des années-lumière ...
vue du ciel le 21 juin 2016 : mars et saturne
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Le 14.06.2016

Solar Impulse
le parcours de Solar Impulse
Nous en avions parlé ici même l'année dernière.

Le parcours prévu est respecté mais la planning a du s'adapter.

L'avions solaire avait débuté son tour du monde le 9 mars 2015.
Les ~35000km sont échelonnés sur 13 étapes en 25 jours ...
Certes, aucune date d'arrivée n'avait été donnée.

Plusieurs facteurs, météo et technique, en ont décidé
autrement ...

Après un décollage de Chine le 31 mai 2015, une mauvaise météo a forcé l'appareil à se poser au Japon.

Reparti le 28 juin, après un vol record de 120h et 8000km au dessus  du Pacifique l'avion s'était posé à Hawaï le 3 juillet 2015.

Ce long vol ayant provoqué une surchauffe des batteries, l'avion est resté bloqué au sol pendant plusieurs mois (remplacement de matériel, tests).

L'avion a redécollé le 21 avril 2016 en direction de Mountain View, en Californie. Puis ce fut Dayton (Ohio), la Pennsylvanie, Washington (Virginie) puis New York ce 11 juin 2016...
Crédit M. Benyazzar Sciences et Avenir
descriptif de l'avion Solar Impulse
Comme le dit le site officiel de Solar Impulse, il s'agit avant tout de promouvoir des technologies 'propres'.

Les deux pilotes, Bertrand Piccard et André Borschberg, accompagnés par une équipe de 80 personnes, veulent prouver que "l'impossible peut être possible", que l'énergie solaire, "même si elle ne sera pas l'énergie de l'aviation du futur, est utilisable pour des solutions que l'on n'imagine pas d'emblée".

Dommage que les principaux sponsors (Omega, Schindler, ABB, ..) se limitent à quelques marques de prestige.

Ceci dit je ne connais pas le budget du projet ...

Et il n'y a rien à gagner, si ce n'est faire connaitre les possibilités de l'énergie solaire.

A noter la performance humaine du vol en solitaire sans escale de presque 5 jours jusqu'à Hawaï : il fallait résister et gérer le sommeil, rester attentif à toute l'instrumentation pour la bonne conduite du vol dans un espace clos non pressurisé (utilisation de bouteilles pour respirer) subissant de grandes variations de température..


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