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Technologie et sciences

Cette nouvelle caméra sous-marine est alimentée par le son

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Comme ça arrive6:24Des scientifiques développent une caméra sous-marine sans fil alimentée par le son

Et si vous pouviez photographier les profondeurs de la mer à l’aide d’un appareil photo alimenté uniquement par le paysage sonore de l’océan ?

C’est l’objectif final d’un nouveau prototype d’appareil développé par des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) – une caméra sous-marine sans fil et sans batterie qui fonctionne sur des ondes sonores.

« La façon dont cela fonctionne est que, sous l’eau, en fait, vous avez beaucoup de son », a déclaré Fadel Adib, professeur agrégé de génie électrique et d’informatique au MIT. Comme ça arrive l’hôte Nil Köksal.

« Le son vient des vagues, des sons d’animaux, etc. Vous avez aussi des navires. Et tout cela provoque des sons sous-marins. »

Adib et ses collègues ont rédigé un article décrivant leur prototype, publié cette semaine dans la revue Nature Communications. Ils disent qu’il peut prendre des photos couleur dans des environnements sombres et qu’il est 100 000 fois plus économe en énergie que les autres caméras sous-marines.

Tant d’océan à explorer

L’océan représente environ 70 % de la surface de la planète, mais les experts marins estiment qu’entre 80 à 95 pour cent reste inexploré.

Adib attribue cela aux limites des caméras sous-marines existantes. Afin de les faire fonctionner pendant une période de temps significative, vous devez les maintenir alimentés en les attachant à un navire de recherche ou en envoyant un navire pour recharger leurs batteries.

« Et donc, ce que nous avons fini par faire pour surmonter cela, c’est que nous avons construit la première caméra sous-marine qui n’a pas besoin de batterie, et elle peut s’auto-alimenter et elle peut également obtenir des données et nous les transmettre », a-t-il déclaré.

REGARDER | Comment fonctionne la caméra sous-marine sans fil du MIT :

Guadalupe Bribiesca-Contreras, une chercheuse postdoctorale au Natural History Museum du Royaume-Uni qui a utilisé la photographie sous-marine pour découvrir une nouvelle vie sous-marine, a qualifié les découvertes de « si excitantes ».

« Les caméras accélérées ont été utilisées pour mieux comprendre la vie en haute mer, mais un défi a été la durée de vie des batteries », a-t-elle déclaré. Comme ça arrive dans un e-mail.

« Avoir une caméra sans batterie pourrait nous permettre de mieux comprendre les écosystèmes sous-marins, ainsi que de les surveiller. »

Comment ça fonctionne

Le prototype de caméra sous-marine est composé de deux dômes et d’un cylindre. Un dôme abrite le capteur d’image et l’autre abrite le flash.

Le cylindre est recouvert d’un matériau spécialisé qui permet à la caméra d’exploiter les ondes sonores et de les convertir en énergie électrique, qu’elle utilise pour s’alimenter. Une fois alimenté, l’appareil photo émet un flash de faible puissance qui lui permet de capturer des images. Il transmet ensuite ces images à un récepteur distant.

Le prototype de caméra sous-marine est composé de deux dômes et d’un cylindre. Un dôme est le capteur d’image et l’autre est le flash. Le cylindre est recouvert d’un matériau qui lui permet de récolter les ondes sonores et de les convertir en énergie électrique. (Adam Glanzman/MIT)

Jusqu’à présent, les chercheurs n’ont testé l’appareil que dans des environnements d’eau douce et ils ont fourni le son nécessaire pour alimenter l’appareil à proximité du rivage. La prochaine phase de recherche, a déclaré Adib, consistera à le tester dans l’océan au large de Cape Cod, dans le Massachusetts, et à exploiter les sons de la mer elle-même.

« A l’avenir, vous pouvez imaginer utiliser les sons existants [such as] dauphins pour pouvoir les alimenter. Mais cela va nécessiter un certain niveau de recherche avant de faire cela », a déclaré Adib.

Ils travaillent également à étendre le temps de transmission de sa portée de communication, a déclaré Adib. Actuellement, il est limité à environ 100 mètres et il faut environ deux heures pour transmettre une photo couleur.

Une fois qu’ils auront perfectionné la technologie, Adib dit qu’elle pourrait avoir des implications majeures pour l’exploration des océans et la recherche sur le changement climatique.

« Nous voulons pouvoir les utiliser pour surveiller, par exemple, les courants sous-marins, car ceux-ci sont fortement liés à ce qui a un impact sur le climat », a-t-il déclaré. « Ou même les coraux sous-marins, voir comment ils sont impactés par le changement climatique et comment une intervention potentielle pour atténuer le changement climatique les aide à se rétablir. »

Une image floue mais colorée d'une étoile de mer et de quatre rochers.
Une étoile de mer photographiée par le nouveau prototype d’appareil photo sous-marin. (Soumis par Fadel Adib)

Il pourrait également être utile en aquaculture, également connue sous le nom d’élevage de fruits de mer.

« Nous pouvons déployer nos caméras dans ces fermes aquacoles offshore et les utiliser pour surveiller les poissons afin de pouvoir surveiller leur santé, réagir et optimiser leur alimentation, etc. », a déclaré Adib. « C’est un secteur alimentaire à croissance rapide, et il est très important pour la sécurité alimentaire mondiale au cours des prochaines décennies. »

Et peut-être qu’un jour, dit-il, cela pourrait même nous aider à comprendre une autre frontière largement sous-explorée.

« Nous avons également eu des discussions avec la NASA pour de futures missions spatiales où ils veulent les utiliser pour rechercher la vie dans les océans extraterrestres, car c’est là qu’ils doivent rechercher la vie », a déclaré Adib. « C’est encore un autre domaine où l’alimentation par batterie est extrêmement difficile. »

La recherche a été financée, en partie, par l’Office of Naval Research des États-Unis, la Sloan Research Fellowship, la National Science Foundation, le MIT Media Lab et la Doherty Chair in Ocean Utilization.

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Le volcan Mauna Loa d’Hawaï entre en éruption pour la première fois en près de 40 ans

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Le Mauna Loa d’Hawaï, le plus grand volcan actif du monde, a commencé à entrer en éruption, provoquant la chute de cendres et de débris volcaniques à proximité, ont annoncé lundi les autorités.

L’éruption a commencé tard dimanche soir dans la caldeira sommitale du volcan sur la Grande Île, a indiqué l’US Geological Survey (USGS). Tôt lundi, il a déclaré que les coulées de lave étaient contenues dans la zone du sommet et ne menaçaient pas les communautés voisines.

L’agence a averti les résidents menacés par les coulées de lave du Mauna Loa de revoir leurs préparatifs d’éruption. Les scientifiques étaient en alerte en raison d’un récent pic de tremblements de terre au sommet du volcan, dont la dernière éruption remonte à 1984.

Il est impossible de prédire combien de temps le volcan entre en éruption et s’il pourrait provoquer l’écoulement de lave dans les zones peuplées de l’île, a déclaré Miel Corbett, porte-parole de l’USGS.

« Mais je peux vous dire que nous sommes en communication constante en ce moment avec la Défense civile d’Hawaï, et ils fournissent des mises à jour aux membres de la communauté », a-t-elle déclaré.

Même si elle a noté qu’il n’y avait aucune indication de lave sortant du sommet, l’agence de défense civile a déclaré qu’elle avait ouvert des abris à Kailua-Kona et Pahala parce qu’elle a des rapports d’évacuation autonome le long de la côte sud de Kona.

Selon un communiqué de l’Agence de défense civile du comté d’Hawaï, « plusieurs images ont fait surface sur les réseaux sociaux indiquant une activité de lave en dehors de la caldeira. À l’heure actuelle, aucune migration de lave dans une zone de faille n’a été confirmée. »

Avertissement de chute de cendres en vigueur

Certaines parties de la grande île étaient sous le coup d’un avis de chute de cendres émis par le service météorologique national d’Honolulu, qui indiquait que jusqu’à 0,6 centimètre de cendres pourraient s’accumuler dans certaines zones.

« Sur la base d’événements passés, les premiers stades d’une éruption du Mauna Loa peuvent être très dynamiques et l’emplacement et l’avancée des coulées de lave peuvent changer rapidement », a déclaré l’USGS.

Le volcan Mauna Loa sur l’île d’Hawaï est présenté le 25 mars 1984, photo fournie par l’US Geological Survey et publiée à Reuters en 2014. Les scientifiques avaient été en alerte pour une nouvelle activité en raison d’un récent pic de tremblements de terre au sommet du volcan. (US Geological Survey/Reuters)

Le Mauna Loa est l’un des cinq volcans qui forment ensemble la grande île d’Hawaï, qui est l’île la plus méridionale de l’archipel hawaïen.

Le Mauna Loa, s’élevant à 4 169 mètres au-dessus du niveau de la mer, est le voisin beaucoup plus grand du volcan Kilauea, qui a éclaté dans un quartier résidentiel et détruit 700 maisons en 2018. Certaines de ses pentes sont beaucoup plus raides que celles du Kilauea, donc quand il éclate, sa lave peut couler beaucoup plus vite.

Lors d’une éruption en 1950, la lave de la montagne a parcouru 24 kilomètres jusqu’à l’océan en moins de trois heures. Lors de l’éruption de 1984, la lave a coulé à moins de huit kilomètres de la ville de Hilo.

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La mission Artemis sur la lune est guidée par Kepler, Newton et Einstein

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La capsule Orion de la NASA est un triomphe de la technologie et de l’ingénierie. Mais son chemin compliqué en forme de huit alors qu’il voyage de la Terre au-delà de la lune et revient doit tout à certaines lois fondamentales découvertes il y a des centaines d’années.

Les machines sont peut-être modernes, mais les idées sont venues de Johannes Kepler, Isaac Newton et Albert Einstein.

À certains égards, les engins spatiaux ressemblent à des projectiles tirés par un canon. Ils puisent toute leur énergie au début du vol, puis la plupart du temps roulent librement pour le reste du voyage, avec une trajectoire déterminée par les lois de la physique. Grâce à des penseurs profonds du passé, ces lois ont été établies avec une telle précision que nous sommes capables de tirer des roquettes sur une cible mobile à plus de 300 000 km avec un boulet de canon qui met trois jours pour y arriver.

Dès le premier instant où les moteurs de la fusée Space Launch System s’enflamment, Isaac Newton troisième loi du mouvement, entre en jeu. L’action des gaz chauds se dilatant à partir d’une tuyère de fusée provoque une réaction égale et opposée qui soulève la gigantesque machine vers le haut et sur les côtés (en aval, dans la terminologie des fusées), de plus en plus vite et hors de l’atmosphère terrestre.

Au cours de la mission Artemis I, la capsule Orion suivra une orbite complexe en huit pour s’approcher de la Lune et revenir sur Terre. (NASA)

Le mouvement latéral est critique. La fusée doit atteindre, non seulement la bonne hauteur, mais la bonne vitesse, par rapport à la surface de la Terre, pour rester en orbite avant de couper ses moteurs. À ce stade, il est en chute libre, car la gravité l’attire vers la surface de la planète, et sa vitesse précise garantit qu’il manque.

Une autre façon d’y penser, c’est qu’il tourne autour des parois du puits de gravité de la Terre. Albert Einstein décrivait l’espace comme une membrane flexible qui pouvait être étirée et incurvée par la masse, comme la surface d’un trampoline. Imaginez une boule de bowling au centre du trampoline créant une dépression en forme de cône avec le vaisseau spatial comme une balle de baseball roulant autour de lui en suivant la courbe. Cette courbe dans l’espace-temps est ce que nous percevons comme la gravité.

Après une orbite autour de la Terre, Newton a été de nouveau appelé alors que le moteur-fusée d’Orion était allumé pour donner au vaisseau spatial la vitesse supplémentaire dont il avait besoin pour sortir du puits de gravité et se diriger vers la lune. Le voyage aller est un chemin incurvé car la Terre et la Lune sont en orbite dans le puits de gravité du soleil, qui s’étend jusqu’au bord du système solaire.

Vue d’artiste du puits gravitationnel de la Terre. (NASA)

Calculer des trajectoires qui prendront en compte tous ces facteurs, et trouver un chemin qui amènera Orion en orbite autour de la lune, est une tâche mathématique ardue. Heureusement, il est possible de résoudre toutes les complexités géométriques en partie grâce aux principes découverts par Johannes Kepler il y a 400 ans. Les lois de Kepler ont été dérivées pour expliquer les trajectoires elliptiques des planètes autour du soleil et calculer les vitesses de déplacement des objets à différentes parties de leurs orbites.

Lorsque le vaisseau spatial quitte le puits de gravité de la Terre, il tombe dans un deuxième puits plus petit créé par la lune. Lorsqu’il arrive sur la lune, le moteur de la fusée est à nouveau déclenché pour ralentir le vaisseau spatial juste assez pour qu’il soit bien capturé par la gravité de la lune et s’y mette sur une orbite précise.

Les forces gravitationnelles changeantes qui guident le vaisseau spatial de la Terre à la Lune et vice-versa ont également été calculées par Newton, qui a découvert que la gravité dépend de la masse d’un objet et de sa proximité. La Lune est plus petite que la Terre, elle exerce donc moins d’attraction gravitationnelle.

Vers 1615, Johannes Kepler est l’astronome allemand qui a élaboré les lois des orbites planétaires. (Archives Hulton/Getty Images)

Tous ces facteurs devaient être pris en compte par les scientifiques et les ingénieurs qui pilotent des engins spatiaux pour les amener en toute sécurité sur la lune et revenir.

Nous avons tendance à nous concentrer sur les merveilles technologiques des fusées et des capsules spatiales, et sur les braves astronautes. Mais sans la science fondamentale régissant les lois du mouvement que des esprits brillants ont commencé à révéler il y a des siècles, nous ne serions pas du tout en mesure d’atteindre d’autres mondes.

La science fondamentale est souvent sous-estimée, voire critiquée pour avoir étudié des sujets obscurs tels que les trous noirs, qui ne semblent pas avoir d’applications pratiques ici sur Terre. Mais ces études pourraient conduire à de futures inventions que nous n’avons même pas imaginées. Qui sait où une meilleure compréhension de l’extrême gravité pourrait nous mener ?

Il y a aussi la notion moins pratique, plus philosophique, du bénéfice de la connaissance juste pour comprendre notre univers.

REGARDER: Vidéo de la NASA décrivant la mission Artemis I sur la lune

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L’Agence spatiale européenne nomme le premier astronaute handicapé

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L’Agence spatiale européenne a nommé mercredi le premier « parastronaute » au monde, une étape majeure vers l’autorisation pour les personnes handicapées physiques de travailler et de vivre dans l’espace.

L’agence de 22 nations a déclaré qu’elle avait sélectionné l’ancien sprinteur paralympique britannique John McFall dans le cadre d’une nouvelle génération de 17 recrues sélectionnées pour l’entraînement des astronautes.

Il participera à une étude de faisabilité destinée à permettre à l’ESA d’évaluer les conditions nécessaires à la participation des personnes handicapées aux futures missions.

« Cela a été une expérience assez tourbillonnante, étant donné qu’en tant qu’amputé, je n’avais jamais pensé qu’être astronaute était une possibilité, donc l’excitation était une émotion énorme », a déclaré McFall dans une interview publiée sur le site Web de l’ESA.

Il rejoindra cinq nouveaux astronautes de carrière et 11 réservistes en formation après que l’ESA ait reconstitué ses rangs d’astronautes pour la première fois depuis 2009.

Ces 17 candidats astronautes faisaient partie des plus de 22 500 candidats qui ont soumis une candidature valide en 2021 en réponse à l’appel de l’ESA à de nouveaux astronautes pour des missions vers la Station spatiale internationale et au-delà. Ils commenceront une formation de base de 12 mois au Centre européen des astronautes de l’ESA au printemps 2023. (ESA/P. Sebirot)

L’ESA a publié l’année dernière des ouvertures pour les personnes pleinement capables de passer ses tests psychologiques, cognitifs et autres rigoureux habituels qui ne peuvent devenir astronautes qu’en raison des contraintes du matériel existant compte tenu de leur handicap.

Elle a reçu 257 candidatures pour le rôle d’astronaute handicapé, rôle parallèle qu’elle qualifie de « parastronaute ».

L’association caritative pour l’égalité des personnes handicapées Scope a décrit sa sélection comme « un grand pas en avant ».

« Une meilleure représentation des personnes handicapées dans des rôles influents contribuera vraiment à améliorer les attitudes et à faire tomber les barrières auxquelles de nombreuses personnes handicapées sont confrontées aujourd’hui », a déclaré la responsable de la communication de l’association, Alison Kerry.

Suite à un accident de moto qui a conduit à l’amputation de sa jambe droite à l’âge de 19 ans, McFall a remporté la médaille de bronze du 100 mètres aux Jeux paralympiques de Pékin en 2008.

Le médecin de 31 ans aidera les ingénieurs de l’ESA à concevoir les modifications matérielles nécessaires pour ouvrir les vols spatiaux professionnels à un groupe plus large de candidats qualifiés, a indiqué l’agence.

« Je pense que le message que je donnerais aux générations futures est que la science est pour tout le monde et que les voyages dans l’espace, espérons-le, peuvent être pour tout le monde », a déclaré McFall.

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