Étiquette : Astronomie

Comment je modélise les instruments du rover martien Perseverance à 2,7 milliards de dollars avec le contenu d’un simple sac de sport.

1. Ingenuity (Drone)
Maquette : Mini-drone grand public (ex: DJI Tello).
Sur Mars : Hélicoptère éclaireur testant le vol motorisé. L’air y étant très fin, le vrai possède des pales plus grandes tournant beaucoup plus vite.

2. MEDA (Station Météo)
Maquette : Station météo domestique classique.
Sur Mars : Même technologie de base pour mesurer vent, pression, humidité et poussière, mais conçue pour résister aux radiations et au froid extrême (-90°C).

3. Mic-ISAE (Microphones)
Maquette : Micro directionnel à membrane classique.
Sur Mars : Écoute le vent et les « clics » du laser SuperCam frappant la roche, ce qui permet d’en déduire sa dureté. Le son est capté à l’identique (vibration d’une membrane).

4. Mastcam-Z (Caméra)
Maquette : Smartphone en mode panorama.
Sur Mars : Les « yeux » du rover (vidéo HD, 3D). Le balayage panoramique mime parfaitement la rotation du mât du rover pour scruter la géologie.

5. RIMFAX (Radar de sol)
Maquette : Talkie-walkie radioamateur émettant en VHF/UHF (150 à 500 MHz).
Sur Mars : Radar opérant exactement dans la même gamme (150 – 1200 MHz). Il envoie des ondes dont l’écho permet de « voir » les structures géologiques, l’eau ou la glace jusqu’à 10 mètres de profondeur.

6. SHERLOC (Microscope)
Maquette : Microscope de poche éclairé posé sur une surface.
Sur Mars : Observe les roches avec un niveau de détail de 100 µm (taille d’un cheveu). Il intègre un laser UV pour y chercher des molécules organiques.

7. Tubes d’échantillonnage
Maquette : Support en bois, entonnoir, tubes à essai avec du sable.
Sur Mars : Perseverance fore et scelle hermétiquement des carottes de roche dans des tubes déposés au sol pour une future mission de retour sur Terre.

8. MOXIE (Générateur d’oxygène)
Maquette : Électrolyse de l’eau (pile 9V + mine de crayon dans l’eau séparant H2O en H2 et O2).
Sur Mars : L’air est à 95% du CO2. Principe identique : casser des molécules avec du courant pour extraire de l’O2 pur, (pour la respiration et le carburant).

9. RAMAN
Maquette : Pointeur laser vert (532 nm) pour faire changer la couleur d’objets par fluorescence.
Sur Mars : Tire un laser (aussi de 532 nm) jusqu’à 7 mètres pour « exciter » la roche et voir comment elle brille.

10. LIBS
Maquette : Réseau de diffraction (plastique strié/CD) placé devant la caméra pour séparer la lumière, combiné au laser.
Sur Mars : Le laser vaporise la roche. L’interféromètre décompose la lumière émise pour avoir l’empreinte de la matière.

➡️ Avec le microscope-jouet, on découvre par exemple que le parquet n’est pas en bois, mais c’est une photo fait de petits points.

➡️ Si le livre d’Antoine Houlou-Garcia « Vous aimez les maths sans le savoir » a une couverture du même orange que mes lunettes de soleil, ils ne sont pas du tout faits des mêmes molécules de colorants chimiques, puisque l’un renvoie du vert, l’autre du jaune. #Chimie

#Physique avec la photo du jour:🚀Cette nuit, les astronautes sont tombés sur la terre depuis la lune🌜, et alors qu’ils tombent depuis 4 jours en direction de la Terre en chute libre – ils arrivent seulement 1,5x plus vite que l’ISS qui tombe autour de la Terre à seulement 400km d’altitude.

Petit calcul d’ordre de grandeur à partir de la photo📸 de l’arrivée de la capsule juste avant son entrée dans l’atmosphère, à la vitesse maximale du trajet.

📝Hypothèse
On imagine la capsule au point de « demi-tour » à la distance de la Lune.
Sa vitesse est nulle. Elle entame alors sa chute libre vers la Terre. Comme indiqué sur la photo 📸 la lune est à 300 000km.

⚙️Bilan d’énergie
L’énergie totale (Énergie Cinétique + Énergie Potentielle) est conservée pendant toute la chute.
•Au départ (Lune): Vitesse = 0, donc Énergie Cinétique = 0, Énergie potentielle maximale, prenons là comme référence nulle (presque à l’∞ de la Terre)
•À l’arrivée on est à 100km d’altitude: (La photo 📸 indique bien 49 miles) L’énergie potentielle initiale s’est transformée en vitesse
½ m v² – GMm/r = Constante = 0
Si on ne connait pas la masse de la Terre ou G dans la formule pas de panique, on s’en sort avec la gravité à la surface de la Terre qu’on connait g = GM / R² = 10m/s²
ce qui donne finalement: ½ v² = g · R
(avec le rayon de la Terre 6400km)

🔢Donc résultat: Vitesse d’arrivée de la chute = 40 000km/h = 11 km/s = 25 000 miles/h
📸C’est la vitesse qu’on lit sur la photo !
Pour comparaison Vitesse ISS : ~ 7 km/s (1 tour🌎en 90 minutes)

💡Ralentissement dans l’atmosphère
📸On voit sur la photo un halo de lumière jaune. C’est le plasma du frottement de l’air qui frotte et ralentit la capsule qui commence à peine. Une seconde plus tard, ce même plasma empêche toute communication radio.

📸Sur la photo on lit l’arrivée prévue dans 13 minutes. C’est le temps qu’ils vont mettre pour décélérer jusqu’à une vitesse nulle posé sur la mer. La période de ralentissement intense dans le plasma sans communication dure environ 5 minutes sur ces 13 minutes.

Pour passer de 11km/s à 0km/s en environ 5 minutes lors de la traversée de l’atmosphère.
Donc leur accélération subie est  a=Δv/Δt~3,5g +la gravité de 1g terrestre cela donne que le corps subit alors 4g (en 𝗺𝗼𝘆𝗲𝗻𝗻𝗲).
Comparable avec l’accélération 𝗺𝗮𝘅𝗶𝗺𝗮𝗹𝗲 sur une montagne russe à 𝗗𝗶𝘀𝗻𝗲𝘆𝗹𝗮𝗻𝗱 [post à suivre]

Remarque 1: la vitesse d’arrivée n’est rien d’autre que la 𝘃𝗶𝘁𝗲𝘀𝘀𝗲 𝗱𝗲 𝗹𝗶𝗯𝗲́𝗿𝗮𝘁𝗶𝗼𝗻 de la Terre.
Remarque 2: ce qui semblait 𝗽𝗮𝗿𝗮𝗱𝗼𝘅𝗮𝗹 est résolu: Que l’on tombe en chute libre sur Terre depuis 100 000 km en 2 jours ou 300 000 km en 3 jours, on arrive en gros à la même vitesse.📸La durée de l’aller retour est indiquée sur la photo.🌕🚀

C’était un petit intermède dans mes révisions de physique spatiale pour les concours de prépa qui commencent après demain.🤞Mais ne vous inquiétez pas, je vous ai préparé des posts en avance pour chaque jour.

#Lycée #NASA #Stardust #Artemis #Orion