Le propulseur magnétoplasmadynamique se compose d’une structure en forme de trompette. Au centre de la tubulure se trouve une cathode qui part de la base du tube jusqu’au début de l’évasement. Sur le bord de la « trompette » se trouve l’anode circulaire.
Le champ électrique, créé entre l’anode et la cathode, ionise le gaz injecté dans la tubulure et induit un champ magnétique tournant, en forme de cône.
Les forces de Laplace dirigées vers un point focal du cône compressent le plasma et l’accélèrent le long de l’axe central. Le plasma est éjecté à des vitesses allant de 1 000 km/s à 10 000 km/s.
Rendement et puissance
Les moteurs magnétoplasmadynamiques (ou MPD), peuvent fonctionner à des rendements allant jusqu’à 40 %. Le MPD fonctionne mal pour les puissances faibles, mais peut atteindre des puissances allant de quelques kW à plus de 10 MW, et jusqu’à 200 N de poussée.
Le gros défaut de cette technologie provient de problèmes d’érosion de la cathode, ce qui limite sa durée de fonctionnement à quelques centaines d’heures.
Applications actuelles
Le seul propulseur MPD ayant fonctionné dans l’espace est celui qui a équipé le satellite japonais SFU en 1995 [http://www.isas.ac.jp/e/enterp/missions/complate/sfu/epex.shtml].
Catégorie:Astronautique
Cathode
La cathode est l'électrode négative (-) dans une pile électrique, un tube électronique, une diode à jonction ou un électrolyseur. Par sa polarité négative elle attire les ions positifs (cations).
En revanche, il s'agit du pôle (+) dans le cas d'un électrolyseur,
Tubes électroniques
Dans un tube électronique (lampe radio) les électrons circulent de la cathode vers l'anode. Ils sont émis par la cathode grâce à l'effet thermoïonique. Celle-ci est constituée d'un petit tube de nickel revêtu d'oxyde de baryum et de strontium, matériaux qui favorisent l'émission d'électrons à des températures inférieures à 1000°C. La cathode est chauffée par le filament en tungstène isolé par un revêtement réfractaire glissé à l'intérieur du petit tube. On dit que la cathode est à chauffage indirect. Autrefois les tubes étaient à chauffage direct, c'est-à-dire que la cathode et le filament ne faisait qu'un. Le filament était en tungstène thorié et devait être chauffé à des températures proches de 1500°C.
Les rayons cathodiques sont un flux d'électrons émis par une cathode placée dans un tube renfermant un gaz à très faible pression et accélérés par un champ électrique. C'est l'étude des rayons cathodiques dans les années 1890 qui a permis la découverte de l'électron.
Le tube cathodique ou « tube à rayons cathodiques » est un tube électronique traversé par un faisceau d'électrons émis par une cathode à chauffage indirect et venant frapper un écran électroluminescent.
La presque totalité des téléviseurs et une grande partie des écrans d'ordinateurs sont équipés de tubes cathodiques.
Pierre-Simon Laplace, né le 23 mars1749 à Beaumont-en-Auge, en Normandie, mort le 5 mars1827 à Paris, était un mathématicien, astronome et physicienfrançais particulièrement célèbre par son ouvrage en cinq volumes Mécanique Céleste.
Après avoir terminé ses études à l'université de Caen, il rencontra d'Alembert, reconnu à l'époque pour ses études d'astronomie physique (mouvement et tables de la lune ; précession des équinoxes ; travaux sur la cause des marées, la dynamique etc.) et de mathématiques (développement du calcul intégral et différentiel ; dérivées partielles...) ainsi que pour sa participation avec Diderot à la mise en œuvre de l'encyclopédie. D'Alembert reconnut très rapidement le talent de Laplace, l'encourageant dans ses recherches. Ce dernier fut d'ailleurs nommé professeur de mathématiques à l'École militaire - poste peu exigeant qui lui laissait le temps de développer ses propres études.
Laplace fut l'un des premiers savants à s'intéresser de très près à la question de la stabilité à long terme du système solaire. La complexité des interactions gravitationnelles entre le Soleil et les planètes connues à l'époque ne semblaient pas admettre une solution analytique simple. Newton avait d'ailleurs déjà pressenti ce problème après avoir remarqué certaines irrégularités dans le mouvement de certaines planètes. Cependant, ce dernier en déduisit qu'une intervention divine était nécessaire de manière à éviter la dislocation du système solaire.
Laplace a également développé la théorie des probabilités dans Essai philosophique sur les probabilités (1814 : ses premiers travaux sur les probabilités ont commencé entre 1771 et 1774, notamment la redécouverte après Bayes des probabilités inverses, dites Loi de Bayes-Laplace, ancêtre des statistiques inférentielles.). Il fut le premier à publier la valeur de l'intégrale de Gauss. Il étudia la transformée de Laplace bien que Heaviside développa ce procédé de manière complète. Il adhéra à la théorie de Lavoisier avec qui il détermina les températures spécifiques de plusieurs substances à l'aide d'un calorimètre de sa propre facture.
Il devient en 1821 le premier président de la société de géographie lors de sa fondation.
Laplace est aussi connu pour sa conception d'un démon (ou démon de Laplace) capable de connaître, à un instant donné, tous les paramètres de toutes les particules de l'univers. Dans cette perspective, l'auteur adopte une position déterministe, soit une position philosophique et scientifique capable d'inférer de ce qui est, ce qui doit être. Ce concept de démon sera notamment remis en cause par le principe d'incertitude d'Heisenberg.
Voir aussi: CertitudeLaplace, Pierre-SimonLaplace, Pierre-SimonLaplace, Pierre-SimonLaplace, Pierre-SimonLaplace, Pierre-SimonLaplace, Pierre-SimonLaplaceLaplace, Pierre-Simonja:ピエール＝シモン・ラプラスko:피에르-시몽 라플라스
La physique des plasmas est une branche particulère de la physique qui étudie les propriétés, la dynamique des plasmas et leurs applications. Ce n'est pas à proprement parler un domaine de la physique à part entière. La physique des plasmas s'inspire et approfondit les concepts fondamentaux des autres disciplines (physique atomique, physique quantique, physique statistique...) pour l'adapter au problème compliqué par nature de l'étude d'une assemblée disparate de particules chargées ou non : un plasma.
Qu'est ce qu'un plasma ?
Le plasma est un gaz (ou un solide) qui a été soumis à la quantité d'énergie suffisante pour dissocier les électrons de leurs atomes (phénomène d'ionisation). Comme ces particules sont chargées, le plasma se comporte de manière différente d'un gaz (ou d'un solide) neutre en présence de champs électriques et/ou magnétiques. Les plasmas peuvent être de nature très différente, leurs propriétés également, ainsi que les théories et les modèles décrivant chaque nature de plasmas.
Le plasma est aussi nommé « quatrième état de la matière » (avec les états solide, liquide et gazeux). Historiquement le terme « plasma » a été utilisé en physique pour la première fois par le physicien américain Irving Langmuir en 1928 en analogie au plasma sanguin auquel le phénomène ressemblait visuellement. À l'origine un plasma désignait un gaz entièrement ionisé globalement neutre. Puis, on a étendu la définition aux plasmas partiellement ionisés, dans lesquels les proportions de particules chargées sont suffisantes pour que leur comportement diffère d'un gaz neutre. Puis, la physique des plasmas s'est intéressée à la dynamique des faisceaux d'électrons, de protons, d'ions lourds : des plasmas non neutres. Aujourd'hui, on parle de plasma lorsque la matière que l'on observe contient beaucoup de particules disparates qui peuvent intéragir entre elles et avec l'environnement de milliers de façons : c'est une soupe d'électrons, cations, anions, atomes neutres, clusters, agrégats. Les théoriciens s'intéressent même aux plasmas de quarks.
Exemples
quark]
Les plasmas sont extrêmement répandus dans l'Univers puisqu'ils constituent plus de 99% de la matière connue. Par contre dans notre environnement proche : « la Terre » ils passent presque inaperçus puisque leurs conditions d'apparition sont très éloignées des conditions nécessaires aux besoins de la vie terrestre.
Ainsi on distingue les plasmas naturels :
- les étoiles, nébuleuses gazeuses, quasar, pulsar ;
- les aurores boréales ;
- les éclairs ;
- l'ioniosphère ;
- le vent solaire
et les plasmas industriels :
- les décharges, ou tube à décharges (lampes, écrans, torche de découpe, production de rayon X) ;
- les plasmas de traitement pour dépôt, gravure, modification de surface ou dopage par implantation ionique ;
- la propulsion par plasmas ;
- la fusion nucléaire (voir aussi Tokamak) ;
- et de nombreuses autres applications qui ne sont encore que des expériences de laboratoire ou des prototypes (radar, amélioration de combustion, traitement des déchets, stérilisation etc.).
La physique
Comme un plasma est une assemblée de particules différentes en interaction, il est de manière générale difficile de le caractériser. Supposons que le plasma contienne X espèces, incluant les différents états de charge d'un même atome (ou molécule ou agrégat ...), il faut pour complètement le décrire, étudier l'évolution de la densité, de la température, de la fonction de distribution dans l'espace et en vitesse de chaque espèce, au cours de toutes les réactions chimiques, nucléaires, ou collisions qui peuvent avoir lieu. C'est une tâche quasiment impossible, car même si on peut écrire des équations reliant toutes ces données, il est souvent impossible de les résoudre, même numériquement avec les moyens informatiques actuels.
Pour simplifier, dès le départ, le(s) problème(s), on répartit les plasmas en plusieurs catégories. Dans chaque catégorie les plasmas vont avoir un certain type de comportement propre. Pour construire ces catégories, il faut définir différents paramètres comme suit.
Température des espèces
Un plasma, du fait qu'il contient des espèces ionisées, contient aussi des électrons (par neutralité globale du plasma, exception faite des faisceaux de particules). Les électrons ont une masse 2000 fois plus faible que les ions (le rapport masse du proton ou du neutron sur masse de l'électron vaut plus exactement 1836), ils ont donc moins d'inertie et sont plus « réactifs ». Il est donc plus facile de donner de l'énergie aux électrons qu'aux espèces plus lourdes : les ions. On va différencier alors les plasmas dans lesquels :
- seulement les électrons ont acquis assez d'énergie pour effectuer des réactions (essentiellement chimiques). Ce sont les « plasmas froids ».
- les ions sont également énergétiques pour influencer le comportement du plasma. Ce sont les « plasmas chauds ».
Pourquoi cette dénomination ? En physique des plasmas, on mesure l'énergie cinétique des électrons ou des ions par leur température (comme en physique statistique : , où est la constante de Boltzmann). Cette dénomination fait référence à l'énergie des ions.
- Dans le cas des « plasmas froids », la température (l'énergie) des électrons est très supérieure à celle des ions . Les ions sont considérés comme « froids », non réactifs.
- Dans les plasmas chauds, les ions sont « chauds », réactifs.
Cette différenciation scientifique est également culturelle :
- les plasmas froids peuvent être étudiés en laboratoire. Les scientifiques ont alors construit un savoir-faire expérimental, actuellement largement appliqué dans les industries (gravure, dépôt...).
- les plasmas chauds demandent plus d'énergie pour leur création, et donc les installations qui les produisent sont moins nombreuses (car plus coûteuses...) et donc moins accessibles. Le savoir-faire qui s'est développé est essentiellement théorique, donc plus fondamental.
Autres caractérisations
Pour caractériser les plasmas et les phénomènes liés on utilise différentes notions :
- Le degré d'ionisation :
:: avec densité électronique et densité de neutre. Si alors le plasma sera dit «faiblement» ionisé et si alors il est dit «fortement» ionisé. Si on rapproche le degré d'ionisation des interactions particulaires on pourra aussi classifier selon les mêmes catégories :
:::Un gaz faiblement ionisé a des fréquences de collision électron-neutre supérieures aux fréquences de collision électron-ion ou électron-électron.
:::On utilisera la notation usuelle :
:::Pour un gaz fortement ionisé on aura alors :
- Le paramètre plasma :
::
:: représente l'énergie potentielle moyenne liée aux interactions coulombiennes
:: représente l'énergie cinétique moyenne liée a l'agitation thermique
:: si le plasma est faiblement corrélé : il est dit «cinétique»
:: si le plasma est fortement corrélé.
Concepts fondamentaux
- La notion de quasi-neutralité
::Un plasma sous l'effet des forces de Coulomb (F=qE) et de Laplace (), comme tout système dynamique, tend vers une position d'équilibre en minimisant ses forces. On voit rapidement qu'une égalité permet d'atteindre cette stabilité. Seulement cette équation prise tel quelle ne permet pas de résoudre les équations de Maxwell correctement.
::On considérera alors par exemple le rapport
::En fait les études sur les plasmas portent souvent sur des perturbations d'une grandeurs moyenne. Par exemple si on considère la densité moyenne d'électron . Une perturbation de cette densité sera alors le plasma sera caractérisé par une densité électronique . On posera souvent comme hypothèse
- L'écrantage électrique, notion de gaine et frontière d'un plasma
::Pour se représenter une gaine on va étudier un plasma un peu particulier :
:: - il sera monodimensionnel (selon x);
:: - à l'instant t=0, pour les x<0 on a un plasma à l'équilibre
:: - pour les x>0 on aura le vide.
::La frontière « vide-plasma » est donc un planperpendiculaire à l'axe (Ox).
::Pour t>0 la situation va évoluer via l'agitation thermique des électrons (dans de nombreux cas on considère les mouvements des ions négligeables devant ceux des électrons, on supposera alors les ions comme fixes).
::L'agitation thermique tend a étaler la distribution d'électrons mais elle est contre-balancée par les forces électrostatiques qui tendent à la neutralité. On va donc obtenir une distribution électronique approchant la courbe bleu sur le second schéma. Cette distribution est appelée gaine électronique et on peut démontrer qu'elle a une taille de l'ordre de la longueur de DebyeSituation initialeSituation à l'équilibre
- La longueur de Debye
::L'écrantage électrique défini précédemment nous permet d'identifier la longueur de Debye : c'est l'échelle de longueur au dessous de laquelle il peut y avoir une séparation de charge et au dessus de laquelle le plasma retrouve sa neutralité.
::
- Perturbation d'un plasma
- La fréquence de Langmuir ou fréquence plasma
::Quand on perturbe un plasma à l'équilibre, les électrons vont se mettre à osciller avec une certaine fréquence :
- Équilibre et stabilité des plasmas
:: C'est un problème majeur notamment pour toutes les recherches où un confinement est nécessaire comme pour la fusion.
- Diagnostic & Simulation
:: Les diagnostics expérimentaux et la simulation numérique sont deux outils indispensables aux plasmiciens. La simulation numérique des plasmas est très gourmande en puissance machine de par la complexité des interactions à traiter. Actuellement les codes de calcul sont essentiellement des codes 1D ou 2D particulaires, 2D et 3D fluides. De nombreux codes sont des codes hybrides.
- Fusion nucléaire :
- Fusion par confinement magnétique ;
- Fusion par confinement inertiel.
- Source de plasma :
- Plasmas de décharges ;
- Plasma CCP ;
- Plasma ICP (analyse chimique par torche à plasma) ;
- Source ECR ;
- Source Hélicon.
- Interactions du plasma avec les ondes et les faisceaux :
- Interaction laser-plasmas.
- Plasmas industriels :
- Plasma de dépôt et gravure ;
:: Actuellement c'est le domaine le plus développé du point de vue industriel. Les plasmas sont utilisés pour la gravure des microprocesseurs et autres composants. Le dépôt intervient lui aussi en microélectronique associé étroitement à la gravure. Mais il est utilisé aussi dans des technologies liées aux couches minces, dans d'autres domaines comme l'optique ou pour l'ajout de couches de protections en métallurgie. (miroir, etc.)
- Plasma pour implantation ionique ;
:: Utilisés en microélectronique, ces traitements permettent de modifier la surface de cibles immergées dans le plasma afin de rendre les matériaux biocompatibles, resistants à la corrosion ou d'une plus grande dureté selon le traitement mais surtout de réaliser des dopages pour jonction de surface (ultra-shallow doping) dans l'industrie des semi-conducteurs.
- Traitement des déchets.
- Physique des plasmas naturels
- Astrophysique :
::La physique des plasmas est importante en astrophysique car de nombreux objets astronomiques comme les étoiles, les disques d'accrétion, les nébuleuses, et le milieu interstellaire sont composés de plasma.
- Environnement planétaire: La magnétosphère est dense en plasma.
- [http://www.polytechnique.edu/page.php?MID=87 Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas]
- [http://www.iter.org/ Le projet mondial de fusion Iter]
- [http://web.cnrs-orleans.fr/~webaero/ CNRS à Orléans]
- [http://gaphyor.lpgp.u-psud.fr/lpgp/ Laboratoire de Physique des Gaz et Plasmas]
Landsat
Het Landsat programma is het langst lopende satellietfotografieprogramma. De eerste satelliet is gelanceerd in 1972, de laatste satelliet is gelanceerd in 1999. Een collectie van miljoenen satellietfoto's is vergaart. De satelliet foto's zijn gearchiveerd in de Verenigde staten en in de lokale ontvangststations van Landsat, die verdeeld zijn over de hele aarde. De satellietfoto's zijn van groot belang voor onderzoek naar veranderende omstandigheden op de aarde en worden verder ook gebruikt bij regionale planning, onderwijs etc.
Landsat satellieten
: - Landsat 1 - gelanceerd op 23 juli 1972, uit dienst genomen in 1978
: - Landsat 2 - gelanceerd op 22 januari 1975, uit dienst genomen in 1981
: - Landsat 3 - gelanceerd op 5 maart 1978, uit dienst genomen in 1983
: - Landsat 4 - gelanceerd op 16 juli 1982, uit dienst genomen in 1993
: - Landsat 5 - gelanceerd op 1 maart 1984, nog steeds werkend
: - Landsat 6 - gelanceerd op 5 oktober 1993, heeft baan om de aarde niet bereikt
: - Landsat 7 - gelanceerd op 15 april 1999, nog steeds werkend
Landsat 7 heeft een resolutie van 15m à 30m.
Closeness (topology)
In topology and related areas in mathematics closeness is one of the basic concepts in a topological space. Intuitively we say two sets are close if they are arbitrarily near to each other. The concept can be defined naturally in a metric space where a notion of distance between elements of the space is defined, but it can be generalized to topol
