2024-07-24 21:00:00
Au cours de la dernière décennie, nous avons pu connaître un nouvel élan dans la course à l’espace pratiquement oubliée. Avec un intérêt renouvelé pour le retour à alunir et avec des projets aller à mars Au cours des 20 prochaines années, la « dernière frontière » semblera de plus en plus proche. Cependant, explorer l’espace est extrêmement complexe sur le plan logistique, et le fait d’habiter un corps céleste autre que la Terre pose d’énormes défis techniques et scientifiques. Paradoxalement, une solution possible à ce problème nous ramène à l’aube de l’humanité, puisque les scientifiques modernes pensent que Les premiers humains à avoir habité la Lune l’ont fait dans des grottes.
Les grottes de la Lune peuvent être gigantesques. Il existe des preuves de certaines cavités formées par coulées de lave anciennes qui pourraient dépasser 500 mètres de diamètre et qui se trouvent sous des plafonds de plus de 40 mètres de roche. Ces formations naturelles pourraient offrir une protection aux futures bases lunaires contre les rayonnement cosmique, micrométéoriteset le drastique changements de température entre le jour et la nuit qui se produisent à la surface. Mais la solution représente aussi un grand défi, car explorer l’intérieur des grottes lunaires n’est pas une tâche facile.
Cependant, une technologie développée par une collaboration entre Chercheurs américains, espagnols et de la NASA Cela peut être un avant et un après dans la spéléologie lunaire. Ces scientifiques et ingénieurs ont développé un système dans lequel ils envoient des faisceaux de lumière dans ces grottes puis, à leur retour, leur demandent ce qu’ils ont vu. En simplifiant la technologie et en l’introduisant dans le monde terrestre, les chercheurs visent « voir » ce qu’il y a là lorsque vous tournez un coin sans avoir à vous y rendre, sans même utiliser un miroir. Et ils y parviennent.
L’histoire derrière la technologie
En 2013, le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a voulu commémorer d’une manière ou d’une autre le 50e anniversaire de la célèbre photographie prise par l’ingénieur Harold E. Edgerton en 1964. Cette photographie, sur laquelle on peut voir une balle traversant une pomme, constitue une étape technologique pour l’époque, puisqu’elle permet de « figer le temps » d’événements ultra-rapides. Edgerton a ainsi ouvert une fenêtre sur un monde totalement inconnu. Grâce à lui, il était désormais possible d’observer les détails des formes créées par une goutte de liquide lors de sa chute, ou d’arrêter le moment où commence une explosion nucléaire dévastatrice. Mais comment réitérer un exploit similaire ? Comment le temps pourrait-il être encore plus arrêté ?
« La balle tirée par Edgerton s’est probablement déplacée à environ 300 mètres par seconde, alors que les projectiles modernes peuvent atteindre 800 m/s. C’est pourquoi nous avons pensé à tirer des balles modernes sur des pommes. Mais avec la technologie actuelle, ce n’était pas un grand défi », nous explique le chercheur. Diego Gutiérrez Dans une interview. « Et puis, du MIT, ils ont lancé une idée… Quelles autres choses dans l’univers bougent très vite ? Ils arrivèrent bientôt à la réponse : Lumière. Rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière.
Cependant, essayez photographier la lumière était un énorme défi, puisque les images devraient être capturées à un billion (un million de millions) d’images par seconde. Cette vitesse dépasse la limite théorique de tout dispositif optique. Aucun obturateur sur aucun appareil photo ne peut se déplacer aussi rapidement. Pour cette raison, avec une équipe d’ingénieurs et de scientifiques du MIT, parmi lesquels se trouvaient les Espagnols Belén Masiá, Adrián Jarabo et Diego lui-même, ils ont conçu un système d’imagerie informatique dans lequel un ordinateur les aiderait à “geler la lumière”. .
MIT/Image fournie par Diego Gutiérrez
L’appareil pour photographier un milliard d’images par seconde pointait sur une tomate.
Après quelques mois d’essais et d’erreurs, et grâce aux installations offertes par le MIT, l’équipe a réussi à développer les programmes et le dispositif, et a publié ses résultats dans la revue Transactions ACM sur les graphiques en 2013. L’article, intitulé «Femto-Photographie : Capture et visualisation de la propagation de la lumière» (Femto-photographie : capturer et visualiser la propagation de la lumière) proposait une solution élégante à un problème d’ingénierieainsi que les débuts de la femto-photographie, fenêtre sur le monde de la lumière.
Désormais, en 2024, ils recevront le prix L’épreuve du tempsqui est accordé aux articles qui marqué un « avant et après » 10 ans après sa publication. « Cela a été une véritable surprise et nous ne nous y attendions pas, que cet ouvrage auquel nous avons pu collaborer soit toujours considéré comme aussi pertinent 10 ans après sa publication », nous dit Diego, qui part aujourd’hui pour la cérémonie de remise des prix.
De la congélation de la lumière à l’exploration des grottes lunaires
Voyant l’énorme potentiel dont ils disposaient, ils ont continué à développer la technologie grâce à une collaboration avec le chercheur Andreas Velten, de l’Université du Wisconsin-Madison. Cette collaboration a été très fructueuse et a même attiré l’attention de la NASA, car avoir le pouvoir de la lumière entre les mains ouvre la porte à des technologies qui semblent tout droit sorties de la science-fiction.
Parmi leurs axes de recherche actuels, ils travaillent sur un dispositif avec lequel ils entendent demander à un faisceau lumineux ce qu’il a « vu » lors d’une tournée. De cette manière, les chercheurs visent à étudier des structures cachées à la vue de tous, telles que les insaisissables grottes lunaires.
Diego Gutiérrez
Exemple de ce qui peut être observé grâce à cette technologie. A gauche, une photographie de la scène. A droite, le même scénario obtenu en interrogeant les photons, sans en avoir une vue directe.
La proposition, en développement depuis 6 ans, comprend envoyer un faisceau de lumière laser dans une grotte et mesurer le temps nécessaire au retour des photons qui la composent. Connaissant la distance entre l’émetteur laser et la grotte, ainsi que le temps nécessaire au retour des photons, ils peuvent déduire depuis combien de temps les photons rebondissent à l’intérieur de la grotte et ainsi connaître ses caractéristiques.
Pour simplifier les chiffres, si la Lune est à 384 000 kilomètres, un photon se déplaçant à 300 000 kilomètres par seconde devrait prendre 1,24 seconde pour aller et 1,24 seconde pour revenir. Mais si vous entrez dans une grotte et rebondissez à l’intérieur de diverses structures, le temps sera un peu plus long que prévu. En lançant de nombreux photons et en calculant ces temps et distances pour chacun d’eux, ils peuvent mesurer à quel point ils ont été « coincés » à l’intérieur de la grotte et ainsi créer une carte informatique. Pour augmenter la précision des mesures, les chercheurs évoquent la possibilité de assembler la machinerie nécessaire sur un satellite orbiter autour de la Lune et faire des observations plus rapprochées.
Actuellement, l’équipe de l’Université du Wisconsin teste les lasers dans Grottes du Nouveau-Mexique et obtenir des résultats très prometteurs. Ces cavernes présentent un intérêt particulier pour leur similitude avec ceux que l’on peut trouver sur la surface lunaire, ce qui en fait le banc d’essai idéal pour cette technologie. Pendant ce temps, du laboratoire de Laboratoire de graphisme et d’imagerie, à l’Institut de recherche en ingénierie d’Aragón, à Saragosse, la partie informatique de l’équipe, qui comprend Belén et Diego, traite les données et crée la carte de la grotte. L’équipe est consciente que cette technologie présente certaines limites, mais elle continue d’enquêter pour trouver de nouvelles solutions aux problèmes qui se posent.
Ainsi, ce qui a commencé comme un hommage à une photographie est devenu une nouvelle voie dans le domaine de l’imagerie informatique. Une technologie issue d’une collaboration entre l’Espagne et les États-Unis qui pourrait permettre d’explorer notre satellite en vue de assurer la sécurité des futures colonies lunaires.
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