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Encendido confirmado en récord de 1,3 megajulios

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En el primer aniversario de lograr una producción de más de 1,3 megajulios en la Instalación Nacional de Ignición de LLNL, los resultados científicos de este experimento sin precedentes se publicaron en tres artículos revisados ​​por pares: uno en Physical Review Letters y dos en Physical Review E. Esta imagen estilizada muestra un objetivo criogénico utilizado para estos experimentos de fusión inercial sin precedentes. Crédito:James Wickboldt/LLNL

Después de décadas de investigación de fusión por confinamiento inercial, un rendimiento de más de 1,3 megajulios (MJ) se logró por primera vez el 8 de agosto de 2021. Esto colocó a los científicos de la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en el umbral de ganancia de fusión y logró una ignición científica.

En el primer aniversario de este logro histórico, los resultados científicos de este experimento sin precedentes se publicaron en tres artículos revisados ​​por pares. Se publicó un artículo en Cartas de examen físico y dos en Exploración física E. En el Cartas de examen físico artículo, se han incluido más de 1000 autores para reconocer y reconocer a las muchas personas que han trabajado durante muchas décadas para permitir este importante avance.

«El registro fue un gran avance científico en la investigación de la fusión, que establece que la ignición por fusión en el laboratorio es posible en el NIF», dijo Omar Hurricane, científico jefe del programa de fusión por confinamiento inercial del LLNL. “Lograr las condiciones necesarias para la ignición es un objetivo de larga data para todas las investigaciones sobre la fusión por confinamiento inercial y abre el acceso a un nuevo régimen experimental en el que el autocalentamiento de las partículas alfa supera todos los mecanismos de enfriamiento en la fusión.[{» attribute=»»>plasma.”

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The results from August 8, 2021, are described in detail in the papers. They also include the associated design, improvements, and experimental measurements. LLNL physicist Alex Zylstra, lead experimentalist and first author of the experimental Physical Review E paper, noted that in 2020 and early 2021 the Lab conducted experiments in the “burning plasma” regime for the first time. These set the stage for the record shot.

“From that design, we made several improvements to get to the August 8, 2021, shot,” he said. “Improvements to the physics design and quality of target all helped lead to the success of the August shot, which is discussed in the Physical Review E papers.”

This experiment incorporated a few important changes, including an improved target design. “Reducing the coasting-time with more efficient hohlraums compared to prior experiments was key in moving between the burning plasma and ignition regimes,” said LLNL physicist Annie Kritcher, lead designer and first author of the design Physical Review E paper. “The other main changes were improved capsule quality and a smaller fuel fill tube.”

Since the experiment last August, the researchers have been executing a series of experiments to attempt to repeat the performance and to understand the experimental sensitivities in this new regime.

“Many variables can impact each experiment,” Kritcher said. “The 192 laser beams do not perform exactly the same from shot to shot, the quality of targets varies and the ice layer grows at differing roughness on each target. These experiments provided an opportunity to test and understand the inherent variability in this new, sensitive experimental regime.”

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Although the repeat attempts have not reached the same level of fusion yield as the August 2021 experiment, all of them demonstrated capsule gain greater than unity. They have had yields in the 430-700 kJ range, which are significantly higher than the previous highest yield of 170 kJ from February 2021. The data gained from these and other experiments are providing crucial clues as to what went right and what changes are needed in order to not only repeat that experiment but also exceed its performance in the future. The scientists are also utilizing the experimental data to increase understanding of the fundamental processes of fusion ignition and burn. They’re also working to enhance simulation tools in support of stockpile stewardship.

Looking ahead, the research team is working to leverage the accumulated experimental data and simulations to move toward a more robust regime – further beyond the ignition cliff – where general trends found in this new experimental regime can be better separated from variability in targets and laser performance.

Efforts to increase fusion performance and robustness are underway via improvements to the laser and improvements to the targets. Additionally, they’re working on modifications to the design that further improve energy delivery to the hotspot while maintaining or even increasing the hot-spot pressure. This includes improving the compression of the fusion fuel, increasing the amount of fuel, and other avenues.

“It is extremely exciting to have an ‘existence proof’ of ignition in the lab,” Hurricane said. “We’re operating in a regime that no researchers have accessed since the end of nuclear testing, and it’s an incredible opportunity to expand our knowledge as we continue to make progress.”

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References:

“Lawson Criterion for Ignition Exceeded in an Inertial Fusion Experiment” by H. Abu-Shawareb et al. (Indirect Drive ICF Collaboration), 8 August 2022, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.075001

“Experimental achievement and signatures of ignition at the National Ignition Facility” by A. B. Zylstra et al., 8 August 2022, Physical Review E.
DOI: 10.1103/PhysRevE.106.025202

“Design of an inertial fusion experiment exceeding the Lawson criterion for ignition” by A. L. Kritcher et al., 8 August 2022, Physical Review E.
DOI: 10.1103/PhysRevE.106.025201

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Space Machines Company se asocia con Anywaves

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Antena de banda S Anywaves. Crédito: Anywaves

Edimburgo, 6 de octubre de 2022. – La empresa australiana de logística y transporte espacial Space Machines Company (SMC) se asoció con el fabricante de equipos de antena Anywaves para respaldar su primera misión en el segundo trimestre de 2023, dijo SMC.

SMC eligió a SpaceX como proveedor de lanzamiento para su misión Roll Out. Mientras tanto, SMC probará la capacidad de su vehículo de transferencia orbital (OTV) Optimus de 270 kg. La OTV proporcionará servicios de logística en el espacio y mejorará las capacidades de proveedor de servicios de última milla de la empresa. La demostración también será una oportunidad para que SMC obtenga soluciones de calificación y prueba de vuelo para varias cargas útiles y clientes.

El Optimus OTV es una de las naves espaciales comerciales más grandes diseñadas, fabricadas y ensambladas en Australia, según SMC.

Las antenas de telemetría, seguimiento y control (TT&C) de banda S de Anywaves permitirán a SMC proporcionar comunicaciones con estaciones terrestres. Las antenas aseguran que la conexión se mantenga incluso durante las fases críticas de la misión. También protegen el enlace descendente de telemetría esencial al tiempo que proporcionan autoridad de mando sobre la nave espacial.

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Los valles antiguos pueden mostrar cómo los casquetes polares responderán al cambio climático: NPR

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Una vista aérea de los icebergs y la capa de hielo cerca de Pituffik, Groenlandia.

Kerem Yucel/AFP vía Getty Images


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Kerem Yucel/AFP vía Getty Images

Una vista aérea de los icebergs y la capa de hielo cerca de Pituffik, Groenlandia.

Kerem Yucel/AFP vía Getty Images

Durante las edades de hielo de la Tierra, gran parte de América del Norte y el norte de Europa estaban cubiertos por enormes glaciares.

Hace unos 20.000 años, estos casquetes polares comenzaron a derretirse rápidamente y el agua resultante tuvo que ir a alguna parte, a menudo debajo de los glaciares. Con el tiempo, se formaron enormes valles bajo el hielo para drenar el agua del hielo.

Un nuevo estudio sobre cómo se derritieron los glaciares después de la última edad de hielo podría ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo podrían reaccionar los casquetes polares actuales al calor extremo resultante del cambio climático, dicen los autores del estudio.

El estudio publicado esta semana en Revisiones de Ciencias del Cuaternarioayudó a aclarar cómo, y con qué rapidez, se formaron estos canales.

«Nuestros resultados muestran, por primera vez, que el mecanismo más importante es probablemente el derretimiento del verano en la superficie del hielo, que llega al lecho a través de grietas o conductos similares a chimeneas y luego fluye bajo la presión de la capa de hielo para cortar el hielo». canales”, dijo Kelly Hogan, coautora y geofísica del British Antarctic Survey.

Investigadores han descubierto miles de valles bajo el Mar del Norte

Al analizar los datos de reflexión sísmica en 3D recopilados originalmente como parte de las evaluaciones de riesgo para las compañías de petróleo y gas, los investigadores han descubierto miles de valles en el Mar del Norte. Estos valles, algunos de los cuales datan de hace millones de años, ahora están profundamente enterrados bajo el lodo del lecho marino.

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Algunos de los canales eran enormes, tan grandes como 90 millas de ancho y tres millas de ancho («varias veces más grandes que el lago Ness», el grupo de investigación con sede en el Reino Unido anotó).

Un modelo digital de un canal masivo que transportaba agua de deshielo lejos de los antiguos glaciares.

James Kirkham/Servicio Antártico Británico


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James Kirkham/Servicio Antártico Británico

Un modelo digital de un canal masivo que transportaba agua de deshielo lejos de los antiguos glaciares.

James Kirkham/Servicio Antártico Británico

Lo que más sorprendió a los investigadores, dijeron, fue la rapidez con la que se formaron estos valles. Cuando el hielo se derritió rápidamente, el agua esculpió los valles durante cientos de años, a la velocidad del rayo, en términos geológicos.

«Este es un hallazgo emocionante», dijo el autor principal James Kirkham, investigador de BAS y la Universidad de Cambridge. «Sabemos que estos valles dramáticos se excavaron durante la agonía de los casquetes polares. Usando una combinación de técnicas de imágenes subterráneas de última generación y un modelo de computadora, aprendimos que los valles de los túneles pueden erosionarse rápidamente debajo de las capas de hielo. experimentando un calor extremo”,

Tradicionalmente se cree que los canales de agua de deshielo estabilizan los glaciares que se derriten y, por extensión, el aumento del nivel del mar, al ayudar a amortiguar el colapso de las capas de hielo, dijeron los investigadores.

Los nuevos hallazgos podrían complicar este panorama. Pero la velocidad a la que se formaron los canales significa que su inclusión en los modelos actuales podría ayudar a mejorar la precisión de las predicciones sobre el derretimiento actual de la capa de hielo, agregaron los autores.

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Hoy en día, solo quedan dos grandes casquetes polares: Groenlandia y la Antártida. La velocidad a la que se derriten es probable que aumente a medida que el clima se calienta.

«La pregunta crítica ahora es si este flujo ‘adicional’ de agua de deshielo a través de los canales hará que nuestras capas de hielo fluyan más rápido o más lento hacia el mar», dijo Hogan.

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Las simulaciones de supercomputadoras revelan cómo un impacto gigante podría haber formado la Luna

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Crédito: Universidad de Durham

Científicos pioneros del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham han utilizado las simulaciones de supercomputadoras más detalladas hasta la fecha para revelar una explicación alternativa para el origen de la Luna hace 4.500 millones de años. Reveló que un impacto gigante entre la Tierra y un[{» attribute=»»>Mars-sized body could immediately place a Moon-like body into orbit around Earth.

High-end simulations

In their search for scenarios that could explain the present-day Earth-Moon system, the researchers simulated hundreds of different impacts at high resolution, varying the angle and speed of the collision as well as the masses and spins of the two colliding bodies. These calculations were performed using the SWIFT open-source simulation code, run on the DiRAC Memory Intensive service (“COSMA”), hosted by Durham University on behalf of the DiRAC High-Performance Computing facility.

La potencia informática adicional reveló que las simulaciones de baja resolución pueden pasar por alto aspectos cruciales de las colisiones a gran escala. Con simulaciones de alta resolución, los investigadores pueden descubrir características a las que no se podía acceder en estudios anteriores. Solo las simulaciones de alta resolución produjeron el satélite similar a la Luna, y los detalles adicionales revelaron cómo sus capas exteriores contenían más material de la Tierra.

Si gran parte de la Luna se formó inmediatamente después del impacto gigante, también podría significar que se derritió menos durante la formación que en las teorías tradicionales donde la Luna se convirtió en un disco de escombros alrededor de la Tierra. Dependiendo de los detalles de la solidificación posterior, estas teorías deberían predecir diferentes estructuras internas para la Luna.

El coautor del estudio, Vincent Eke, dijo: «Esta vía de formación podría ayudar a explicar la similitud en la composición isotópica entre las rocas lunares devueltas por los astronautas del Apolo y el manto de la Tierra. También puede estar allí. Tener consecuencias observables en el grosor de la corteza lunar, que nos permitiría comprender mejor el tipo de colisión que tuvo lugar.

Lo que es más, descubrieron que incluso cuando un satélite pasa tan cerca de la Tierra que uno esperaría que las «fuerzas de marea» de la gravedad de la Tierra lo destrozaran, el satélite puede sobrevivir. . De hecho, también puede ser empujado a una órbita más amplia, a salvo de futuras destrucciones.

Un abanico de nuevas posibilidades

Jacob Kegerreis, investigador principal del estudio, dijo: “Esto abre una nueva gama de posibles puntos de partida para la evolución de la Luna. Nos embarcamos en este proyecto sin saber exactamente cuáles serían los resultados de estas simulaciones de muy alta resolución. Entonces, además de la gran revelación de que las resoluciones estándar pueden dar respuestas incorrectas, fue muy emocionante que los nuevos resultados pudieran incluir un satélite en órbita parecido a la Luna.

Se cree que la Luna se formó después de que la joven Tierra chocara con un objeto del tamaño de Marte llamado Theia hace 4500 millones de años. La mayoría de las teorías construyen la Luna por una acumulación gradual de escombros de este impacto. Sin embargo, esto ha sido cuestionado por mediciones de rocas lunares que muestran que tienen una composición similar al manto de la Tierra, mientras que el impacto produce escombros que provienen principalmente de Theia.

Este escenario satelital inmediato abre nuevas posibilidades para la órbita lunar inicial, así como la composición prevista y la estructura interna de la Luna. Podría ayudar a explicar misterios sin resolver como la órbita inclinada de la Luna alejándose del ecuador de la Tierra; o podría producir una Luna temprana que no esté completamente derretida, lo que algunos científicos creen que podría encajar mejor con su delgada corteza.

Las numerosas misiones lunares por venir deberían revelar nuevas pistas sobre el tipo de impacto gigante que condujo a la Luna, lo que a su vez nos contará sobre la historia de la Tierra misma.

El equipo de investigación incluyó a científicos de[{» attribute=»»>NASA Ames Research Centre and the University of Glasgow, UK, and their simulation findings have been published in the Astrophysical Journal Letters.

Reference: “Immediate Origin of the Moon as a Post-impact Satellite” by J. A. Kegerreis, S. Ruiz-Bonilla, V. R. Eke, R. J. Massey, T. D. Sandnes and L. F. A. Teodoro, 4 October 2022, Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d96

The research was partly supported by a DiRAC Director’s Discretionary Time award and a Science and Technology Facilities Council (STFC) grant.

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