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ESA Student Parabolic Flight Campaign 2003

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Présentation au sujet: "ESA Student Parabolic Flight Campaign 2003"— Transcription de la présentation:

1 ESA Student Parabolic Flight Campaign 2003
A Parabolic Test Of the constancy of the Velocity Of Light (APTOVOL)

2 L’équipe F. Guisset, S. Ovyn, G. Pfyffer, V. René de Cotret,
D. Bertrand, J. Govaerts, Gh. Grégoire, X. Rouby Institut de Physique Nucléaire Université catholique de Louvain Louvain-la-Neuve, Belgium

3 Support et Sponsors SSTC Faculty of Sciences
Université catholique de Louvain B – Louvain-la-Neuve Department of Physics Particle physics group SSTC (Belgian Federal Science Policy Office) UCL office for scientific outreach Ministère de l’Enseignement Supérieur, de l’Enseignement de Promotion Sociale et de la Recherche Scientifique

4 Sommaire 1. Concepts théoriques 2. Réalisation de l’expérience
présenté par Séverine Ovyn 2. Réalisation de l’expérience présenté par Vinciane René de Cotret 3. La semaine à Bordeaux présenté par Fabian Guisset 4. Analyse préliminaire présenté par Gregor Pfyffer

5 Présenté par Séverine Ovyn
Partie 1 Concepts théoriques Présenté par Séverine Ovyn

6 Expérience de Michelson et Morley
Principe : mesure de la vitesse longitudinale de la Terre dans son mouvement de rotation autour du Soleil. Expérience : - deux faisceaux monochromatiques issus d'une même source interfèrent. - un faisceau se déplace dans le sens de la vitesse longitudinale de la Terre et l’autre dans la direction perpendiculaire. Résultat : Aucune figure d’interférences n’est observée!! Conclusion : la vitesse de la lumière est une constante indépendante du référentiel galiléen où elle est mesurée.

7 Un peu de Relativité Générale
La Relativité Restreinte s'applique à des corps se déplaçant avec des vitesses constantes Problème : toute masse est soumise à la gravitation! Objectif de la Relativité Générale : réconcilier gravitation et Relativité Restreinte

8 Un peu de Relativité Générale
Principe d’équivalence : Un repère uniformément accéléré est équivalent à un champ gravitationnel. Il n'existe pas de moyen pour un observateur situé dans ce repère de faire la distinction entre les deux.

9 Etes-vous sûr Mr. Einstein ? …
La controverse La vitesse de la lumière c est une constante fondamentale de la Nature! Etes-vous sûr Mr. Einstein ? …

10 Questions c est-elle vraiment constante en toute circonstance?
Des expériences ont déjà testé ce principe fondamental de physique... La dépendance de la vitesse de la lumière en fonction de la vitesse relative du repère a déjà été supposée. Une limite expérimentale sur la variation de c est trouvée.

11 Nous pouvons augmenter la limite supérieure de 10³!
Hypothèses La vitesse de la lumière dépendrait-elle de l’accélération du système de référence? Les dépendances de c par rapoort à l’accélération du système de référence peuvent être linéaires ou quadratiques Nous pouvons augmenter la limite supérieure de 10³!

12 Avantages d’un vol parabolique
accélération de la Terre autour du Soleil = g/1662 accélération du laboratoire sur Terre, en considérant la rotation journalière = g/410 accélération maximale de l’avion ZERO-G = 2 g Les vols paraboliques offrent un environnement idéal pour observer une possible influence de l’accélération du repère sur la valeur de c !

13 Présenté par Vinciane René de Cotret
Deuxième partie Préparation du projet Présenté par Vinciane René de Cotret

14 Matériel Matériel nécessaire à l’expérience
Au sein de l’UCL (PHYS ou FSA) Au niveau des entreprises (Optilas,…) «Squelette» du montage, pièces de fixation, parois de protection -> Atelier FYNU CRC

15 Examen médical Trouver un centre médical compétent pour nous déclarer « aptes au vol » : L’hôpital militaire à Neder-over-Heembeek. Liste impressionnante de tests médicaux: électrocardiogramme, tests sanguins, radio du thorax, etc… et tout ça sans se perdre dans le dédale de couloirs!

16 Contact avec des journalistes
Communication Contact avec des journalistes presse écrite Radio, télévision louvainlanews.org Création d’un site web: Présenter notre projet: A l’ESTEC (Noordwijk) Aujourd’hui! Festival science infuse Dans des écoles secondaires

17 Budget Financement Matériel et constructions mécaniques Tests médicaux
Transport jusqu’à Bordeaux Assurances

18 Comparaison de deux signaux électro-magnétiques modulés:
L’expérience Comparaison de deux signaux électro-magnétiques modulés: Comment ça se passe concrètement?

19 Montage expérimental Un laser d’amplitude modulée (jusqu’à 500 MHz) et le récepteur qui lui est associé Un synthétiseur haute-fréquence (il fixe la fréquence de modulation du laser) Un accéléromètre couplé au récepteur Un oscilloscope digital et un ordinateur portable pour l’acquisition des données

20 Acquisition de données
Les signaux émis et reçus sont dirigés vers un oscilloscope: Canal 1: signal émis (AC) Canal 2: signal reçu (AC) + signal de l’accéléromètre (DC) Ces deux canaux seront enregistrés sur l’ordinateur toutes les secondes et demie à travers une interface LabviewTM

21 Troisième partie A Bordeaux

22 Avant le vol Rencontre avec l’ESA et Novespace France
Rencontre avec les autres équipes France Danemark Espagne Italie Pologne Allemagne Suisse Angleterre Norvège et … Belgique!

23 Dernière Minute Acquisition de données Dispositif électrique Mousse
Optimisation Interface utilisateur Dispositif électrique Disjoncteur Fixation des cables Mousse ~ 40 mètres

24 Contrôle de sécurité Ils ont dit On a fait
Les trous sont non réglementaires De nouveaux trous Les vis sont trop courtes L’achat de nouvelles vis Les ouvertures sont dangereuses L’achat de sangles Ca vibre trop Un nouvel achat de sangles

25 Explication des procédures
Briefing Explication des procédures Décolage, comptes à rebours, pull-up, injection, pull-out Sécurité à bord de l’avion « Sauveteurs de l’air » Toujours se tenir pour avoir un repère Sauf dans le « free floating » Médicaments ScopDex: sous contrôle médical strict N’empêche pas certains d’être malade!

26 Un vol parabolique Phase de "pull up” Microgravité Phase de “pull out”
Poussée>Friction Angle d’attaque de portée nulle Microgravité Poussée=Friction Angle d’attaque “de portée nulle” Phase de “pull out” Angle d’attaque “portant”

27 Forces agissant sur un avion (I)
PESANTEUR FRICTION Vol plan PORTEE POUSSEE FRICTION < POUSSEE

28 Forces agissant sur un avion (II)
PESANTEUR “pull up” PORTEE CENTRIPETE FRICTION POUSSEE La “friction” augmente

29 Forces agissant sur un avion (III)
PESANTEUR Parabole FRICTION =POUSSEE PORTEE = 0

30 Forces agissant sur un avion (IV)
PESANTEUR “pull out” PORTEE La “poussée” augmente CENTRIPETE POUSSEE

31 Procédure de vol

32 Vol test 5 paraboles pour « se mettre dans le bain »
Attaché sur son siège Un demi médicament Notre expérience a tenu bon! Quelques petits problèmes pour certains

33 Les vols! … Durant 31 paraboles … On a beaucoup travaillé …
… mais on s’est aussi bien amusé!

34 Vol Bordeaux-Bruxelles
Premier vol Vol Bordeaux-Bruxelles Accueil ministériel à Bruxelles Excellentes conditions de vol Paraboles presque parfaites Léger problème au niveau de l’acquisition de données Ca nous apprendra!

35 Toutes les données ont été enregistrées Vol au-dessus de la Corse
Second vol Toutes les données ont été enregistrées Vol au-dessus de la Corse Conditions moins bonnes g négatif par moment!

36 Céder le passage aux nouvelles équipes
Au revoir à Bordeaux une grande soirée Pour terminer, Remise de diplômes Céder le passage aux nouvelles équipes

37 Résultats préliminaires
Quatrième partie Résultats préliminaires présentés par Gregor Pfyffer

38 Corrélation de Phases F

39 Signaux moyens tube fixé tube libre Fichiers Accélération

40 Accélération enregistrée pendant le vol (II)
… et nos données :

41 Premières observations
1. Pas d’effet de l’accélération sur le canal 1 2. L’accélération mesurée est on bon accord avec celle de l’équipage (données partielles) 3. Les conditions de vol a 1-g ne sont pas suffisamment stables pour que nous puissions en faire une analyse pertinente L’électronique ( i.e. F0 ) est insensible au conditions de vol Calibrations indépendantes accéléromètre échelle de temps Nous devons comparer les données à 0-g data avec celles à « 2-g » …mais alors n’est plus strictement vertical par rapport a la Terre

42 Conclusions préliminaires
Angle de phase moyen <F> à 0-g à 2-g Paraboles avec le tube fixé Paraboles avec le tube libre Les valeurs moyennes à 0-g et 2-g correspondent dans la limite 2s (C.L. 95%) (ou … il y a 5% de chance pour qu’elles soient différentes)

43 Améliorations futures
1. Propagation de la lumière dans une fibre fixe ou non ? 2. Fréquence de modulation optimale 3. Logiciel d’acquisition totalement automatique (remplaçant la procédure de démarrage manuelle) 4. Mécanique plus robuste et moins lourde 5. Enregistrement du vecteur d’accélération en 3-D (a décider après une étude cinématique détaillée du vol)

44 Perspectives Amélioration de l’analyse actuelle
Détermination de l’angle de phase F0 « best fit » Interprétation statistique des résultats Mise à jour et maintenance des pages web Activités d’outreach (conférences pour élèves du secondaire, festival Science Infuse, …) … et participation à une prochaine campagne ?!


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