Astronomie d'observation

vignette|droite|Le télescope Mayall à l'observatoire national de Kitt Peak. L'astronomie d'observation ou astronomie observationnelle est la partie « pratique » de l'astronomie, basée sur des observations astronomiques. Elle est à l'origine du processus de création et de validation des théories astrophysiques. Elle peut soit confirmer des calculs et modèles déjà établis, soit révéler des phénomènes inconnus, que les théoriciens s'efforcent d'expliquer. La pratique de l'astronomie d'observation remonte à plusieurs siècles avant la naissance de Jésus-Christ. Avant que la lunette astronomique et le télescope ne soient inventés, les observations se faisaient à l'œil nu : c'est ce que l'on appelle l'astronomie pré-télescopique. Aujourd'hui, il y a essentiellement deux types d'observation astronomique : celle pratiquée par les professionnels et celle pratiquée par les amateurs. Le lien entre amateurs et professionnels est assuré par une filière de l'union astronomique internationale, à savoir le bureau des télégrammes astronomiques, ou Central Bureau for Astronomical Telegrams. Ce rôle de liaison a été par exemple illustré lors de la découverte de la comète Hale-Bopp. Les professionnels disposent des plus puissants télescopes automatisés, qu'ils utilisent à des fins scientifiques. Ils sont à l'origine de la plupart des grandes découvertes astrophysiques. L'utilisation d'instruments automatisés permet d'observer et de détecter avec précision des corps célestes, à différents endroits et différents moments. Ceci peut par exemple permettre de calculer leurs caractéristiques orbitales, comme illustré par l'observation du bolide rasant du 13 octobre 1990. Les astronomes amateurs sont utiles pour la recherche de par leur nombre et leur motivation, dans les domaines de la recherche de supernovae, de comètes, pour le suivi de chaque étoile variable, en spectroscopie, ou durant des phénomènes éphémères, comme une pluie de météorites. Certains amateurs participent ainsi, selon leurs moyens, à des découvertes importantes.

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Objet circumpolaire

300px|thumb Un objet céleste circumpolaire est un objet qui, depuis un endroit donné sur Terre, ne se couche jamais sous l'horizon. En effet, la rotation de la Terre fait qu'au cours du temps, les astres se lèvent dans le ciel, puis se couchent. Un astre circumpolaire est tel que sa proximité au pôle céleste fait qu'il ne disparaît jamais sous l'horizon. Strictement parlant, si l'on se trouve à l'équateur, il n'y a pas d'astres circumpolaires, tandis qu'en étant aux pôles géographiques de la Terre, tous les astres visibles sont circumpolaires.

Réflecteur lunaire

thumb|Réflecteur de la mission Apollo 11 sur le sol lunaire. Un réflecteur lunaire est un dispositif optique catadioptrique, dit rétroréflecteur, déposé sur la Lune afin de mesurer la distance qui la sépare de la Terre au moyen d'un faisceau laser. Cette mesure est effectuée dans le cadre de l'expérience dite Télémétrie laser-Lune (ou Lunar Laser Ranging Experiment, LLR) de l'Observatoire de la Côte d'Azur.

Équateur céleste

thumb|L'équateur céleste est incliné d'environ 23° 26' par rapport au plan de l'écliptique. L'équateur céleste, en astronomie, est un grand cercle, tracé sur la sphère céleste, qui est la projection de l'équateur terrestre sur celle-ci. Par extension, l'équateur céleste correspond, pour un objet céleste donné, à la projection de l'équateur de cet objet sur la sphère céleste. Du fait de l'inclinaison de l'axe de la Terre, l'équateur céleste est incliné d'environ par rapport au plan de l'écliptique.

Doppler-based positioning using LEO augmented satellite constellation - Simulations of perspectives

Alice Andreetti

The Global Navigation Satellite System (GNSS) refers to a constellation of satellites emitting signals from space, used to provide Position, Navigation and Timing (PNT) services to the receivers on Earth. Nowadays, the GNSS is exploited in a wide range of applications among which ground mapping, transportation, machine control, timing, surveying, defense, or aerial photogrammetry [1]. However, as we become more dependent on GNSS technology, we also become more vulnerable to its limitations [2]. The GNSS operates with satellites orbiting in Medium Earth Orbits (MEO, approximately 20200 [km] in altitude). On one hand, this great distance allows to have a large footprint of the satellite signal on Earth, but on the other hand, it requires the signal to cross a wide path in the atmosphere before reaching the receiver. This results in a decrease of signal strength, which is not an issue in open-sky condition, but becomes a limitation in deep attenuation environments, with little or no service in urban canyon, in dense cities or indoors [3]. In this contribution, a possible strategy to cope with this issue is proposed and evaluated through a simulation process. It implies the use of Low Earth Orbits (LEO) satellites as a support for the GNSS PNT service. Since nowadays no broadband big LEO constellation broadcasting navigation messages exist, in this project various LEO constellation setups have been simulated and tested. Because LEOs are much closer to Earth (200 to 1500 [km]), they move faster in the sky, passing overhead in minutes instead of hours like MEOs. This gives rise to the possibility to exploit the Doppler effect to accurately locate the user. Therefore, three different PNT algorithms, employing the Kalman filter, are implemented and the evaluation of the localization quality is made at four distinct locations on the globe. The results show that, for most of the cases, compared to the standard GPS pseudorange only PNT, the addition of LEO pseudoranges already improve the localization quality. The performance of the PNT algorithm increases even more with the exploitation of both pseudoranges and pseudorangerates (Doppler) measurements. Nevertheless, the choice of constellation parameters such as satellites altitude, total number of satellites, orbit inclination or the frequency of the emitted signal, has a great impact on the magnitude of the improvement in the localization quality. The factor that has the most significant influence seems to be the signal frequency and for that reason it must be carefully chosen: the higher the better. Moreover, it has been demonstrated that at high elevation cut-off angles (denied environments), the addition of LEO constellation is a valid option and allows us to obtain an accurate position even when the GNSS only can not provide a solution. Finally, the LEO only system seems to be a promising alternative to cope with GNSS jamming or spoofing. However, the optimal LEO parameters providing an accurate solution for all the location on the globe has not yet been identified. In conclusion, the result of this effort is the awareness that, once the optimal parameters for the LEO system have been found, it is a valid option to augment the GNSS, or even as a standalone backup, especially when the Doppler-based positioning is applied. Nevertheless, we are still far from that end and much more research needs to be done.

2020

Atmosphère planétaire

vignette|Composants principaux du Système solaire (échelle non respectée). vignette|Graphique représentant la vitesse de libération en fonction de la température de surface de certains objets du Système solaire et montrant quels gaz sont retenus dans leur atmosphère. Les objets sont dessinés à l’échelle et leurs points de données sont représentés par les points noirs au milieu. En astronomie, une atmosphère planétaire est l'enveloppe externe gazeuse d'un corps planétaire (planète, planète naine, satellite), constituée principalement de gaz neutres ou ionisés (à l'état plasma).

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Histoire des sciences

L'histoire des sciences est l’étude de l'évolution de la connaissance scientifique. La science, en tant que corpus de connaissances, mais également comme manière d'aborder et de comprendre le monde, s'est constituée progressivement depuis plusieurs millénaires. C'est aux époques protohistoriques qu'ont commencé à se développer les spéculations intellectuelles visant à élucider les mystères de l'univers. L'histoire des sciences est une discipline qui étudie le mouvement progressif de transformation de ces spéculations et l'accumulation des connaissances qui l'accompagne.