L’antigravitation et la propulsion inertielle.

[stormshadow]

La propulsion idéale on la connait tous; c'est la propulsion photonique qui a une Isp maximale, le probléme c'est qu'il faut au minimum 300MW pour produire 1 newton de poussée.

D'ou l'idée de mettre la propulsion en dehors du vaisseau avec un énorme canon laser qui tire sur le vaisseau constitué d'un miroir pour se propulser.

[Conan le Barbare]

je savais bien que t'étais un fan de Star Trek... :lol:

Modifié le 9 avril 2014 par Conan le Barbare

[Toratoratora]

La propulsion idéale on la connait tous; c'est la propulsion photonique qui a une Isp maximale, le probléme c'est qu'il faut au minimum 300MW pour produire 1 newton de poussée.

D'ou l'idée de mettre la propulsion en dehors du vaisseau avec un énorme canon laser qui tire sur le vaisseau constitué d'un miroir pour se propulser.

Tu proposes donc un vaisseau équipé d'un gros laser qui resterai fixe.

Un autre vaisseau équipé d'un bouclier arrière sur lequel viendrait frapper le faisceaux lumineux pour le pousser c'est ça?

[stormshadow]

 

Tu proposes donc un vaisseau équipé d'un gros laser qui resterai fixe.

Un autre vaisseau équipé d'un bouclier arrière sur lequel viendrait frapper le faisceaux lumineux pour le pousser c'est ça?

 

Oui c'est ça.

[Toratoratora]

Oui c'est ça.

Bah c'est connu depuis longtemps, c'est le concept de voile solaire en fait, inutile de construire un vaisseau équipé d'un laser on utilise le rayonnement solaire.

Mais avec ta proposition tu te rajoutes plein de contraintes et de coûts :

Le coût et l'entretien du vaisseau laser

Le coût énergétique de son maintien en position pour pousser la cible (énorme à moins de positionner ton vaisseau sur un point de Lagrange et encore, mais c'est complexe) et la compensation du recul provoqué par le laser équivalente en énergie .à celle du laser (conso X2), ce qui revient à devoir équiper ton vaisseau de 2 laser, un pour pousser la cible, un autre pour compenser cette poussée sur le vaisseau laser.

La limitation des changements de cap et de la direction initiale du vaisseau se déplaçant qui doit rester dans l'axe entre la cible visée et le vaisseau "pousseur".

 

Plus les contraintes inhérentes aux technologies de voile solaire :

Tout obstacle coupe la propulsion

La décohérence du faisceau fait décroite la propulsion

 

Il est au final bien plus simple d'intégrer le propulseur photonique dans un unique vaisseau et de le rendre autonome, c'est plus simple, plus sûr et moins cher.

Ou alors faire une voile solaire standard et profiter de l'énergie gratuite du soleil tant qu'on reste au sein du système solaire.

 

Un article très complet sur les modes de propulsion :

http://strangepaths.com/forum/viewtopic.php?f=5&t=100

[stormshadow]

C'est la propulsion du vaisseau dans le film Avatar, James Cameron s'est rensigner auprés d'expert pour dessiner le vaisseau. Le canon laser serait soit sur la lune soit sur Mercure, pas sur un vaisseau. Quand aux obstacles vu la distance on peut considérer qu'il y en a aucun.

 

Quand a la décroissance il suffit que le miroir du vaisseau et du canon laser soit suffisament grand.

 

 

Il est au final bien plus simple d'intégrer le propulseur photonique dans un unique vaisseau et de le rendre autonome, c'est plus simple, plus sûr et moins cher.

 

Ça je pense pas puisque toute la partie propulsion se trouve en dehors du vaisseau. Le vaisseau ne transportant presque aucun carburant. D'ailleurs ton lien l'indique sous le nom de "Laser light sail".

[seb24]

C'est la propulsion du vaisseau dans le film Avatar, James Cameron s'est rensigner auprés d'expert pour dessiner le vaisseau. Le canon laser serait soit sur la lune soit sur Mercure, pas sur un vaisseau. Quand aux obstacles vu la distance on peut considérer qu'il y en a aucun.

 

Quand a la décroissance il suffit que le miroir du vaisseau et du canon laser soit suffisament grand.

 

 

Ça je pense pas puisque toute la partie propulsion se trouve en dehors du vaisseau. Le vaisseau ne transportant presque aucun carburant. D'ailleurs ton lien l'indique sous le nom de "Laser light sail".

Pas d'obstacles ? Je te signale que les planètes tournent sur elle même du coup ton laser va naturellement rencontrer un obstacle. Et quid de l’énergie reçu une fois ton vaisseau a plusieurs années lumière ?

[stormshadow]

 

Pas d'obstacles ? Je te signale que les planètes tournent sur elle même du coup ton laser va naturellement rencontrer un obstacle. Et quid de l’énergie reçu une fois ton vaisseau a plusieurs années lumière ?

 

On peut avoir plusieurs canons laser en orbite de façon a ce qu'il y en ai toujours un qui alimente le vaisseau.

[seb24]

On peut avoir plusieurs canons laser en orbite de façon a ce qu'il y en ai toujours un qui alimente le vaisseau.

Honnêtement je suis pas sur que ce soit super viable de devoir installer d’énorme système sur la planète et son orbite tout ca pour un vaisseau.

Je pense qu'a ce rythme autant installer quelques réacteurs nuc qui alimenterait une propulsion électrique sur le vaisseau lui même.

[Toratoratora]

On peut avoir plusieurs canons laser en orbite de façon a ce qu'il y en ai toujours un qui alimente le vaisseau.

Franchement ce n'est pas rentable ce truc.

Les planètes/astéroides tournent sur eux mêmes en plus d'orbiter autour du soleil donc le temps de poussée disponible par canon est ridicule, il y a plusieurs champs d'astéroides d'autres planètes, le nuage de Oort, des poussières, des gaz en travers de la ligne de visée etc etc...

Combien de gros canons à construire un peu partout pour espérer propulser de manière efficace un vaisseau hors du système solaire, des dizaines...

Chaque canon en orbite consommera deux fois la quantité d'énergie de chaque laser.

Tes canons sont dispersés dans l'espace et dans le système solaire ce qui complique la maintenance et l'alimentaion continue en énergie.

 

Au lieu de simplifier, ça complexifie, ça complique la maintenance, ça multiplie les coûts et ça consomme bien plus d'énergie.

 

A la limite pour pousser des containers de ravitaillement vers mars pourquoi pas. Un canon en orbite, plusieurs containers à la suite les uns des autres légèrement décalés et on leur donne une impulsion de temps en temps, jusqu'a atteindre l'orbite martienne où on les stabilise avec de petits moteurs d'approche intégrés.

[stormshadow]

L'autre solution c'est d'installer les canons laser sur un point de Lagrange ainsi il ne bougeront pas.

[Sovngard]

C'est la propulsion du vaisseau dans le film Avatar, James Cameron s'est rensigner auprés d'expert pour dessiner le vaisseau.

 

Moi aussi je trouvais l'ISV Venture Star crédible mais selon cette vidéo, ce n'est pas vraiment le cas...

 

[Kovy]

Ça pose aussi le problème de l'effet inverse si tu met 10 ans pour accélérer il va t'en falloir 10 pour t’arrêter. Et t'as pas intérêt de rater ta manœuvre (oups on s'est trompe dans les calcul on a freine trop tard ) =)

 

note qu'à 1 G d’accélération constante il faut moins d'1 an pour atteindre la vitesse de la lumière.

[Toratoratora]

note qu'à 1 G d’accélération constante il faut moins d'1 an pour atteindre la vitesse de la lumière.

Sans même vérifier le calcul la conclusion est fausse.

Pour maintenir ton accélération il te faudra une quantité d'énergie qui tendra vers l'infini.

Les effets relativistes ont pour conséquence qu'a accélération constante ta vitesse croit de moins en moins.

Plus tu vas vite, plus tu dois accélérer pour conserver la même progression en vitesse.

Ta masse relativiste croit avec ta vitesse.

[Alexis]

note qu'à 1 G d’accélération constante il faut moins d'1 an pour atteindre la vitesse de la lumière.

 

Euh... non. On ne peut pas atteindre la vitesse de la lumière, et au fur et à mesure que l'on s'en approche il devient de plus en plus difficile d'accélérer.

 

Si bien qu'une accélération constante ne résultera qu'en une vitesse tendant asymptotiquement vers la vitesse de la lumière, sans jamais l'atteindre.

 

Voir Monsieur Albert pour les détails...  ;)

 

[Toratoratora]

L'autre solution c'est d'installer les canons laser sur un point de Lagrange ainsi il ne bougeront pas.

Ce faisant tu te libères du problème de la rotation en orbite autour de la terre de ton canon.

 

L2 est le plus indiqué.

Mais tu continues à tourner autour du soleil bien sûr.

Et pour conserver cette position, ton canon ne doit subir aucune force.

A chaque tir, il reculera comme s'il était propulsé, il faudra donc un laser de même puissance tirant en direction opposée (en évitant la terre ) pour maintenir le canon en position.

Vu les pertes globales ton vaisseau  poussé profitera au mieux de 50% de l'énergie du laser en poussée réelle (et ça décroitra avec la distance, les poussières etc... pendant que ton canon consommera 4 fois cette énergie pour produire le laser "pousseur" et le laser stabilisateur.

[Alexis]

Franchement ce n'est pas rentable ce truc.

Les planètes/astéroides tournent sur eux mêmes en plus d'orbiter autour du soleil donc le temps de poussée disponible par canon est ridicule, il y a plusieurs champs d'astéroides d'autres planètes, le nuage de Oort, des poussières, des gaz en travers de la ligne de visée etc etc...

Combien de gros canons à construire un peu partout pour espérer propulser de manière efficace un vaisseau hors du système solaire, des dizaines...

Chaque canon en orbite consommera deux fois la quantité d'énergie de chaque laser.

Tes canons sont dispersés dans l'espace et dans le système solaire ce qui complique la maintenance et l'alimentaion continue en énergie.

 

Au lieu de simplifier, ça complexifie, ça complique la maintenance, ça multiplie les coûts et ça consomme bien plus d'énergie.

 

En fait, le concept tel que je l'avais compris est plutôt de produire l'énergie dans l'espace (le solaire est la source la plus vraisemblable), au même endroit où l'on place les canons. Cela résout tous les problèmes d'occultation qui se poseraient comme tu le dis avec des canons à la surface d'une planète, du coup la poussée sur le vaisseau pourra être continue avec un seul groupe de canons laser situés à un seul endroit.

 

De plus l'énergie solaire est abondante dans l'espace (pas d'atmosphère) et elle est constante (pas de nuit...) Les canons pourraient avantageusement être placés en orbite solaire plus proche du Soleil que la Terre. Par exemple à 50 millions de kilomètres plutôt que 150 millions comme la Terre, le flux solaire est multiplié par neuf et l'énergie devient vraiment abondante ...pour peu qu'on dispose d'un bon contrôle thermique pour les équipements, naturellement.

 

Le problème d'occultation du rayon laser par des astéroïdes ou des objets de la ceinture de Kuiper ne se pose pas vraiment, car ils ne sont présents que dans le plan de l'écliptique et il y a très peu de chance que l'étoile visée se trouve elle aussi dans ce plan. De toutes façons l'angle solide total de l'ensemble de ces objets est minuscule, le problème d'occultation serait négligeable. Quant aux objets du nuage de Oort, qui eux sont dispersés dans tout l'espace, leur angle solide total est encore plus négligeable.

 

Une difficulté majeure serait à mon avis la précision de visée et la divergence du faisceau à atteindre. Si on imagine pour fixer les idées un vaisseau accéléré à 0,1 g pendant 5 ans (les canons laser seraient vraiment du format maousse costaud !) la vitesse finale devrait être de l'ordre de 0,45 c (estimation à la louche) et la distance à fin d'accélération de l'ordre d'une année-lumière soit 10 000 milliards de kilomètres. Disons pour fixer les idées que la voile du vaisseau a un diamètre de 10 kilomètres, on arrive à une précision de visée et une divergence de faisceau nécessaires meilleure que 10^-12 ! A comparer avec une divergence de l'ordre de 10^-6 postulée pour de futures armes laser orbitales. Ceci pour une installation laser gigantesque. Je ne dis pas que c'est impossible, mais c'est à coup sûr "non trivial"...

 

(maintenant si on imagine un tel système pour des déplacements réguliers et massifs à travers le système solaire, c'est tout de suite plus faisable... il y a quatre ordres de grandeur en moins puisqu'on parle en milliard de kilomètres et non plus en année-lumière)

 

Pour ce qui est du freinage, la meilleure solution semble être une voile magnétique réagissant contre le milieu interstellaire pour produire la force de freinage.

 

Edit : si le vaisseau a une masse de 1000 tonnes -un peu petit pour un vaisseau interstellaire-, pour l'accélérer à 0,1 g par laser la puissance utile du faisceau doit être de 3.10¹⁴ W. Si les pertes diverses se montent à 25% (à mon avis pessimiste) il faut une puissance de 4.10¹⁴ W pour alimenter le laser (pas besoin de laser tirant en sens inverse si une masse suffisante de réaction est disponible pour être tirée dans l'autre sens à vitesse non relaviste, par exemple un astéroïde remorqué au bon endroit et doté d'accélérateurs de masse)

- Cette puissance correspond à l'explosion d'une arme nucléaire de 100 kt chaque seconde...

- On peut dire aussi que c'est 25 fois la puissance énergétique totale consommée par l'humanité à notre époque...

- Ou encore qu'avec un facteur d'efficacité optimiste de 25% il faudrait 130 000 km² de panneaux solaires sur orbite à 50 millions de kilomètres du soleil pour la produire, un quart du territoire français...

 

Mais il est vrai qu'à chaque fois qu'on essaie d'imaginer un système de transport interstellaire un tant soit peu réaliste, on arrive à ce genre de budget énergie proprement délirant suivant nos standards... mais qui semblera peut-être tout à fait raisonnable en l'an 3000, qui sait  :)  ?

 

 

 

 

Ca me rappelle un bon roman de SF de Robert Forward "Le Vol de la Libellule"

 

 

Robert Forward, qui est physicien avant d'être écrivain, décrit ici un vol interstellaire vraisemblable. Une « voile » de mille kilomètres de diamètre est poussée vers l'étoile de Barnard, une de nos plus proches voisines, par un « vent de lumière » produit par une batterie de lasers géants installée autour de Mercure. L'idée peut surprendre mais elle est valide. A cette voile est suspendu le vaisseau interstellaire proprement dit, le Prométhée.

     A l'issue d'un voyage de cinquante ans commence l'exploration. Barnard a des planètes dont l'une, le monde de Roche, a une forme presque incroyable, en haltère, mais qui, ici encore, ne contrevient pas à la physique. Et, sur ce monde, les héros de Forward découvrent une forme de vie à la fois étrange et séduisante qui les aidera à se tirer d'un mauvais pas.

Modifié le 9 avril 2014 par Alexis

[Toratoratora]

 

En fait, le concept tel que je l'avais compris est plutôt de produire l'énergie dans l'espace (le solaire est la source la plus vraisemblable), au même endroit où l'on place les canons. Cela résout tous les problèmes d'occultation qui se poseraient comme tu le dis avec des canons à la surface d'une planète, du coup la poussée sur le vaisseau pourra être continue avec un seul groupe de canons laser situés à un seul endroit.

N'oublie pas pas que tu reste en rotation autour du soleil qui peut occulter ta visée.

 

 

Le problème d'occultation du rayon laser par des astéroïdes ou des objets de la ceinture de Kuiper ne se pose pas vraiment, car ils ne sont présents que dans le plan de l'écliptique et il y a très peu de chance que l'étoile visée se trouve elle aussi dans ce plan. De toutes façons l'angle solide total de l'ensemble de ces objets est minuscule, le problème d'occultation serait négligeable. Quant aux objets du nuage de Oort, qui eux sont dispersés dans tout l'espace, leur angle solide total est encore plus négligeable.

Je dis peut être une bêtise, mais partir à la perpendiculaire de l'axe de rotation du système solaire demande beaucoup plus d'énergie.

De plus tu perds toute possibilité d'effet de fronde avec les autres planètes, tu subis une attraction gravitationnelle plus importante (tout le système solaire est derrière toi) et tu perds ta vitesse de rotation orbitale dont on bénéficie au départ.

Mais bon là je ne m'avancerai pas je ne suis pas sûr.

 

 

Le problème d'occultation du rayon laser par des astéroïdes ou des objets de la ceinture de Kuiper ne se pose pas vraiment, car ils ne sont présents que dans le plan de l'écliptique et il y a très peu de chance que l'étoile visée se trouve elle aussi dans ce plan. De toutes façons l'angle solide total de l'ensemble de ces objets est minuscule, le problème d'occultation serait négligeable. Quant aux objets du nuage de Oort, qui eux sont dispersés dans tout l'espace, leur angle solide total est encore plus négligeable.

Evidement, chaque obstacle pris individuellement est faible, mais après plusieurs milliards de km, ils s'additionnent, le rendement de la voile solaire n'étant déjà pas génial on se retrouve au final avec un rendement global mauvais.

 

 

(maintenant si on imagine un tel système pour des déplacements réguliers et massifs à travers le système solaire, c'est tout de suite plus faisable... il y a quatre ordres de grandeur en moins puisqu'on parle en milliard de kilomètres et non plus en année-lumière)

Voilà, pour pousser des conteneurs de matos vers mars ça me semble jouable.

De plus des conteneurs inhabités, automatisés, avec vivre et matériels, donc en cas de pépins ce n'est pas grave si le conteneur reste 6 mois ou un an de plus dans l'espace.

 

Par contre envoyer un vaisseau habité, vers une autre étoile avec cette méthode, ça me fait un peu penser à partir en vacances en voiture électrique avec une rallonge immense branchée sur une prise électrique à la maison. =D

Tout sauf rassurant, aucune marge d'erreur, le vaisseau étant totalement dépendant de l'émission d'énergie au point de départ.

Et ça en astronautique c'est rédibitoire, au moindre problème on se retrouve avec un vaisseau à la dérive sans propulsion (imagine qu'un choc vienne endommager la voile).

Ou alors il faudrait construire de nombreux canons pour palier à toute défaillance/accident. Mais on fait exploser les couts, autant construire un vaisseau plus grand avec son propre moteur et son carburant, quitte à ce que le voyage dure plus longtemps, de toutes façons on parle de voyages générationnels, ceux qui partent ne verront pas la planète d'arrivée, mais leur descendants.

[Shorr kan]

Délocaliser l'alimentation en énergie d'un vaisseau interstellaire a un gros avantage: la possibilité d'approcher  de très près la vitesse de la lumière pour une dépense d'énergie "raisonnable", là ou emporter son carburant, même nucléaire, plafonnerais d'un point de vue pratique la vitesse du vaisseaux à 50% de c, du seul fait qu'il faut accélérer aussi le carburant qui ne contribue pas immédiatement à la propulsion.

[Toratoratora]

 

(pas besoin de laser tirant en sens inverse si une masse suffisante de réaction est disponible pour être tirée dans l'autre sens à vitesse non relaviste, par exemple un astéroïde remorqué au bon endroit et doté d'accélérateurs de masse)

Tu pourrais préciser stp, je vois pas vraiment ce que tu décris.

[Toratoratora]

Délocaliser l'alimentation en énergie d'un vaisseau interstellaire a un gros avantage: la possibilité d'approcher  de très près la vitesse de la lumière pour une dépense d'énergie "raisonnable", là ou emporter son carburant, même nucléaire, plafonnerais d'un point de vue pratique la vitesse du vaisseaux à 50% de c, du seul fait qu'il faut accélérer aussi le carburant qui ne contribue pas immédiatement à la propulsion.

Déjà 50% de c ça me semble utopique, mais en plus tu appelles cela "plafonner".

[Shorr kan]

Et oui, je suis un fou de vitesse

 

50 % de c c'est ce qui est physiquement possible en utilisant le concept de la fusée utilisant une source d'énergie embarqué. Il est question de pointer les limites physique de ce concept poussé jusqu'au bout. Maintenant, quant à la faisabilité technique, comme le disait Kipling, ceci est une autre histoire...

Modifié le 9 avril 2014 par Shorr kan

[Toratoratora]

Et oui, je suis un fou de vitesse

 

50 % de c c'est ce qui est physiquement possible en utilisant le concept de la fusée utilisant une source d'énergie embarqué. Il est question de pointer les limites physique de ce concept poussé jusqu'au bout. Maintenant, quant à la faisabilité technique, comme le disait Kipling, ceci est une autre histoire...

Quand tu commences à te déplacer à des vitesses exprimées en % de c dans l'espace tu te retrouves confronté à un nouveau danger, les collisions avec les micros fragments de matière qui se trouvent sur ta route.

A 50% de c, le plus lourd de ton vaisseau risque bien de ne plus être le carburant, mais le blindage à l'avant et même le blindage risquerait d'être insuffisant il faudrait un puissant champ électromagnétique ou un plasma à l'avant du vaisseau pour dévier un max de matière.

Au final entre la masse du blindage et l'énergie du champ répulsif tu risques de consommer bien plus pour te protéger que pour te déplacer.

[Shorr kan]

Coupon la poire en deux : une fois le vaisseau suffisamment accéléré, imaginons une sorte d’entonnoir magnétique prélevant le carburant de la propulsion en chemin, en le confinant  et le faisant fusionner ; en même temps ce champ servirait de bouclier.

 

On aurait l’avantage de protéger le vaisseau, et d'embarquer avec une quantité minime –toujours relativement – de carburant, et ce sans dépendre d’une source extérieur et resterais donc pilotable par ses propres moyens.

Modifié le 9 avril 2014 par Shorr kan

[Toratoratora]

Coupon la poire en deux : une fois le vaisseau suffisamment accéléré, imaginons une sorte d’entonnoir magnétique prélevant le carburant de la propulsion en chemin, en le confinant  et le faisant fusionner ; en même temps ce champ servirait de bouclier.

 

On aurait l’avantage de protéger le vaisseau, et d'embarquer avec une quantité minime –toujours relativement – de carburant, et ce sans dépendre d’une source extérieur et resterais donc pilotable par ses propres moyens.

Des collecteurs d'hydrogène dans l'espace sont parfaitement imaginables pour servir ensuite de carburant.

Par contre attention un "bouclier" magnétique ne serait efficace que contre des particules chargées, ionisées.

Or plus tu t'éloignes du système solaire, moins tu vas rencontrer de particules chargés (ionisées par le vent solaire).

Le rendement de ta collecte sera essentiellement conditionné par la taille de tes entonnoirs solides et non magnétiques.

Enfin la densité dH2 dans l'espace est très très faible, il faut du temps pour "refaire le plein".