Propulsion utilisant l'anti-matière

En navigant sur le forum j'ai été surpris de ne pas avoir vu de sujet sur la propulsion à l'antimatière. Cette technologie s'approche de plus en plus de la réalité. Voici l'article le plus récent que j'aie lu sur ce sujet (très intéressant.)
http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=2625

Selon cette article les nouvelles études propose d'utiliser des positrons au lieu des antiprotons.

Une évaluation grossière pour produire 10 milligrammes qui serait suffisant pour une mission vers Mars coûterait environ 250 millions se qui est considérer comme raisonnable.

Selon Smith le problème de stockage des positrons pourrait être surmonté par un programme dédié de recherche et de développement.

**chapi** Messages : 148 Inscrit le : 06/10/2007 Age : 66 Localisation : paris

Anubis a écrit:En navigant sur le forum j'ai été surpris de ne pas avoir vu de sujet sur la propulsion à l'antimatière. Cette technologie s'approche de plus en plus de la réalité. Voici l'article le plus récent que j'aie lu sur ce sujet (très intéressant.)
http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=2625

Etant un parfait novice en matière de propulsion et de physique des particules, je ne suis pas certain (euphémisme) d 'avoir compris le concept tel qu'il est décrit dans l'intéressant article , aussi, je profite de ce fil pour faire appel à celle ou celui qui, mieux éclairé que moi sur ce sujet, sera en mesure de compléter l'explication.

Voilà, avec mes mots à moi, le peu que je pense avoir saisi : le principe est semblable à un moteur nucléaire, c'est à dire que l'énergie dégagée (ici par la collision antimatière/matière) est utilisée pour chauffer un gaz léger, l'hydrigène en l'occurence (léger pour pouvoir atteindre des vitesses élevées, donc une meilleure isp). Au delà du problème du stockage, qui reste un point ouvert selon l'article, je ne comprends pas comment la collision matière/antimatière est transformée en chaleur. Il est question d'un rayonnement gamma intense mais à faible portée (?), impactant du plomb qui lui même une fois excité réémet des rayons X réchauffant l'hydrogène (??) :???: C'est là que j'ai décroché :scratch:

Enfin, je ne saisis pas la subtilité de l'argumentaire sur la sécurité. J'imagine que si une particule d'antimatière s'échappe de son piège magnétique (tiens, par effet tunnel, par exemple) et va titiller un particule de matière (son enveloppe de plomb, par exemple), il s'ensuit selon le même principe que pour la propulsion un dégagement de rayonnement gamma, puis X qui probablement va exciter l'ensemble du dispositif piégant et entraîner une réaction en chaine. Tout va fondre, quoi. Ou exploser. Ca rassure juste parce que ce n'est pas radioactif ? C'est ce qu'il faut comprendre ?

Merci d'avance de vos explications

PS : un détail aussi : pourquoi dans un tel concept conserver une turbopompe (pièce à la fiabilité limitée) ? Ce n'est utile que pour assurer un débit important et uine forte poussée, donc uniquement pour se dégager de l'atmosphère. Au delà, on se contente aisément d'une poussée micrale, mais avec une isp gigantesque ?

chapi a écrit:
...
Voilà, avec mes mots à moi, le peu que je pense avoir saisi : le principe est semblable à un moteur nucléaire, c'est à dire que l'énergie dégagée (ici par la collision antimatière/matière) est utilisée pour chauffer un gaz léger, l'hydrigène en l'occurence (léger pour pouvoir atteindre des vitesses élevées, donc une meilleure isp). Au delà du problème du stockage, qui reste un point ouvert selon l'article, je ne comprends pas comment la collision matière/antimatière est transformée en chaleur. Il est question d'un rayonnement gamma intense mais à faible portée (?), impactant du plomb qui lui même une fois excité réémet des rayons X réchauffant l'hydrogène (??) :???: C'est là que j'ai décroché :scratch:
...

Il y a bien une dizaine de variantes de moteurs à antimatière, et j'ai l'impression que cet article en mélange deux.
Le plus simple est l'équivalent d'un moteur nucléo-thermique et le rayonnement gammas est directement absorbé par une enveloppe de tungstène (ça doit être ce qu'ils appellent "attenuation matrix" sur le schéma) qui chauffe ensuite l'hydrogène. Ce type de moteur produit donc une Isp équivalente aux moteurs nucléo-thermiques, de 900 s à 1500 s. L'avantage est qu'il n'y a pas de problème de radioactivité, et on doit faire aussi l'économie de masse correspondant à un bouclier.
Le moteur ablatif est différent : les gammas sont convertis en rayons X qui vaporisent un matériau déposé sur ce qui peut correspondre à la tuyère, matériau qui peut être éjecté directement (Isp maximale dans ce cas), ou chauffer de l'hydrogène (Isp plus basse mais poussée plus importante). On peut dans ce cas atteindre une Isp plus importante qu'avec le premier type de moteur thermique (pour le moteur ablatif, l'article cite 5000 s).

Le premier type de moteur, au moins, est tout à fait crédible avec les technologies actuelles, probablement pas plus complexe qu'un moteur nucléo-thermique, sans les problèmes liés à la radioactivité.
Cependant :
- la production d'antimatière, positrons ici, est extrêmement coûteuse, et j'ai même quelques doutes sur ce chiffre de 250M$ pour 10 mg. Dans ce domaine, ça peut très bien être faux d'un rapport 10 ou 100 (technique classique pour obtenir des financements en faisant miroiter des performances extraordinaires...)
- le stockage est actuellement réalisé dans des pièges électromagnétiques (trappes de Pening) assez massifs, et avec la technologie actuelle, la masse du système de stockage annule totalement l'avantage par rapport à un moteur nucléo-thermique. Ces dispositifs ne permettent pas non plus de stockage sur des durées suffisamment longues pour être compatibles avec une mission spatiale (plusieurs mois). Il y a quelques propositions pour stocker l'antimatière sous forme neutre (positronium) et stabilisée dans des cristaux, mais à ma connaissance que de la théorie
- comme tu le fais remarquer, le gain en sécurité ne parait pas évident : la moindre rupture de confinement de l'antimatière, et tout peut sauter par réaction en chaine, et le vaisseau être vaporisé en une fraction de seconde.

Ce type de moteur peut-être intéressant si on résoud le problème de la production et du stockage, et il me semble que les gens du LANL et d'autres laboratoire travaillent activement sur le sujet car il y a beaucoup d'autres applications, mais je n'attendrais quand même pas de résultat à court terme pour cette application spatiale.

A+

Bonjour, apres avoir regarder un article, quelque ma chose ma interesser, il est dit que si on arrive a crée une propulsion a l'anti matiére, on pourrais atteindre l'etoile proxima du centaure en 6 Ans. Est se que c'est vrai?

Est se que la propulsion a l'anti matiére pourrais exister un jour?

6 ans vers Proxima du Centaure alors qu'elle est à 4 AL, il faudrait atteindre des vitesses relativistes hautes ...

Tu peux jeter un coup d'oeil à ce sujet : http://www.forum-conquete-spatiale.fr/autres-f21/nouvelles-de-l-anti-monde-t1815.htm

http://www.news.fr/actualite/societe/0,3800002050,39365647,00.htm

Voila l'article en question.

-> fusion des 2 sujets sur le même thème.

Grand_reveur a écrit:http://www.news.fr/actualite/societe/0,3800002050,39365647,00.htm

Voila l'article en question.

Autant je respecte Hawking en tant que physicien théoricien, autant
j'ai quelques doutes sur ses compétences en astronautique, même
théorique.
Pour espérer atteindre et dépasser 50% de la vitesse de la lumière, il
faudrait des quantités invraisemblable d'antimatière, totalement hors
de portée de la technologie à échéance prévisible.
Tout est dit dans le document suivant, sur la figure 1, ou sur la figure B2 en page 25 :
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/NASA_anti.pdf
Pour atteindre 100000 km/s (soit c/3), il faut une quantité
d'antimatière équivalente à la masse sèche du vaisseau, soit au minimum
des dizaines ou des centaines de tonnes, avec le moteur "beamed core", sans
aucune indication que ce moteur soit effectivement réalisable.
A titre indicatif, on en fabrique actuellement environ 1 nanogramme par an.

Le vol relativiste est probablement impossible, au sens de la physique connue, pour un vaisseau emportant sa source d'énergie/masse de réaction.

(Mais je lirais avec grand intérêt tout article scientifique prétendant démontrer le contraire Propulsion utilisant l'anti-matière Icon_wink

)

Sur le site du CERN , dont on peut raisonnablement penser qu'il est le plus à même de parler de ce sujet sans trop tomber dans le délire utopique, on a ceci :

http://livefromcern.web.cern.ch/livefromcern/antimatter/FAQ.html

Donc théoriquement possible ... mais dans l'état actuel de nos connaissances et de nos équipements .... tout à fait improbable.

Il faudrais combien d'Antimatiére pour atteindre Proxima du Centaure en 6 Ans?

De nos jours, les gros probléme avec l'antimatiére c'est ça faible fabrication et son stockage et niveau moteur fonctionent a l'antimatiére on en est ou?

La propulsion a l'antimatiére est la propulsion d'un futur peut etre encore lointain mais si on veut explorer l'espace interstéllaire proche en peut de temps, il faudra la propulsion a l'antimatiére car c'est la seul propulsion qui peut aller vite qui dérive pas trop dans la science fiction comme l'hyperespace par exemple..

Grand_reveur a écrit:Il faudrais combien d'Antimatiére pour atteindre Proxima du Centaure en 6 Ans?
...

En s'appuyant sur le post de lambda0, il faudrait passer du nanogramme à la kilotonne soit une multiplication par 10e18 c'est à dire une multiplication de la production d'antimatière par un facteur d'un milliard de milliards... Aux rendements actuels de confection de l'antimatière, la totalité des ressources énergétiques disponibles sur Terre seraient très largement insuffisantes, et même en captant toute l'antimatière dispersée dans le système solaire, on en serait encore très loin...
L'antimatière ne peut avoir d'intérêt que pour "allumer" des réactions de fusion thermonucléaires directement ou via des réactions de fission induite, et avec des objectifs très modestes (missions à durées raisonnables dans le système solaire ou précurseur interstellaire lent)

Grand_reveur a écrit:
...
De nos jours, les gros probléme avec l'antimatiére c'est ça
faible fabrication et son stockage et niveau moteur fonctionent a
l'antimatiére on en est ou?
...

Pour le moteur "beamed core" (le seul permettant théoriquement le vol
relativiste si on disposait de tonnes d'antimatière), c'est assez
simple : il n'existe même pas sur le papier, c'est seulement un
concept générique.
Par ailleurs, un tel moteur produirait un énorme flux de rayons gammas
à très haute énergie, des centaines de GW de rayons gammas à plus de
100 MeV, en continu pendant des années, et il me semble impossible que
les structures d'un moteur puissent supporter celà, et encore moins un
vaisseau habité. Ces rayons sont 10 à 100 fois plus énergétiques que ce
qu'on rencontre au coeur d'une explosion nucléaire.
Il y a donc de fortes chances que ce ne soit pas "seulement" des
problèmes d'ingénierie mais que ce soit physiquement impossible,
indépendamment du problème de la fabrication et du stockage de
l'antimatière qu'a résumé Henri.

Dans d'autres discussions, tu trouveras divers principes plus
"raisonnables" (en général à base de fusion nucléaire mais aussi des
voiliers photoniques) permettant théoriquement d'atteindre 10% de la
vitesse de la lumière, et donc éventuellement de lancer quelques sondes
vers des étoiles proches en moins d'un siècle.

A+

**Aspic** Messages : 1037 Inscrit le : 09/08/2006 Age : 58 Localisation : Eauze

lambda0 a écrit:
Grand_reveur a écrit:http://www.news.fr/actualite/societe/0,3800002050,39365647,00.htm

Voila l'article en question.

Autant je respecte Hawking en tant que physicien théoricien, autant
j'ai quelques doutes sur ses compétences en astronautique, même
théorique.
Pour espérer atteindre et dépasser 50% de la vitesse de la lumière, il
faudrait des quantités invraisemblable d'antimatière, totalement hors
de portée de la technologie à échéance prévisible.
Tout est dit dans le document suivant, sur la figure 1, ou sur la figure B2 en page 25 :
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/NASA_anti.pdf
Pour atteindre 100000 km/s (soit c/3), il faut une quantité
d'antimatière équivalente à la masse sèche du vaisseau, soit au minimum
des dizaines ou des centaines de tonnes, avec le moteur "beamed core", sans
aucune indication que ce moteur soit effectivement réalisable.
A titre indicatif, on en fabrique actuellement environ 1 nanogramme par an.

Le vol relativiste est probablement impossible, au sens de la physique connue, pour un vaisseau emportant sa source d'énergie/masse de réaction.

(Mais je lirais avec grand intérêt tout article scientifique prétendant démontrer le contraire )

Merci Lambda0 de nous avoir livré la clef d'un des grands mystères de la physique. S'il y a bien moins d'anti-matière que de matière dans l'Univers, c'est parce qu'elle a été consommée sans vergogne par les vaisseaux extra-terrestres.

Ah ouai, je savais pas du tout, tout ça! Ca ma remis les pieds sur Terre au moins!

**Ted** Messages : 8 Inscrit le : 15/11/2008 Age : 32 Localisation : Terre

L'antimatière pour propulser les futurs vaisseaux spatiaux de la NASA

La plupart des vaisseaux spatiaux des histoires de science-fiction utilise l'antimatière comme moyen de propulsion pour une bonne raison: c'est le combustible le plus efficace. Là où des tonnes de combustible chimique seraient nécessaires pour propulser une mission habitée vers Mars, seuls quelques dizaines de milligrammes d'antimatière suffiraient.

Dans la réalité, cependant, cette puissance a un prix. Certaines réactions induites par l'utilisation de l'antimatière produisent des rayons gamma de haute énergie. Les rayons gamma pénètrent la matière et brisent les molécules des cellules vivantes. Ceux de grande énergie peuvent également rendre radioactifs les moteurs en fragmentant les atomes des matériaux dont ils sont constitués.

L'Institut des Concepts Avancés de la NASA (le NIAC) a constitué une équipe de chercheurs pour travailler sur une nouvelle conception de vaisseau spatial propulsé par l'antimatière qui permette d'éviter ces fâcheux effets secondaires en produisant des rayons gamma beaucoup moins énergétiques.

On surnomme parfois l'antimatière l'image miroir de la matière normale parce que, tout en lui ressemblant parfaitement, certaines de ses propriétés sont inversées. Par exemple, alors que les électrons normaux ont une charge électrique négative, les anti-électrons ont une charge positive, les scientifiques les appelant pour cela les "positrons". Quand l'antimatière rencontre la matière normale, les deux s'annihilent dans un violent flash d'énergie. C'est cette transformation totale en énergie qui rend l'antimatière si puissante. Même les plus fortes réactions nucléaires en sont très éloignées, avec seulement quelques trois pour cent de la masse des produits convertie en énergie.

Des conceptions antérieures d'un vaisseau spatial propulsé par antimatière utilisaient des antiprotons, qui produisent des rayons gamma de grande énergie quand ils s'annihilent. La nouvelle étude se base sur les positrons, qui génèrent des rayons gamma 400 fois moins énergétiques.

L'étude actuelle du NIAC est une analyse préliminaire des possibilités de concrétisation du concept. Si sa réalisation apparaît envisageable, et si des fonds sont disponibles pour développer avec succès la technologie, un vaisseau spatial propulsé par des positrons présenterait certains avantages par rapport aux projets existants pour une mission humaine vers Mars, appelée la "Mission de Référence Martienne".

Propulsion utilisant l'anti-matière Vaisseau-positron-principe

Propulsion utilisant l'anti-matière Vaisseau-positron-principe

"L'avantage le plus significatif est l'accroissement de la sécurité" indique le Dr. Gerald Smith, de Positronics Research à Santa Fe au Nouveau-Mexique. La Mission de Référence nécessite un réacteur nucléaire pour propulser le vaisseau spatial jusqu'à Mars. La propulsion nucléaire raccourcit le temps du trajet, augmentant la sécurité pour l'équipage en réduisant son exposition aux rayons cosmiques. En outre, un vaisseau spatial à moteur chimique a une masse bien plus élevée et est bien plus coûteux au lancement. Enfin, le réacteur fournit une puissance suffisante pour une mission de trois ans. Mais les réacteurs nucléaires sont complexes, et beaucoup de choses pourraient éventuellement mal tourner durant la mission. "Le réacteur à positrons offre les mêmes avantages tout en restant relativement simple", remarque Smith.

De plus, les réacteurs nucléaires restent radioactifs même après avoir consommé tout leur combustible. Une fois le vaisseau spatial rendu sur place, la Mission de Référence prévoit de diriger le réacteur sur une orbite qui ne rencontrera pas la Terre pendant au moins un million d'années, quand le rayonnement résiduel sera réduit à des niveaux sûrs. En revanche, il n'y a aucun rayonnement supplémentaire dans un réacteur à positrons quand son combustible est épuisé, de telle sorte qu'il n'y aurait aucun problème particulier si celui-ci devait accidentellement rentrer dans l'atmosphère de la Terre, selon l'équipe des chercheurs.

Ce réacteur est également plus sûr au lancement. Si un lanceur portant un réacteur nucléaire devait exploser, des particules radioactives pourraient se disséminer dans l'atmosphère. "Le vaisseau spatial à positrons émettrait un flash de rayons gamma s'il explosait, mais ceux-ci s'évanouiraient en un instant. Aucune particule radioactive ne viendrait à dériver au vent. Le flash se produirait également dans une zone relativement petite. La zone dangereuse serait d'environ un kilomètre autour du vaisseau spatial. Une grande fusée standard propulsée chimiquement possède une zone dangereuse de taille à peu près identique, à cause de l'énorme boule de feu qui résulterait de son explosion", explique Smith.

Un autre avantage significatif est la vitesse. Le vaisseau spatial de la Mission de Référence emmènerait les astronautes sur Mars en à peu près 180 jours. "Nos concepts pourraient réduire ce temps de moitié voire au quart", indique Kirby Meyer, ingénieur chez Positronics Research .

Les moteurs avancés réalisent cela par la combustion à chaud, qui augmente leur rendement ou leur "impulsion spécifique" (Isp). L'Isp représente les "kilomètres au litre" des fusées: plus l'Isp est élevée, plus la distance parcourue est grande avant l'épuisement du carburant. Les meilleures fusées chimiques, comme le moteur principal de la navette spatiale, peuvent brûler pendant environ 450 secondes. Un réacteur nucléaire à positrons peut tenir plus de 900 secondes. Le moteur "ablatif", qui se vaporise lui-même lentement pour produire la poussée, pourrait tenir 5000 secondes.

Un des défis existants pour qu'un vaisseau spatial à positron devienne une réalité est le coût de production de ces derniers. En raison de son effet spectaculaire sur la matière normale, les particules d'antimatière sont évidemment très rares ! Dans l'espace, elles sont produites par des collisions à grande vitesse de particules (les rayons cosmiques). Sur Terre, elles doivent être produites dans des accélérateurs de particules, ces immenses machines qui fracassent les atomes les uns contre les autres et qui sont habituellement utilisées pour découvrir les secrets de l'univers à un niveau fondamental. Mais ces machines peuvent être envisagées comme des usines de production d'antimatière.

"Une évaluation grossière pour produire les 10 milligrammes de positrons requis pour une mission vers Mars est environ de 250 millions de dollars en utilisant des technologies actuellement en cours de développement", signale Smith. Ce coût peut sembler élevé, mais il faut considérer en regard le surcoût induit pour lancer une fusée chimique plus lourde (les coûts actuels de lancement sont d'environ 20.000 dollars par kg) ou le coût pour remplir de combustible et pour assurer la sécurité d'un réacteur nucléaire. "En se basant sur l'expérience de la technologie nucléaire, il semble raisonnable de s'attendre à ce que le coût de production des positrons diminue avec l'accroissement des recherches", ajoute le chercheur.

Un autre défi est le stockage des positrons dans un espace réduit. Comme ils annihilent la matière normale, on ne peut pas simplement "les mettre en bouteille". Au lieu de cela, ils doivent être confinés à l'aide de champs électriques et magnétiques. "Nous pensons avec confiance, que par un programme dédié de recherches et de développement, ces défis peuvent être surmontés", indique Smith.

S'il en est ainsi, il est possible que les premiers êtres humains qui atteindront Mars le fassent à bord de vaisseaux spatiaux propulsés par la même source d'énergie que celle des spationefs de science-fiction.

Source: NASA News Release et Illustrations: NASA & Positronics Research, LLC

**urix** Messages : 588 Inscrit le : 28/02/2008 Age : 33 Localisation :

Bon dossier Super

**Ted** Messages : 8 Inscrit le : 15/11/2008 Age : 32 Localisation : Terre

Personnellement je trouve ca fascinant. Mais dangereux, aussi.

**Gybè** Messages : 52 Inscrit le : 02/10/2008 Age : 38 Localisation : Moscou

Merci ! Superbe résumé! Super

**MRJA** Messages : 36 Inscrit le : 29/10/2008 Age : 98 Localisation : ANNECY

Bravo pour la documentation. on voudrait rajeunir pour embarquer. Le groupe MRJA

-> je fusionne les deux sujets

**Ted** Messages : 8 Inscrit le : 15/11/2008 Age : 32 Localisation : Terre

Ah oui. Je n'avais pas vu l'autre!

Ted a écrit:Ah oui. Je n'avais pas vu l'autre!

Pas de pb, il datait un peu mais j'estimais qu'il y avait des infos assez intéressantes pour justifier une fusion.

**Stan** Messages : 257 Inscrit le : 11/02/2008 Age : 34 Localisation : France

En parlant de la production de l'anti-matière, des nouvelles passionnantes et prometteuses :
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/lantimatiere-revolutionnera-t-elle-les-voyage-spatiaux_17387/

Il est moins difficile de produire des positrons que des antiprotons. Un moteur à positrons peut être aussi bien plus simple qu'un moteur utilisant des antiprotons (voir plus haut).
Par contre il risque d'être plus difficile de stocker une quantité suffisante de positrons à bord d'un vaisseau spatial : les trappes électromagnétiques stockant des particules chargées comme des positrons libres sont très massives (et enlèvent pour l'instant tout intérêt aux moteurs à antimatière), alors que les antiprotons pourraient en théorie être stockés sous la forme d'atomes d'antihydrogène neutre, avec une densité beaucoup plus élevée.
Sujets de recherche très intéressants, qui peuvent aussi réserver quelques surprises.

A+

lambda0 a écrit:[...]qui peuvent aussi réserver quelques surprises.

A+

C'est à dire ?

Dim 28 Oct 2007 - 4:47

Dim 28 Oct 2007 - 18:40

Lun 29 Oct 2007 - 8:45

Ven 30 Nov 2007 - 19:39

Ven 30 Nov 2007 - 19:58

Ven 30 Nov 2007 - 20:06

Dim 2 Déc 2007 - 15:07

Dim 2 Déc 2007 - 15:53

Dim 2 Déc 2007 - 16:57

Lun 3 Déc 2007 - 0:26

Lun 3 Déc 2007 - 1:18

Lun 3 Déc 2007 - 9:17

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Lun 3 Déc 2007 - 19:07

Sam 15 Nov 2008 - 21:19

Sam 15 Nov 2008 - 22:23

Sam 15 Nov 2008 - 23:02

Dim 16 Nov 2008 - 0:26

Dim 16 Nov 2008 - 10:00

Dim 16 Nov 2008 - 10:34

Dim 16 Nov 2008 - 11:49

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Mer 19 Nov 2008 - 17:45

Jeu 20 Nov 2008 - 8:40

Jeu 20 Nov 2008 - 11:25