La voile solaire IKAROS

Giwa a écrit:
Donc la sonde se situerait au point rouge sur cette trajectoire.

Si je traduis cette info dans mon système héliocentrique, cette Aphélie doit correspondre à cette position :

Il lui reste beaucoup de chemin à faire cet IKAROS (5 mois encore)

tatiana13 a écrit:... Il faut désormais veiller au contrôle thermique de la sonde, car l'environnement en s'approchant du Soleil va évoluer de nouveau.

Cette remarque de Tatiana m’intrigue (Merci au passage pour Jean Paul CY et Tatiana pour leur coup de pouce). A l’Aphélie IKAROS va avoir froid et il faut le chauffer. En s’approchant du soleil il va avoir chaud et il faut le refroidir. Question pour spécialistes, qu’a-t-on prévu comme systèmes pour maintenir sa température stable. Et puis question de limite, jusqu’à quelle distance peut-il s’approcher du soleil avant de voir sa voile, à la nouvelle technologie, fondre comme la cire d’ICARE de la mythologie grecque:

:suspect:

suppression suite trop de post émis jugés sans valeur ajoutée

IKAROS 5 juillet
Solar Distance: 1.07AU
Distance Terre : 17.356.165 km , l'ascension =- 150,8 °, déclinaison =- 24,2 °
Venus Distance: 1.01AU
Attitude : vitesse de rotation = 1.3rpm , 14.1deg angle du soleil

IKAROS 6 juillet
Solar Distance: 1.07AU ( aphélie )
Distance Terre : 17.695.477 km , l'ascension =- 150,5 °, déclinaison =- 24,3 °
Venus Distance: 1.00AU
Attitude : vitesse de rotation = 1.3rpm , 14.4deg angle du soleil

IKAROS 7 juillet
Solar Distance: 1.07AU
Distance Terre : 18.109.139 km , l'ascension =- 150,1 °, déclinaison =- 24,4 °
Venus Distance: 0.99AU
Attitude : vitesse de rotation = 1.3rpm , 12.4deg angle du soleil

Si j’ai bien compris ce graphique:

- on n’a pas encore entamé cette phase de la mission;
- ils vont mettre plus que trente jours pour avoir un angle du soleil de 45deg;
- après 120 jours (4 mois), ils vont arrêter les accélérations (pour 20 jours);
- reprise des tests pour 30 jours…

Est-ce que me trompe :?:

IKAROS 8 juillet
Solar Distance: 1.07AU
Distance Terre : 18.476.065 km , l'ascension =- 149,8 °, déclinaison =- 24,4 °
Venus Distance: 0.98AU
Attitude : vitesse de rotation = 1.2rpm , 14.2deg angle du soleil

Poursuite du contrôle d'attitude.
Jets de propulseurs très faibles.
Pour la mesure de l’angle du soleil, ils parlent de capteurs (optiques ?) et des signaux Doppler.
Ils parlent aussi d’hémisphère nord et hémisphère sud du ciel (ça se complique).

Pour tout comprendre, le mieux c’est d’être dans le "Deep Space Control Center" dans le campus de l'Institut des Sciences Spatiales et Astronautiques de Sagamihara dans la préfecture de Kanagawa:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Sagamihara

On se rejoint dans nos questions Firnas2 :) Voila ce que j'allais poster:

http://translate.google.com/translate?hl=en&sl=ja&tl=fr&u=http%3A%2F%2Fwww.isas.jaxa.jp%2Fhome%2FIKAROS-blog%2F

D’après cette traduction on retiendra que l’attitude d’IKAROS est déterminée par un capteur de l’angle du soleil sans doute avec l’axe de rotation de la voile. Par contre pour le signal Doppler d’où provient –t-il ? S’agit-il des changements de fréquence d’une antenne sur une partie en rotation à cause de l’effet Doppler ?
On retiendra qu’actuellement on est dans une phase délicate car le contrôle doit changer d’hémisphère ? A quoi correspond ces expressions hémisphères Nord et Sud ?
Aux ciels vu d’IKAROS, l’un en rotation directe (sens +) et l’autre en rotation rétrograde (sens -) ?

Sinon pour les problèmes de régulation de température lorsque l’on se rapprochera de plus en plus du Soleil, il y a des solutions puisque d’autres sondes ont déjà abordé les parages de Vénus et même mieux avec Mercure.
Pour la voile solaire on lui demandera sans doute de supporter sans broncher l’intensité lumineuse plus grande et si il y a des parties plus sensibles des protections ont certainement été prévues. Il ne faut pas trop s’inquiéter : soyons cool !
Tiens à ce sujet comme il y a du courant électrique disponible grâce aux cellules photovoltaïques ne pourrait-on pas en profiter pour refroidir - sur de futurs voiliers solaires sophistiqués - par effet Peltier http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Peltier quelques micro ou nano pièces délicates ?

GIWA nous dit:

Pour la voile solaire on lui demandera sans doute de supporter sans broncher l’intensité lumineuse plus grande et si il y a des parties plus sensibles des protections ont certainement été prévues. Il ne faut pas trop s’inquiéter : soyons cool !

Avez vous des informations sur la structure de la voile ?

elle est trés fine, quelques centiéme de mm et elle doit supporter un trés gros écart de température entre la face ensolieillée et celle qui est à l'ombre...le feuilletage me semble délicat ???

Jean Paul CY a écrit:
Avez vous des informations sur la structure de la voile ?
elle est trés fine, quelques centiéme de mm et elle doit supporter un trés gros écart de température entre la face ensolieillée et celle qui est à l'ombre...le feuilletage me semble délicat ???

Voici quelques informations à propos de la membrane de la voile d’IKAROS dont la trame est en polyimide, matériau très résistant à la température : http://pslc.ws/french/imide.htm
Il faut aussi que le pouvoir réflecteur soit le plus grand possible à la fois pour assurer la plus grande accélération possible et aussi pour réduire l’échauffement de la voile. En effet l’absorption des photons réduit de moitié le transfert de leur quantité de mouvement et en modifiant la direction de l’accélération qui n’est plus normale à la voile et alors on récupère l’autre moitié de leur énergie sous forme thermique.
Voyez les schémas ci –dessous :


Par contre pour le feuilletage il me semble que le polyimide est aluminisé pour assurer la réflexion, ce qui induit des précautions avant le déploiement dans l'Espace pour éviter l'oxydation de l'aluminium.
Effectivement l'écart de température pourrait être notable entre la partie éclairée et celle à l'ombre mais vu la minceur de la membrane la conduction thermique doit être grande et l'écart doit se réduire considérablement.

Une nouvelle de première, même si on s’y attendait par les lois de la Physique :
Les grains de lumière ou photons accélérent bien IKAROS au moyen de sa voile solaire !

http://www.jaxa.jp/topics/2010/07_e.html
IKAROS : Accélération par voile solaire confirmée L'énergie solaire petite voile démonstrateur "IKAROS", qui a déployé avec succès son voile solaire, a été confirmé pour accélérer par voile solaire recevant la pression solaire. Cela s'est avéré que le IKAROS a généré l'accélération plus grande par photon pendant le vol interplanétaire dans l'histoire

Giwa a écrit:Une nouvelle de première, même si on s’y attendait par les lois de la Physique :
Les grains de lumière ou photons accélérent bien IKAROS par sa la voile solaire !

http://www.jaxa.jp/topics/2010/07_e.html
IKAROS : Accélération par voile solaire confirmée L'énergie solaire petite voile démonstrateur "IKAROS", qui a déployé avec succès son voile solaire, a été confirmé pour accélérer par voile solaire recevant la pression solaire. Cela s'est avéré que le IKAROS a généré l'accélération plus grande par photon pendant le vol interplanétaire dans l'histoire

Merci Giwa, tu es revenu d’Allemagne pour nous rapporter les bonnes nouvelles (HS : penses-tu au Japon, lol)

Et si tu me le permets je veux ajouter mon petit grain de sel aux réponses précédentes à ces questions qui fâchent :megalol:

La structure de la voile
Ikaros permettra aussi de mieux appréhender certains obstacles technologiques comme la résistance mécanique de la voile ou l'efficacité des cellules solaires.
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/61896.htm

Les Températures des polyimides :

Propriétés des polyimides thermostables
Leur densité est voisine de 1,4. Les polyimides sont des polymères dont les propriétés sont surtout liées directement à leur structure en semi-échelle. Ils présentent une bonne résistance:
• mécanique : chocs, usure, fluage, frottements, etc. ;
• thermique :
o température de transition vitreuse supérieure à 200 °C,
o température de fusion : aucune,
o température de dégradation pouvant atteindre 400 °C,
o faible coefficient de dilatation, d'où un faible retrait au moulage,
o bonne résistance au feu ;
• chimique : huiles, graisses, liquides frigorigènes, kérosène, solvants chlorés ;
• électrique : isolants (faible coefficient diélectrique) ;
• aux radiations : utilisation dans le domaine du nucléaire.
Malgré les nombreuses propriétés déjà citées, les polyimides souffrent encore de certaines limitations voire inconvénients :
• mise en œuvre difficile car ils sont infusibles et insolubles (excepté dans l'acide sulfurique concentré) ;
• mauvaise résistance chimique aux acides minéraux concentrés, aux bases, aux agents oxydants et en présence d'eau bouillante.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Polyimide

Autres bonnes nouvelles:
Ces questions m’ont permis de tomber sur ces nouvelles que je n’avais pas vues:

Mission duration ~2 years
http://en.wikipedia.org/wiki/IKAROS

After passing Venus, Ikaros is expected to continue its voyage for three years towards the far side of the sun, although contact is likely to be lost after a year.
http://www.guardian.co.uk/world/2010/may/17/space-yacht-ikaros-japan-venus

En ajoutant tes bonnes nouvelles, je crois que ce Fil est parti pour durer des années (comme celui de Hayabusa) et IKAROS aussi
:lol!:

Giwa a écrit:On se rejoint dans nos questions Firnas2 :) Voila ce que j'allais poster:

http://translate.google.com/translate?hl=en&sl=ja&tl=fr&u=http%3A%2F%2Fwww.isas.jaxa.jp%2Fhome%2FIKAROS-blog%2F

D’après cette traduction on retiendra que l’attitude d’IKAROS est déterminée par un capteur de l’angle du soleil sans doute avec l’axe de rotation de la voile. Par contre pour le signal Doppler d’où provient –t-il ? S’agit-il des changements de fréquence d’une antenne sur une partie en rotation à cause de l’effet Doppler ?
On retiendra qu’actuellement on est dans une phase délicate car le contrôle doit changer d’hémisphère ? A quoi correspond ces expressions hémisphères Nord et Sud ?
Aux ciels vu d’IKAROS, l’un en rotation directe (sens +) et l’autre en rotation rétrograde (sens -) ?

J’ai trouvé un premier indice, mais je ferme d’abord la parenthèse du lien IKAROS, AKATSUKI :

Giwa a écrit:

tatiana13 a écrit:

il me semble avoir lu dans les blogs que durant 6 mois Ikaros suit la trajectographie d'Akatsuki, dans une première phase, n'y aurait-il pas des échanges pour entre les deux afin de "référencer" (je ne sais pas si c'est le terme approprié) Ikaros par rapport aux autres étoiles?

Pourquoi pas ! Surtout que la comparaison entre les deux trajectoires devraient faciliter les calculs pour l'accélération non-gravitationnelle d'IKAROS - provenant principalement des photons - mais aussi un tout petit peu du vent solaire qui est d'ailleurs mesurer sur IKAROS.

Moi j’ai des doutes concernant ton «Pourquoi pas !» parce que coupler les deux missions est très risqué. As-tu des sources Giwa (même en japonais :D) pour clore déjà cette question.

Maintenant, voici la pédagogie IKAROS:
https://www.youtube.com/watch?v=n5fE6wLov6c&feature=related
https://www.youtube.com/watch?v=SdYKwQXg6Os&feature=related
:cadeauesa:

Giwa a écrit:Cher Firnas2,
Merci pour ces clips. :)
Pour le premier clip on se sent un peu ;) handicapé de ne pas connaitre le japonais, mais pour le second cela passe par les images. Effectivement ils seraient mieux à leur place sur le fil IKAROS.
Quant à coupler les deux missions tatiana 13 ne l’a pas écrit et mon "pourquoi pas "concernait des échanges d’informations entre les environnements qu’ils vont rencontrer au cours de leur trajets assez proches avant la mise en orbite d’AKATSUKI donc sans interférence matérielle entre ces deux missions.
Non, je n’ai pas de sources particulières d’informations à ce propos.

Retour à la question initiale de Giwa:

Qui peut nous détailler ce graphique ?
La source est sur ce lien (en japonais)
http://www.jaxa.jp/press/2010/07/20100709_ikaros_j.html
Ce graphique est commenté sur d'autres forums (en plusieurs langues : Russe,Tchèque,...) c'est ce dernier qui m'a permis de retrouver la source, Merci :D
A vos calculettes!
EDIT:
IKAROS 9 juillet
Solar Distance: 1.07AU
Distance Terre: 18.842.447 km, l'ascension =- 149,5 °, déclinaison =- 24,5 °
Venus Distance: 0.97AU
Attitude: vitesse de rotation = 1.2rpm, 14.6deg angle du soleil

Merci Firnas 2 pour ces documents fort intéressants qui permettent de vérifier la poussée de la voile solaire à partir de la variation de vitesse en fonction du temps.
Pendant les mesures l’accélération gravitationnelle du Soleil a sans doute été considérée comme quasi normale à la trajectoire pour éliminer sa composante tangentielle . Dans ce cas la variation de vitesse provient presque uniquement de la poussée de la lumière sur la voile.

Avec ces approximations on trouve une accélération d’environ 4 μm/ s² et en faisant le produit de cette accélération par la masse d’Ikaros de 315 kg on peut estimer une poussée photonique sur la voile d’environ 1mN .
On peut alors estimer la pression solaire dans l’Espace au voisinage de la Terre.
Avec une diagonale de 20m la voile a une aire de 20 ²/2 = 200 m ² et avec l’approximation d’une poussée normale cela donne une pression solaire de 5 μ Pa
Cette pression doublera-t-elle au voisinage de Vénus ? Nous le verrons dans quelques mois ! ;)

Giwa a écrit:
D’après cette traduction on retiendra que l’attitude d’IKAROS est déterminée par un capteur de l’angle du soleil sans doute avec l’axe de rotation de la voile. Par contre pour le signal Doppler d’où provient –t-il ? S’agit-il des changements de fréquence d’une antenne sur une partie en rotation à cause de l’effet Doppler ?

Pour répondre à cette question, la Jaxa a ajouté un Supplément sur son Doppler à 2 voix:

■ 2way Doppler
　IKAROS between sending and receiving radio waves and the ground station, and the relative speed of the earth IKAROS changes the frequency by the Doppler effect. By measuring the exact amount of this Doppler shift, and ground stations can IKAROS measure the relative velocity. This is called the Doppler 2way.
■ & Range Rate Range orbit determination
　In addition to the above 2way Doppler, ranging and ground stations to measure IKAROS make the distance between the radio, and by processing data collected them too many days, IKAROS to estimate accurately the flight trajectory You can. This is called orbit determination.

http://www.jspec.jaxa.jp/ikaros_channel/bn011.html
Il va falloir trouver un article plus détaillé

Non finalement le changement de fréquence entre l'émission et la réception à cause de l'effet Doppler ne détermine que la vitesse radiale relative de la sonde par rapport à la station terrestre et les antennes étant vers le centre d'IKAROS la rotation n'intervient pratiquement pas. Par contre l'antenne Interférométrique XVLB en donnant une cartographie des quasars du ciel vu d'IKAROS devrait permettre d'en déduire sa rotation.
Revoir: http://www.forum-conquete-spatiale.fr/autres-f21/la-voile-solaire-ikaros-t10163-330.htm#207252

http://www.isas.jaxa.jp/home/IKAROS-blog/index.php?itemid=672
2010/7 /14 IKAROS Distance au Soleil：1.06 UA ; distance à la Terre: 20 639 664 km, ascension=-147.7 ° ; déclinaison =-24.9 ° ; distance à Venus：0.92 UA
Attitude : rotation 1,1 tr/min ;, angle au soleil 15.3 deg
On remarquera qu’après ce contrôle hebdomadaire l’angle de l’axe de rotation avec la direction du Soleil augmente progressivement .

PS:Avec une telle précision sur le kilométrage la date devrait être connue avec heures, minutes, secondes au centième de seconde près ! Bon, ne chipotons pas

Giwa a écrit:En tout cas on fera tout pour la suivre ! Si çà continue il va falloir se mettre au Japonais ! :)

Firnas2 a écrit:
Il va falloir trouver un article plus détaillé

Tu as raison Giwa, sinon cette méthode de «Two-way Doppler» va m’échapper.

Une Antenne de 34 mètres, l’une des plus performantes au monde, ils disent.

The Satellite Tracking Station with a 34m Diameter Antenna at the Kagoshima Space Center By Haruto HIROSAWA + 18 co-auteurs

Abstract: This paper describes the satellite tracking station with a 34m diameter antenna that the Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) has built at its Kagoshima Space Center for tracking of Earth-orbiting scientific satellites and deep space probes of ISAS. The features of the new tracking station are: a large antenna with high efficiency at S and X bands, reception of high bit-rate telemetry, polarization-diversity RF signal reception followed by a signal combiner, digital receivers, a new PN ranging system, an acquisition antennas system with transmit/receive capability, efficient station operation and satellite operation controls, and a Ka-band reception capability of the main antenna. Since the completion in 1998, the station has been operated for the tracking of the Mars explorer NOZOMI in support of the Usuda deep space station of ISAS and for the operations of the scientific satellites YOHKO, GEOTAIL, HALCA, and others.
www.isas.jaxa.jp/publications/hokoku/kenkyu123.pdf

Un article intéressant de la JAXA sur le contrôle d’attitude mené le 17 juillet au moyen du système à cristaux liquides.
http://www.jaxa.jp/press/2010/07/20100723_ikaros_e.html
Sur le schéma suivant on voit qu’au fur et à mesure de la rotation de le voile selon l’axe « SPIN » perpendiculaire au plan de la figure les panneaux à cristaux liquide sont mis en réflexion « ON », lorsqu’ils passent à droite de l’axe de basculement (vertical dans le plan de la figure) et au contraire retournent en diffusion « OFF »à gauche.

Ainsi il a été possible de réduire l’angle soleil /spin qui sinon dérivait en augmentant.
Voir cet autre schéma et ce graphe :

Je trouve cette idée magnifique : du contrôle d'attitude sans pièce mobile ni consommation de propergol !

lambda0 a écrit:
Je trouve cette idée magnifique : du contrôle d'attitude sans pièce mobile ni consommation de propergol !

J'ai la même opinion que vous .
D'après le texte il me semble qu'il y a le choix entre la méthode "classique " au moyen de micro propulseurs sur le corps central et ce contrôle sans aucune consommation de matière.
Il me semble même qu'il devrait être possible moyennant des manœuvres encore plus complexes de faire encore plus : agir sur le spin ; c'est à dire augmenter ou diminuer la rotation de la voile sans faire intervenir les micro propulseurs . Dans ce cas l'angle lumière solaire /axe du spin serait aussi modifié ...mais on peut en suite rectifier cet angle en choisissant bien la direction de l'axe de basculement .

Ce type de controle d'attitude rappel celui qu'on utilise avec le magnéto-torqueur mais sur que force s'appuit l'action sans doute magnétique, pour obtenir un mouvement ?

Voici deux schémas pour expliquer pourquoi il devrait être possible aussi d’accélérer ou de ralentir la rotation de le voile par changement synchronisé en diffusion (OFF) ou en réflexion (ON) des plaques à cristaux liquides (LCD)
En effet si en réflexion les forces radiatives restent normales à la voile et ne peuvent induire un moment de force perpendiculaire à la voile ce n’est plus le cas en diffusion où les forces radiatives sont dans le prolongement des rayons solaires.

Voici un post sur Twitter à propos du système de contrôle d’attitude et de spin d’IKAROS
http://translate.google.com/translate?hl=en&ie=UTF-8&sl=ja&tl=en&u=http://www.isas.jaxa.jp/home/IKAROS-blog/&prev=_t&rurl=translate.google.com&twu=1
A sa lecture- en anglais, mais déjà traduit du japonais (mais bon si on le souhaite on peut toujours s’aider d’une traduction automatique vers le français et de son bon sens en cas de charabia) – il ressort que le système principal de contrôle d’attitude et de spin fait appel à un dispositif éjectant un gaz froid – CHF (hydrofluorocarbure).
Sans doute l’équipe qui dirige IKAROS tient à agir avec précaution et utiliser ce système classique pour la première partie de la mission qui doit amener IKAROS dans les parages de Vénus – et la méthode de contrôle d’attitude au moyen des LCD n’était qu’un essai. Souhaitons que les objectifs premiers de cette mission réussissent et qu’Ikaros est une longévité suffisante pour se lancer par la suite sur d’autres contrôles d’attitude et vitesse angulaire de rotation de la voile au moyen des LCD…ce qui deviendrait obligatoire après l’épuisement des réserves de CHF.

D’ailleurs cette méthode de contrôle d’attitude et de spin pourrait s’appliquer par la suite à des satellites ou des sondes - même si leur système principal de propulsion ne fait pas appel à la propulsion solaire.

PS: Voici la traduction automatique vers le français ...encore plus savoureuse ...mais si le francais est sa langue maternelle cela permet de détecter plus facilement les tournures de phrases insolites
http://translate.google.com/translate?hl=en&sl=ja&tl=fr&u=http%3A%2F%2Fwww.isas.jaxa.jp%2Fhome%2FIKAROS-blog%2F

...en tout cas à sa lecture on s'aperçoit que même au Japon - l'empire des robots - l'équipe d'IKAROS est encore en chair et en os ;)

Une autre remarque : IKAROS commence à se rapprocher du Soleil puisque sa dernière distance au Soleil indiqué est passée à 1,04 UA au lieu de 1,05 UA .Il lui faudra encore six millions de km radialement et elle croisera l’orbite de la Terre avant de se diriger vers l’orbite vénusienne vers 0,72 UA.

Merci pour tes pécisions pour cette forme de pilotage d'IKAROS. C'est une Exploration spatiale formidable !

Merci Jean Paul CY. Effectivement le mot FORMIDABLE correspond bien à cette première technologique de la navigation spatiale à voile solaire.

Bien sûr à mon avis la mission menée en parallèle par AKATSUKI, le futur orbiteur vénusien fournira - en cas de réussite que nous espérons tous – beaucoup plus de données scientifiques de première importance, mais IKAROS, le voilier solaire représente la première réalisation concrète d’un rêve qui n’était jusqu'à présent que du domaine de la Science Fiction.

Et que je joins mon enthousiasme à ceux de giwa et jean-paul CY sans oublier lambda zero qui avait avec d'autres ont réagis de façon très positive.