Re: La voile solaire IKAROS

**Giwa** Donateur Messages : 12848 Inscrit le : 15/04/2006

lemieuxpl a écrit:Bonjour,

je constate que vous êtes tous très connaissant en matière de voile solaire, et je suis très mal-à-l'aise face à vous du haut de mes 19 ans...:oops: Mon projet de fin de programme au CÉGEP a comme sujet IKAROS. (Avant d'aller plus loin, je tiens à préciser que j'ai tenté de rejoindre par MP un membre quelconque pour lui adresse ce message, mais je n'ai pas assez de message sur le forum pour envoyer un MP, je m'excuse donc de polluer votre forum :oops: ) Évidemment, mon projet n'est pas trop poussé puisqu'il fait parti d'un de mes cours complémentaire, et je tiens à préciser que je n'ai jamais étudié le sujet ! Bref, je suis bloqué par cette question : je dois démontrer qu'à partir de la formule de l'accélération d'une voile ci-dessous, on peut arriver à la formule de la vitesse, en intégrant. L'intégrale n'est pas nouvelle pour moi, or je ne comprend pas d'où vient la racine carré (On peut voir cette racine aussi dans le livre The starflight handbook, 1st ed, de Mallove et Matloff p94) Je me demandais s'il me manquait un concept important lié à la voile solaire.

a = [ (1+k)A Lsolaire / 4 pi m c ] x^-2

où A : l'aire de la voile, Lsolaire : luminosité solaire, m : masse et c : vitesse de la lumière

v = {[(1+k)A Lsolaire / 2 pi m c ][x0^-1 - x^-1]}^-1/2

où x0 : distance à l'instant 0.

Je suis conscient d'être tel un cheveux sur la soupe, désolé du dérangement !

Merci !

p.s. : C'est tout de même un sujet captivant ! ;)

Bonjour,

Non, il ne manque aucun concept important ... rassurez vous !

Pour un MRUV (Mouvement Rectiligne Uniformément Varié) à partir de v= at et x -x₀= 1/2 a t², on en déduit :v = (2a (x -x₀))^1/2 : voilà d'où provient cette puissance demi ou racine carrée

Giwa a écrit:
...
Pour un MRUV (Mouvement Rectiligne Uniformément Varié) à partir de v= at et x -x₀= 1/2 a t², on en déduit :v = (2a (x -x₀))^1/2 : voilà d'où provient cette puissance demi ou racine carrée

Ce n'est pas un mouvement uniformément accéléré, l'accélération décroit avec la distance.
Il faut écrire :
d²x/dt²=-W/x²
Utiliser dx/dt comme facteur intégrant.
Ce qui donne :
v(x) = Racine(v0² + 2*W*(1/x0 - 1/x))
avec v0 vitesse initiale, x0 position initiale

A+

lambda0 a écrit:
Giwa a écrit:
...
Pour un MRUV (Mouvement Rectiligne Uniformément Varié) à partir de v= at et x -x₀= 1/2 a t², on en déduit :v = (2a (x -x₀))^1/2 : voilà d'où provient cette puissance demi ou racine carrée
Ce n'est pas un mouvement uniformément accéléré, l'accélération décroit avec la distance.
Il faut écrire :
d²x/dt²=-W/x²
Utiliser dx/dt comme facteur intégrant.
Ce qui donne :
v(x) = Racine(v0² + 2*W*(1/x0 - 1/x))
avec v0 vitesse initiale, x0 position initiale

A+

J'ai plutôt opté pour un MRUV en supposant que cette équation n'était que locale - sur une courte distance - et que x n'était pas la distance au soleil, mais l'abscisse x sur cet arc confondu avec un segment.
Sinon il est évident que tout se complique à grande échelle le mouvement étant en spiral si le référentiel est astro-centrique avec un flux lumineux variant inversement au carré de la distance au soleil.
Pour en savoir plus, il faudrait savoir plus exactement de quoi tout cela est tiré ... mais on ne peut pas s'occuper de tout. ;)

Pour dire vrai, il n'a jamais été question de mouvement héliocentrique dans mon travail. En suivant les instructions du prof, je me suis illustré la voile à 1 UA du soleil, immobile à l'instant 0 et allant dans une trajectoire linéaire. Et c'est quand même une grande distance : dans une autre situation, j'ai calculé les dimensions de la voile afin qu'elle atteingne le système Alpha du Centaure (270 000 UA) en 150 ans. J'y ai utilisé la méthode d'Euler. Je ne sais pas si ça vous aide tout ce que je viens de dire... Mais merci bien de m'avoir répondu tout de même !

lemieuxpl a écrit:Pour dire vrai, il n'a jamais été question de mouvement héliocentrique dans mon travail. En suivant les instructions du prof, je me suis illustré la voile à 1 UA du soleil, immobile à l'instant 0 et allant dans une trajectoire linéaire. Et c'est quand même une grande distance : dans une autre situation, j'ai calculé les dimensions de la voile afin qu'elle atteingne le système Alpha du Centaure (270 000 UA) en 150 ans. J'y ai utilisé la méthode d'Euler. Je ne sais pas si ça vous aide tout ce que je viens de dire... Mais merci bien de m'avoir répondu tout de même !

Peut-être trouverez - vous des éléments pour votre travail dans: https://astronautique.actifforum.com/t3132-voiliers-photoniques ?

Sinon, à mon avis pour atteindre Proxima du Centaure - sans utiliser la lumière d'un laser - uniquement avec la lumière solaire , la seule solution envisageable est d'effectuer des pseudo- ellipses (en réalité des spirales ) en profitant d'un périhélie assez stable à proximité du Soleil pour une poussée maximale et avec des aphélies de plus en plus éloignés et d'effectuer ainsi plusieurs tours - pour bien se lancer en acquérant suffisamment d'énergie cinétique -avant de partir vers le milieu interstellaire .
Mais il y a intérêt aussi à utiliser Jupiter et les autres planètes géantes comme frondes gravitationnels ... donc un mixte solaire et gravitation.

En tout cas la trajectoire n'est certainement pas rectiligne à proximité du Soleil !

J'avais fait un calcul ici :
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/t808-simulateur-de-vol-a-voile-solaire
Avec des paramètres raisonnables, physiquement réalisables, on peut théoriquement lancer un voilier photonique sur une trajectoire interstellaire à 100 ou 200 km/s.
Modèle simplifié pour une trajectoire rectiligne, ce que j'ai justifié.
Le paramètre clé n'est pas la surface de la voile mais sa masse surfacique, qui ne peut pas être arbitrairement faible (j'ai pris 1 g/m² dans l'application numérique).
Ca fait quand même au moins 7000 ans pour atteindre Alpha Centauri, si on compte uniquement sur la lumière du soleil.

Ouch, tout ça me semble très complexe... Je devrais m'informer auprès de mon prof, n'empêche que ça reste un projet qui doit pas trop se complexifié... Ça riste d'être long, les cours sont suspendus dû à la grève générale illimitée qui sévit presque partout au Québec contre la hausse des frais de scolarité. Bref, malgré tout, je n'arrive toujours pas à démontrer qu'on peut trouver v en intégrant a. Il me manque toujours la racine ainsi que le 2 au numérateur... Rendu là, j'imagine que c'est mes capacités à intégrer qui font défaut...

a = [ (1+k)A Lsolaire / 4 pi m c ] x^-2

v = {[(1+k)A Lsolaire / 2 pi m c ][x0^-1 - x^-1]}^-1/2

Merci quand même !

Il me semble que le calcul de mon message de 9h57 redonne bien ta formule, avec le terme Racine(1/x0-1/x), en prenant v0=0.

A+

Bon alors j'imagine que la source du problème se trouve à 40 cm en face de mon écran d'ordinateur !

Désolé du dérangement

lemieuxpl a écrit:Bon alors j'imagine que la source du problème se trouve à 40 cm en face de mon écran d'ordinateur !

Désolé du dérangement

Il n'y a pas de quoi :)
Et au moins cela nous a permis de refaire le point sur les voiliers solaires - et plus généralement photoniques - et sur les stratégies possibles pour s'échapper du système solaire en fonction du coefficient de réflexion et de la masse surfacique de la voile. Merci à lambda0 en particulier .

Le 14 mars une tentative de reprise de contact avec Ikaros a eu lieu sans succès. Mais les conditions étaient limites et devraient s’améliorer par la suite pour une durée limitée au cours de la boucle que décrit Ikaros actuellement dans le référentiel hélio-géo-axial : axe Soleil / Terre et plan de l’écliptique

La voile solaire IKAROS - Page 31 Trajec18

La voile solaire IKAROS - Page 31 Trajec18

Par la suite de nouveau le contact sera sans doute rompu lorsqu’Ikaros passera en conjonction supérieure c'est-à-dire derrière le Soleil par rapport à la Terre.

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

Une nouvelle prise de contact a eu lieu le 17 avril 2012, qui a permis de positionner Ikaros sur sa trajectoire après son passage à son aphélie.
http://translate.google.com/translate?hl=en&sl=ja&tl=fr&u=http%3A%2F%2Fwww.isas.jaxa.jp%2Fhome%2FIKAROS-blog%2F
Ikaros, qui se rapproche de nouveau un peu de la Terre, se situe à 229 Gm (1,53 UA) de celle-ci et à 159 Gm (1,06 UA) du Soleil.
Toutefois son attitude et sa vitesse de rotation n’ont pu encore être déterminées car Ikaros semble encore en mode d’hibernation.
Peut-être, que lors de la prochaine prise de contact prévue pour le 5 mai , il en soit sorti puisque ses cellules photovoltaïques seront plus éclairées .

La voile solaire IKAROS - Page 31 Trajec19

La voile solaire IKAROS - Page 31 Trajec19

PS : Un document en japonais qui semble intéressant d’après les schémas et les photos qui s’y trouvent : http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/uchuu/017/gijiroku/__icsFiles/afieldfile/2012/03/26/1316992_8_1.pdf
. .. mais le plus serait de pouvoir le traduire, du moins partiellement pour les légendes accompagnant ces photos et schémas.

Giwa a écrit:Une nouvelle prise de contact a eu lieu le 17 avril 2012, qui a permis de positionner Ikaros sur sa trajectoire après son passage à son aphélie.

t'es sûr de ça? c'est pas évident dans la traduction automatique...

Effectivement ces traductions automatiques sont sujettes à interprétation –surtout que la langue japonaise semble pleine de métaphores dont la traduction automatique –brute de brute – ne saisit pas les subtilités.

Donc pas de certitude, mais disons un faisceau de présomptions en comparant les posts du 17 avril et du 14 mars.
Cela finira par se clarifier, peut-être le 5 mai prochain lors de la prochaine tentative de prise de contact.
En spoiler des extraits de ces posts où sont souligner leurs différences les plus notables :

Spoiler:

j'ai embeté mon ami japonais du forum unmannedspaceflight.com et je lui ai demandé une confirmation. je vous tiens au courant...

Bonne idée Paolo, nous attendons. Merci Giwa pour garder un œil sur cette très inintéressante expérience spatiale.

Astro-notes a écrit:Bonne idée Paolo, nous attendons. Merci Giwa pour garder un œil sur cette très inintéressante expérience spatiale.

tout a fait
mais ote moi d 'un doute: c'est bien une faute frappe cette date ??

La voile solaire IKAROS - Page 31 Scree188

Effectivement wakka, c'est une faute de frappe . Merci ! :)

Voilà le nouveau graphe:

La voile solaire IKAROS - Page 31 Trajec20

Paolo a écrit:j'ai embeté mon ami japonais du forum unmannedspaceflight.com et je lui ai demandé une confirmation. je vous tiens au courant...

Bon, si ton ami est dans de bonnes dispositions et a un peu de temps à nous consacrer : peux-tu ensuite lui demander de nous donner quelques indications sur ce document qui semble intéressant ? : http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/uchuu/017/gijiroku/__icsFiles/afieldfile/2012/03/26/1316992_8_1.pdf

voila la réponse de pandaneko (en anglais). pas de contacte finalement

http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?s=&showtopic=6596&view=findpost&p=184030

Paolo a écrit:voila la réponse de pandaneko (en anglais). pas de contacte finalement

http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?s=&showtopic=6596&view=findpost&p=184030

Merci pour vos renseignements :)

Ce que j'en ai retenu , c'est qu'Ikaros ( ou Ika l os...le problème du r confondu avec le l chez les japonais ;) ) est en mode hibernation et ne fournit aucune réponse sur son attitude .

Toutefois ce qui continue à m’intriguer, c'est comment la position d’Ikaros à la Terre continue à être donnée au km près si cette distance n’est pas mesurée par la durée de l’aller- retour entre une émission d’une demande de la Terre et une réponse d’Ikaros à ce signal.
Hibernation ne veut pas dire sans vie et des fonctions minimales doivent être encore être assurées et parmi celles-ci pourquoi pas une réponse automatique à un signal de la Terre ...ou alors est-ce un écho radar , mais alors la réception doit être très faible !

Une nouvelle tentative de contact n’a pas réussi ; la prochaine aura lieu le 19 mai.
Ikaros continue de se rapprocher encore de la Terre et Ikaros se rapproche de nouveau du Soleil, ce qui augmente la puissance recueillie par les photopiles.
Gardons l’espoir que le contact soit renoué.
IKAROS 5/8 (718 d)
1.03 UA: distance du soleil
Distance Terre 220.217 km, = 4,3 ° d'ascension droite, déclinaison = -0,9 °

Spoiler:

Une nouvelle tentative de reprise de contact vient d'être effectuée hier sans succès . Toutefois l'équipe d'Ikaros réétudie la programmation de ce voilier solaire pour voir s'il existe encore quelque possibilité .
En tout cas il faut agir vite car Ikaros s'éloigne de nouveau de la Terre et fin 2012 lors de sa conjonction supérieure avec la Terre ( passage derrière le Soleil ), il se trouvera à près de 300 Gm de nous (300 milliards de mètres ou 300 millions de km selon votre goût ;) )

Après ce passage, il ne restera plus qu'un faible espoir de renouer le contact qu'à partir du second semestre de 2013 - par extrapolation de la trajectoire dans ce référentiel non galiléen hélio-géo-axial - si Ikaros ait pu se préserver en autonomie complète :

Spoiler:

Spoiler:

Ikaros se réveille
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70966.htm

« IKAROS s'est donc réveillé et pourra continuer d'envoyer des données vers la Terre. »

Aldebarande a écrit:Ikaros se réveille
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70966.htm

« IKAROS s'est donc réveillé et pourra continuer d'envoyer des données vers la Terre. »

Effectivement Ikaros est actuellement au plus proche du Soleil ce qui lui a permis de sortir de son mode d’hibernation.
http://www.jaxa.jp/projects/sat/ikaros/index_e.html

Spoiler:

Toutefois les signaux qu’il envoie sont actuellement très faibles - vu la grande distance qui le sépare de la Terre - et il va être difficile de communiquer clairement avec lui pour connaitre plus précisément son état – en particulier son attitude (orientation) et sa vitesse de rotation.
Le voilier solaire ne se rapprochera suffisament de la Terre que vers début 2014, après être passé derrière le Soleil:
Sera –t-il encore en état pour communiquer ?

Spoiler:

Spoiler:

IKAROS s’éloigne de plus en plus de la Terre et simultanément du Soleil en se dirigeant vers sa quatrième aphélie où il bouclera sa troisième orbite dans le référentiel héliocentrique ; le voilier solaire sera alors éloigné au maximum de la Terre et les communications totalement rompues puisqu’il sera de nouveau en hibernation.
Rétablira-t-on le contact après son passage derrière le Soleil (conjonction supérieure) et qu’il aura dépassé les mille jours ? Soyons patients car la navigation interplanétaire à la voile est au long cours !

http://translate.google.com/translate?hl=en&sl=ja&tl=fr&u=http://www.isas.jaxa.jp/home/IKAROS-blog/

IKAROS de 10/25 \890 d
0.88AU: la distance du soleil
La distance de la Terre: 276.778.131 km, = -156,7 ° d'ascension droite, déclinaison = -7,7 °
0.98AU (146.340.972 km): la distance de Vénus

Mar 13 Mar 2012 - 6:00

Mar 13 Mar 2012 - 9:57

Mar 13 Mar 2012 - 10:11

Mar 13 Mar 2012 - 15:47

Mar 13 Mar 2012 - 16:06

Mar 13 Mar 2012 - 16:18

Mar 13 Mar 2012 - 16:32

Mar 13 Mar 2012 - 16:35

Mar 13 Mar 2012 - 16:47

Mar 13 Mar 2012 - 17:28

Ven 16 Mar 2012 - 9:36

Mer 18 Avr 2012 - 8:08

Mer 18 Avr 2012 - 8:55

Mer 18 Avr 2012 - 11:17

Mer 18 Avr 2012 - 11:23

Mer 18 Avr 2012 - 11:58

Mer 18 Avr 2012 - 12:19

Mer 18 Avr 2012 - 13:54

Mer 18 Avr 2012 - 14:03

Mer 25 Avr 2012 - 11:58

Jeu 26 Avr 2012 - 6:16

Mar 8 Mai 2012 - 22:19

Ven 27 Juil 2012 - 8:43

Ven 14 Sep 2012 - 22:14

Dim 16 Sep 2012 - 6:29

Sam 27 Oct 2012 - 7:10