Pas de raccoursis pour mercure

Pourquoi ce détour de quelque années pour allé rejoindre mercure, je sais que mercure est très rapide, mais est-ce la vrai raison de ses deux visites autour de vénus? Quel type de propulsion possède la sonde? Je sais qu'a l'échelle de l'univers une année terrestre est une période courte, mais moi, je commence a trouvé le temps long.

On peut raisonner sur l'énergie des orbites pour avoir des ordres de grandeur, ou sur le delta(V) à fournir.
L'énergie d'une orbite (cinétique+potentielle) est donnée par : E=-GMm/(2a)
Si on compare l'énergie pour la Terre, Mercure et Mars :
Energie sur l'orbite terrestre (150*150) : E0=0.44 GJ/kg
Orbite de transfert Terre-Mercure (150*60) : E1=0.64 GJ/kg
Orbite de transfert Terre-Mars (150*230) : E2=0.35 GJ/kg
Ce qui donne :
Terre-Mercure : delta(E)=0.2 GJ/kg
Terre-Mars : delta(E)=0.09 GJ/kg
Même sur l'orbite de transfert minimale, il est au moins deux fois plus coûteux, d'un point de vue énergétique, d'atteindre Mercure que d'atteindre Mars (ordre de grandeur).
Les passages par Vénus servent bien à diminuer l'énergie de la trajectoire, par assistance gravitationnelle. Si on ne le faisait pas, il faudrait embarquer beaucoup plus de carburant, au détriment de la charge utile, et utiliser une plus grosse fusée (et ça couterait donc beaucoup plus cher !).

A+

Effectivement, la sonde a pu être lancée par une "simple" Delta II, évitant ainsi les gros lanceurs.

La trajectoire, très complexe, utilise 1 passage sur Terre, 2 sur Venus puis 3 sur Mercure:




Ici, les gains de vitesse à chacun de ses passages (et donc autant de carburant économisé !!) :

Un détail curieux dans ces schémas : il me semblait que la sonde devait être lancée dans la direction rétrograde par rapport au mouvement de la Terre autour du soleil.
A moins que ce ne soit les trajectoires "vues par en dessous", ou que je me trompe...

Quand tu dis rétrograde, tu veux dire freiner par rapport à la Terre ? Ca n'est effectivement pas le cas, puisqu'au début elle prend de l'altitude...

Pour info, la position de la sonde:


il y a conjonction entre la Terre et Vénus !!

Ah, OK, je n'avais pas vu que le première section était la trajectoire bleue foncée, et non la bleue claire.
Vive la mécanique céleste !

A+

Vos graphiques sont très clair et précis et ça démontre l'ingéniosité des chargé de projets a faire des économies pour faire accepté leur projets. Mais en attendant moi j'accumule les années et je serais obligé de confier a mon fils la tâche de regardé le premier homme sur Mars en direct, et a la vitesse qu'évolue l'exploration spatial. Je sais que les plus jeunes vont me dire que j'ai eu la chance de voir les premier pas de l'homme sur la Lune, et que eux ils n'auront jamais cette chance, mais moi mes yeux veulent tout voir!

Astrogreg a écrit:Quand tu dis rétrograde, tu veux dire freiner par rapport à la Terre ? Ca n'est effectivement pas le cas, puisqu'au début elle prend de l'altitude...

A la réflexion, non, je ne suis pas d'accord, mais en fait on a tous les deux raisons : on ne freine pas, mais on n'accélère pas non plus en valeur absolue, et il y a nécessairement une composante rétrograde !
L'aphélie peut bien s'éloigner du soleil tout en ayant lancé la sonde avec une composante rétrograde si la poussée n'est pas tangente à la trajectoire. La trajectoire en bleue foncée est possible avec un vecteur de poussée correspondant à une composante normale dirigée vers l'extérieur de l'orbite, et une composante tangentielle qui est ne peut être que rétrograde car l'orbite en bleue foncée a la même énergie que l'orbite terrestre.
Le but de cette première manoeuvre ne serait donc pas de diminuer l'énergie mais de se placer sur une orbite qui fait arriver sous le bon angle pour le premier flyby qui lui, abaisse l'énergie orbitale.
"Théorie" à confirmer bien sûr, si on trouve quelque par la direction de ce vecteur...

Accessoirement, ma première remarque n'avait pas de sens puisque le schéma représente le sens de l'orbite, et non le sens de la poussée. J'avais donc aussi raison, mais sans le faire exprès...

Pour ranimer ce fil (et compte tenu de l'actualité sur Venus express) je viens de me dire que contrairement à la longue et compliquée trajectoire de Messenger, un dispositif de propulsion ionique au Xenon à la Deep Space 1 permettrait un tir direct avec un rapport de masse et une durée de transit raisonnables pour une mission vers Mercure. De plus l'énergie solaire est disponible à profusion entre les orbites de la Terre et de Mercure pour alimenter le propulseur ionique.
Avouons que Mercure a été jusqu'à ce jour le parent pauvre des missions planétaires.

Est ce qu'il est prévu que messenger se place en orbite autour de mercure ? A la vitesse que voyage messenger et au faible diamètre et masse que possède Mercure, l'altitude de mise en orbite serait surement très, très basse. En plus, il y a surement des difficultés a placé en orbite une sonde autour d'une planète qui est aussi prêt du soleil qui ne cherche qu'a attiré la sonde vers lui.

Alpha a écrit:Est ce qu'il est prévu que messenger se place en orbite autour de mercure ? A la vitesse que voyage messenger et au faible diamètre et masse que possède Mercure, l'altitude de mise en orbite serait surement très, très basse. En plus, il y a surement des difficultés a placé en orbite une sonde autour d'une planète qui est aussi prêt du soleil qui ne cherche qu'a attiré la sonde vers lui.

Messenger doit se mettre en orbite autour de Mercure à l'issue de son périple, et Mercure peut accueillir des satellites assez haut, c'est tout de même une vraie planète, pas un astéroïde.

Henri a écrit:Pour ranimer ce fil (et compte tenu de l'actualité sur Venus express) je viens de me dire que contrairement à la longue et compliquée trajectoire de Messenger, un dispositif de propulsion ionique au Xenon à la Deep Space 1 permettrait un tir direct avec un rapport de masse et une durée de transit raisonnables pour une mission vers Mercure. De plus l'énergie solaire est disponible à profusion entre les orbites de la Terre et de Mercure pour alimenter le propulseur ionique.
Avouons que Mercure a été jusqu'à ce jour le parent pauvre des missions planétaires.

Bepi Colombo, si cette mission est confirmée, serait effectivement poussée par un moteur plasmique. Comme je crois que c'est l'ESA qui fournit la propulsion (c'est une mission ESA/JAXA), ce serait très probablement un moteur à effet Hall.

A+

Quelques caractéristiques:

Messenger
M0=1100 kg
Mp=600 kg
Cu=42 kg
T=6 ans
Propulsion chimique+assistance gravitationnelle
Source: http://spaceflightnow.com/delta/d307/040728messenger.html

Bepi Colombo
M0=2300 kg
Mp=?
Cu=100 kg
T=6 ans
Propulsion ionique+assistance gravitationnelle
Source: http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=31278

J'avoue que les caractéristiques comparées de Messenger et Bepi Colombo me laissent un peu perplexe : l'intérêt de la propulsion plasmique ne saute pas aux yeux, ce qui peut se comprendre si l'essentiel du delta(V) provient des manoeuvres d'assistance gravitationnelle.
Le système de propulsion de Bepi Colombo semble sous-dimensionné, ce qui ne permettrait pas de profiter des avantages de la propulsion plasmique.
C'est un point à étudier pour comprendre les raisons de ce choix.

A+

Je ne suis pas sûr que la propulsion par effet Hall en soit arrivé à la maturité de la propulsion ionique au Xenon, notamment pour l'Isp et la durée de fonctionnement ; à vérifier...

Voir le fil sur le moteur Hall.
https://astronautique.actifforum.com/ftopic214.Petite-histoire-du-moteur-plasmique-a-effet-Hall.htm

J'ai l'impression que l'Europe prend un gros retard dans ce domaine : russes et américains ont bien amélioré l'Isp (jusqu'à 3000 s) et la durée de vie, et l'ESA en est toujours au moteur de base récupéré chez les russes il y a plus de 10 ans.
Ce constructeur américain propose par exemple des moteurs Hall avec Isp jusqu'à 3000 s.
http://www.busek.com/bht.htm

Le PPS-1350 de Smart-1 a une Isp de 1640 s, et est assez inadapté au vol interplanétaire.
Par contre, au niveau de la durée de vie, il devrait y avoir moins de problème d'érosion qu'avec un moteur ionique à grille.
Dans sa version controle d'attitude de satellite, le moteur Hall est très fiable et utilisé depuis plus de 30 ans par les russes.

Je pensais au moteur Hall pour cette mission parce que c'est ce que l'ESA a sur l'étagère (le PPS-1350). Je ne crois pas qu'on ait déjà fait voler un moteur ionique à grille comme la NASA (Deep Space 1) ou la JAXA (Hayabusa).

A+

lambda0 a écrit:...J'ai l'impression que l'Europe prend un gros retard dans ce domaine : russes et américains ont bien amélioré l'Isp (jusqu'à 3000 s) et la durée de vie, et l'ESA en est toujours au moteur de base récupéré chez les russes il y a plus de 10 ans.
Ce constructeur américain propose par exemple des moteurs Hall avec Isp jusqu'à 3000 s.
http://www.busek.com/bht.htm

Le PPS-1350 de Smart-1 a une Isp de 1640 s, et est assez inadapté au vol interplanétaire.
Par contre, au niveau de la durée de vie, il devrait y avoir moins de problème d'érosion qu'avec un moteur ionique à grille.
Dans sa version controle d'attitude de satellite, le moteur Hall est très fiable et utilisé depuis plus de 30 ans par les russes.

Je pensais au moteur Hall pour cette mission parce que c'est ce que l'ESA a sur l'étagère (le PPS-1350). Je ne crois pas qu'on ait déjà fait voler un moteur ionique à grille comme la NASA (Deep Space 1) ou la JAXA (Hayabusa).

A+

Faire des progrès dans la propulsion est une activité très coûteuse et ayant le moins de garantie de retour rapide. Quand on voit depuis combien de décennies les USA travaillent sur la propulsion ionique avant d'arriver au résultat de DS1.

On peut remarquer que la sonde Hayabusa était mûe par un moteur ionique à grille, et que la JAXA n'a pas plus de moyens que l'ESA.

A+

lambda0 a écrit:On peut remarquer que la sonde Hayabusa était mûe par un moteur ionique à grille, et que la JAXA n'a pas plus de moyens que l'ESA.

A+

Effectivement, je serais curieux de connaître les caractéristiques de leur moteur (masse, puissance électrique, rendement, débit de Xe, poussée, Isp et durée de fonctionnement)

En Europe, nous ne sommes pas aussi ridicule que cela !
Nous avons développons en ce moment des moteurs ioniques (grille certes) à performances très intéressantes par rapport aux plateformes disponibles.

Evidemment, la NASA a testé avec succès le moteur plasmique 457M (poussée de 2,9 N !!!!!, ips de 1550 à 3050 s et d'une puissance de 72 kW !!! Mais bon, nous n'avons pas la capacité de faire fonctionner un tel moteur en vol.

Parmi les moteurs interressants en Europe, notons le T5 qui volera cette année sur le sat GOCE de l'ESA. Et c'est un moteur 100% européen !!! de la QinetiQ en Angleterre. Le T5 n'a pas une grosse capacité de poussée mais il a l'avantage d'être ajustable à 12 micro N près (idéale pour les manoeuvres très précises), ips de 3000 à 3500. Pour un sat restant en orbite autour de la Terre, c'est l'idéal, même si on peut mieux faire concernant la consommation en Xenon, avec des ips plus sexy ...
Ceci dit, le T6 est là pour ça !!!
Il devrait équipper Bepi Colombo avec un pousée de 210 mN, ips de 4700 s et d'une puissance de 6,5 kW....conçu pour s'adapter avec Alphabus (jusqu'à 18 kW !!! vive l'ESA et le CNES).
Le T6 est 2 fois plus puissant que PPS1350 et consommera 3 fois mois de Xenon !

A mon avis, le T6 est un excellent concurent du moteur NEXT de la NASA, qui certe sera 1,5 fois plus puissant, mais qui demandera plus de puissance (8kw) et consommera plus. Si en Europe, on désire plus de puissant, alors on sort le PPS5000 de la SNECMA, qui aura la quasi même pousée que NEXT

Enfin, la palme européenne concernant l'IPS, revient au moteur Allemand, RITA 22 avec une ips allant jusqu'à 6000 s.

Curieusement, la mission DAWN qui à l'origine devait voler avec un moteur ionique de nouvelle génération, décollera avec le moteur NSTAR (DS 1), sans amélioration de perf ! Bah si ils ont un problème d'alimentation, la russie devrait leur préter un SPT 40 à 0,4 kW :)

En Europe, on ne va si mal dans ce domaine je trouve.

Henri a écrit:

lambda0 a écrit:On peut remarquer que la sonde Hayabusa était mûe par un moteur ionique à grille, et que la JAXA n'a pas plus de moyens que l'ESA.

A+

Effectivement, je serais curieux de connaître les caractéristiques de leur moteur (masse, puissance électrique, rendement, débit de Xe, poussée, Isp et durée de fonctionnement)

Le moteur NEC qui équipe Muses C (excusez je reste avec ce nom par commodité) de l'ISAS desormais JAXA, a un poussée de 0,028 N, pour 1kW et une impulsion spécifique de 3100 sec.

A titre de comparaison, le PPS 1350 de Smart-1 pousse à 0,092 N pour 1kW et une ips de 1700 sec. Mais la JAXA travaille sur le moteur NAL (0,150 N pour 3500 ips).

Merci bien pour les infos Fabien.
Par contre on dit ISP.
(tu vois Henri les lutins de claviers ne s'attaquent pas qu'à moi ;) )

Steph a écrit:Merci bien pour les infos Fabien.
Par contre on dit ISP.
(tu vois Henri les lutins de claviers ne s'attaquent pas qu'à moi ;) )

:) oups ^^

Fabien a écrit:

Steph a écrit:Merci bien pour les infos Fabien.
Par contre on dit ISP.
(tu vois Henri les lutins de claviers ne s'attaquent pas qu'à moi ;) )

:) oups ^^

J'ai commencé à faire un p'tit fichier Excel récapitulatif des performances des moteurs électriques que je mettrais en ligne, libre à chacun de le compléter et de me le renvoyer. Le lien ce soir...

Excellente initiative !
Pourras tu inclure les caractéristiques du moteur ESA XX ? si le projet tient toujours...je ne les trouve pas.