Un vol vers Mars en 1 mois et demi avec le moteur atomique

Les russes pensent de plus en plus au moteur nucléaire pour les vaisseaux spatiaux, en particulier pour le voyage vers Mars.

Roskosmos: Creating a nuclear engine will fly to Mars for a month
:: 20.06.2010

A nuclear engine will increase the speed of spacecraft 20 times, said at the St. Petersburg International Economic Forum Russia Space Agency head Anatoly Perminov.

As the correspondent of "BaltInfo", he said, for deep space missions require new engines. "The introduction of the nuclear engine will increase speed by 20 times. A month and a half, it will be possible to fly to Mars ", - said Perminov.

Designers of several countries could develop a similar engine and spacecraft for missions to Mars in 10 years, added the head of Russian Space Agency.

Based on materials http://www.fontanka.ru/2010/06/19/058/

http://www.roscosmos.ru/main.php?id=2&nid=11235

De quel type de moteur nucléaire s'agit-il ? Car il y a tout un tas de variante (nucléo-électrique, nucléo-thermique etc ...)

effectivement, j'ai toujours eu un peu de mal à comprendre que l'on soit si timide dans l'utilisation du nucléaire dans la propulsion ou l'énergie en général des vaisseaux spatiaux alors que l'on a développé tout un arsenal militaire et civil sur Terre ...

je maintiens mon opinion que la propulsion nucléaire sera LA solution du voyage vers Mars permettant de contrôler nombre des problèmes physiologiques des astronautes dont on parle sur un autre fil

:?:

Ce n'est pas avant tout un problème de masse ?

(En plus du risque de pollution en cas d'échec au décollage, difficile à faire admettre aux populations actuellement, me semble t-il).

SB a écrit::?:

Ce n'est pas avant tout un problème de masse ?

(En plus du risque de pollution en cas d'échec au décollage, difficile à faire admettre aux populations actuellement, me semble t-il).

Tant qu'un réacteur à l'uranium 235 n'a pas divergé il est relativement inoffensif, rien à voir avec la purée radio-active d'un générateur radio-isotopique au plutonium 238.
Pour un réacteur à cœur solide basé sur de l'uranium métallique plus ou moins enrichi en isotope 235, les éléments peuvent se manier à main simplement gantée durant l'assemblage en évitant simplement toute mauvaise manipulation susceptible de provoquer un accident de criticité dans le cas d'un fort enrichissement (les oxydes d'uranium parce que pulvérulents, sont plus délicats à manipuler, là il faut protéger les voies respiratoires).
La principale précaution à prendre lors de la conception d'un réacteur à l'uranium est d'ordre géométrique afin d'éviter une divergence accidentelle en cas d'immersion dans l'eau (de mer) -excellent modérateur de neutrons- en cas d'échec du tir... Il est infiniment plus simple de récupérer un cœur "froid" au fond de l'eau qu'un cœur ayant divergé...
Enfin pour parfaire la sureté de l'ensemble, aucune divergence à mois de 900 km d'altitude, si les choses tournent mal, à cette altitude, le réacteur aura des siècles devant lui pour "refroidir" (c'est ce que les soviétiques n'avaient pas compris, eux faisaient diverger des réacteurs sur des orbites basses puis pensaient les placer sur une orbite haute en fin de vie). Cette dernière exigence invalide de fait les propulseurs nucléothermiques (genre NERVA) qui perdent pas mal de leur intérêt s'ils ne peuvent démarrer qu'à partir de ces hauteurs orbitales.
Maintenant pour obtenir des impulsions spécifiques et des rapports poussée/poids qui autorisent des missions rapides vers Mars (aller-mission-retour) de l'ordre de 6 mois, la seule technologie envisageable semble être la combinaison VASIMR + réacteur électronucléaire à cœur gazeux au tétrafluorure d'uranium 235.

Voir les documents pdf à l'adresse ci-dessous :
http://tiny.cc/c05x7

Concernant UF4 :
http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/en/Uranium_tetrafluoride/1

UF4 (solide à la température ambiante) semble même être moins délicat à manipuler que le métal U qui lui peut être pyrophorique à l'état divisé... Sinon pour les accidents de criticité ce sont les liquides fissiles qui sont les plus traitres en général.

SB a écrit::?:

Ce n'est pas avant tout un problème de masse ?

(En plus du risque de pollution en cas d'échec au décollage, difficile à faire admettre aux populations actuellement, me semble t-il).

Bien sûr il y a des conditions pour que ce risque soit nul (enfin très faible). L'assemblage final se faisant en orbite, voire une fois sur l'orbite vers mars. Mais bien sûr il y a plein de problèmes à résoudre. Mais c'est sans doute la seule voie praticable dans un avenir proche pour des voyages lointains.

edit: Bah voilà la réponse est dans le email précédent...

[suppression suite trop de post émis jugés sans valeur ajoutée

:?:

Et la masse du bazar ?

Combien çà pèse, un réacteur de sous-marin ou de porte-avions ?

Ca doit pas être évident à satelliser, un truc pareil, si ?

S

Je dois avoir quelque part dans mes tablettes les caractéristiques du S9G, le nouveau réacteur équipant les sous-marins US Navy de classe Virginia.
De mémoire, M=60-70 tonnes, pour P=30 MW. Conçu pour fonctionner pendant 30 ans sans rechargement.
Mais une comparaison directe est assez compliquée (dissipation thermique très différente, besoin en blindage différent, etc.), et les réacteurs à eau pressurisée ne sont pas très adaptés pour l'espace (ça pèse, la grosse tuyauterie des systèmes fonctionnant à haute pression).

Pour un réacteur nucléaire spatial de 10 MW ou plus, on s'arrangerait pour que ça puisse tenir en un seul morceau pour un lanceur de classe 100-120 tonnes.
Et s'il fallait absolument un assemblage, ça concernerait les parties non nucléaires (radiateurs, etc.), le coeur doit être un bloc scellé sur Terre, chargé avec son combustible.
Compter 4 à 12 kg/kW en technologies "standards", pour P>=10 MW.
Moins de 1 kg/kW en technologie nucléaire futuriste (coeur gazeux UF4, etc.)

Je parle évidemment de générateurs électriques, pour les moteurs nucléothermique, c'est encore différent.

A part ça, les russes ont déjà une petite expérience des générateurs nucléaires spatiaux, il y en a toujours une trentaine en orbite (désactivés maintenant), d'une puissance de quelques kW.

A+

tatiana13 a écrit:
Henri a écrit:

UF4 (solide à la température ambiante) semble même être moins délicat à manipuler que le métal U qui lui peut être pyrophorique à l'état divisé... Sinon pour les accidents de criticité ce sont les liquides fissiles qui sont les plus traitres en général.[/justify]

pourrais-tu être un peu plus explicite pour des non chimistes?, par avance, merci

UF₄ : tétrafluorure d'uranium, un corps intermédiaire dans la chaine de fabrication de l'uranium. (l'hexafluorure UF₆, gazeux à la pression atmosphérique et au delà de 56,5 °C, est utilisé depuis des décennies dans le processus d'enrichissement par diffusion gazeuse)

pyrophorique : peut s'enflammer spontanément dans l'air à la température ambiante comme le phosphore blanc, le plutonium, l'hydrazine (NH₂-NH₂), le diborane (BH₃-BH₃), le silane (SiH₄), etc...

accident de criticité : démarrage accidentel d'une réaction en chaine, la réaction ne dure pas longtemps mais se manifeste par une lueur bleue (blue glow). Les témoins oculaires du blue glow peuvent en général rédiger leur testament... Les conditions qui provoquent ce genre d'accidents peuvent être assez vicieuses : transvaser un liquide fissile d'un récipient cylindrique dans un récipient sphérique par exemple, ou rapprocher une masse sous-critique d'un métal réflecteur de neutrons ou la plonger dans un modérateur neutronique comme l'eau...

lambda0 a écrit:...Compter 4 à 12 kg/kW en technologies "standards", pour P>=10 MW.
Moins de 1 kg/kW en technologie nucléaire futuriste (coeur gazeux UF4, etc.)...

Je me pose justement la question si la technologie standard permet des voyages courts vers Mars (~round-trip de l'ordre de 6 mois) sur la base de cette fourchette de 4 à 12 kg/kW... Je n'ai pas trop le temps de me lancer dans les calculs.

Henri a écrit:
lambda0 a écrit:...Compter 4 à 12 kg/kW en technologies "standards", pour P>=10 MW.
Moins de 1 kg/kW en technologie nucléaire futuriste (coeur gazeux UF4, etc.)...
Je me pose justement la question si la technologie standard permet des voyages courts vers Mars (~round-trip de l'ordre de 6 mois) sur la base de cette fourchette de 4 à 12 kg/kW... Je n'ai pas trop le temps de me lancer dans les calculs.

Je ne pense pas que ce soit possible. Avec ces chiffres, il faut plutôt envisager une mission de 12 mois, avec une architecture convenablement optimisée (matériel d'exploration expédié en classe "éco", équipage sur trajectoire rapide, etc).
Ce serait quand même déjà un net progrès par rapport aux missions de 3 ans des scénarios classiques.

Sauf surprise et éléments techniques sérieux, l'annonce russe "Mars en un mois..." est seulement de la mousse médiatique, réponse en slogan américain "Mars en 39 jours".
C'est techniquement assez hasardeux avec des technologies nucléaires disponibles à court terme (même sans parler de finance, politique, etc.).
Mais il est possible aussi qu'ils aient quelques idées intéressantes, dans la dernière annonce (je crois que tu avais généré un pdf à partir de leur présentation), ça parlait de radiateurs à rideaux de gouttelettes, ce qui permettrait théoriquement de diviser la masse des radiateurs par 2, peut-être plus, et d'améliorer notablement la puissance massique sans s'embarquer dans le développement d'un coeur fonctionnant à très haute température. Affaire à suivre.

Amusant quand même ce besoin de surenchérir sur les américains, "Mars en 90 jours" serait déjà une belle performance, et à défaut de correspondre à un projet réel, ce serait techniquement moins spéculatif.

A+

Cela ferait Mars aller-retour en 6 mois avec un court séjour sur place. Cela correspondrait à un bon compromis entre prise de risque liée à la durée (radiations + probabilité accident) et le niveau technologique à atteindre. Des missions longues sur Mars nécessiteraient le prépositionnement de pas mal d'infrastructures sur place...

J'arrivais à un an, en ordre de grandeur, en considérant 60-90 jours sur place, par exemple, et en tenant compte du fait que la trajectoire n'est pas symétrique (si on est à 90 jours dans un sens, on est plutôt à 120-130 dans l'autre, voire plus. Dissymétrie d'autant plus prononcée que le séjour est long. Jusqu'à la conjonction suivante évidemment).
Ordres de grandeurs dépendant de nombreuses hypothèses, dans le détail, mais ça me parait être un cahier des charges "raisonnable", avec un séjour suffisamment long pour ne pas être un simple "planter de drapeau".
(c'était le gros défaut de l'architecture SEP de Energya).

A+

:?:

Pourquoi on enferme six pauvres types 520 jours dans un bocal, alors ?
Décidément, cette expérience Mars 500 est absurde...
;)

SB a écrit::?:

Pourquoi on enferme six pauvres types 520 jours dans un bocal, alors ?
Décidément, cette expérience Mars 500 est absurde...
;)

Surtout que s'ils tiennent jusqu'où bout, on va leur dire à la sortie : "bon les gars, félicitations, mais c'était pas la peine, pendant votre absence, on a trouvé le moyen d'aller plus vite" :blbl:

Ce moteur nucléaire est très prometteur, en attendant le moteur plasma ou autre chose.
Malheureusement la mode écologique du 21ème siècle et le lobbying énorme qui en découle aura surement raison de ce type de programme. Aucun gouvernement n'osera prendre une telle décision si elle n'est pas vitale pour un pays (centrale électrique, arme nucléaire, sous marin à propulsion nuclaire, etc).
J'ai bien peur qu'avant de se lancer dans un tel programme spatial nucléaire il faudrait mieux évaluer les risques vis à vis des lobbying anti nucléaire qui aujourd'hui occupent de plus en plus de place dans les médias et auprès du public depuis la "mode" du réchauffement climatique. Devant un tolé médiatique et public assuré, je doute qu'un gouvernement prendra une telle décision.
Pourtant l'assemblage d'un tel engin dan sl'espace ne présente pas tant de risque que cela. Leproblème réside plus dans le lancment de la matière radioactive, mais enfermé dans un caisson ultra résistant, capable de résister à une explosion ou une rentrée atmosphérique, ce qu'on sait faire, cela ne présente pas de soucis majeur.

suppression suite trop de post émis jugés sans valeur ajoutée

tatiana13 a écrit:ce concept est-il différent de ceux imaginés autrefois?
tels que
- Kiwi, Nerva, Phoebus (USA, années 60)
- NRE-0410 (Russie, 1965-1991)
voire depuis peu, le concept de nucléaire bi-modale

Kiwi, Nerva, etc = moteurs nucléothermiques. Le coeur chauffe directement de l'hydrogène, éjecté par la tuyère.
L'autre possibilité, évoquée ici, est un réacteur nucléaire produisant de l'électricité pour des moteurs plasmiques.

Mustard a écrit:
...
J'ai bien peur qu'avant de se lancer dans un tel programme spatial nucléaire il faudrait mieux évaluer les risques vis à vis des lobbying anti nucléaire qui aujourd'hui occupent de plus en plus de place dans les médias et auprès du public depuis la "mode" du réchauffement climatique. Devant un tolé médiatique et public assuré, je doute qu'un gouvernement prendra une telle décision

Bien vu. Encore que les russes n'ont peut-être pas nos coquetteries.
Mais en fait, même en l'absence de lobbying anti-nucléaire, je pense que si la solution nucléaire-électrique (NEP) n'apporte qu'un gain marginal par rapport à la combinaison solaire-électrique (SEP), on n'ira pas se compliquer la vie avec le nucléaire s'il y a une autre solution possible.
Etat de ma réflexion actuelle :
- doute sur la supériorité du NEP par rapport au SEP dans la gamme 10-20 MW
- nucléaire justifié à 100 MW ou plus

A+

suppression suite trop de post émis jugés sans valeur ajoutée

Tiens, comme tous les miniliens que j'ai donné par le passé sont morts, je redonne en tinylien l'adresse du document russe : "Actual Issues In Cosmonautics of the XXI Centure (Significant Objectives of Space Exploration in the 21st.pdf)" que j'avais distillé à partir d'une série de diapositives mise en ligne sur roscosmos.ru et mis en ligne dans le fil Propulsion nucléaire: les russes font feu de tout bois

http://tiny.cc/ssfy1

Mustard a écrit:... Le problème réside plus dans le lancement de la matière radioactive, mais enfermé dans un caisson ultra résistant, capable de résister à une explosion ou une rentrée atmosphérique, ce qu'on sait faire, cela ne présente pas de soucis majeur.

Mustard, il faut toujours rappeler que le cœur "radioactif" d'un réacteur nucléaire à l'uranium n'ayant pas encore fonctionné l'est 1 million de fois moins qu'après avoir fonctionné. On peut même sans grands dangers en manipuler les éléments à mains nues (à condition de ne pas fumer ni toucher ses yeux avant de s'être lavé les mains et de ne pas avoir d'écorchures sur les mains... ce sont les seules raisons pour lesquelles on préfère porter des gants en latex). Mais une fois que le réacteur a divergé (fonctionné), c'est là qu'il est "chaud" et ne peut plus être manipulé qu'avec d'extrêmes précautions. Pour donner un exemple, un RTG est considérablement plus dangereux, parce qu'infiniment plus radioactif qu'un réacteur tout neuf n'ayant pas servi... Un RTG doit être enfermé dans un caisson qui résiste à une rentrée atmosphérique, pour un réacteur la vrai précaution c'est d'éviter qu'il ne diverge s'il est noyé dans l'océan, et ça c'est une simple question de géométrie.

On arrive à la situation absurde qui est que ce qui est aujourd'hui considéré comme acceptable (générateur isotopique) est en fait bien plus dangereux que ce qui ne serait pas accepté, le tout sur des bases purement sémantiques (le mot réacteur)... mais pas du tout rationnelles...

Henri a écrit: un RTG est considérablement plus dangereux, parce qu'infiniment plus radioactif qu'un réacteur tout neuf n'ayant pas servi... Un RTG doit être enfermé dans un caisson qui résiste à une rentrée atmosphérique,

Je ne crois pas que les RTG qui sont installés sur une sonde (genre Cassini) soient particulièrement protégés par un caisson. C'est le design même qui crée les couches de protection.
http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/

Question : si on miniaturise un réacteur classique à l'uranium, faut-il utiliser un uranium plus enrichi en isotope fissile ?

lambda0 a écrit:
tatiana13 a écrit:ce concept est-il différent de ceux imaginés autrefois?
tels que
- Kiwi, Nerva, Phoebus (USA, années 60)
- NRE-0410 (Russie, 1965-1991)
voire depuis peu, le concept de nucléaire bi-modale
Kiwi, Nerva, etc = moteurs nucléothermiques. Le coeur chauffe directement de l'hydrogène, éjecté par la tuyère.
L'autre possibilité, évoquée ici, est un réacteur nucléaire produisant de l'électricité pour des moteurs plasmiques.

Mustard a écrit:
...
J'ai bien peur qu'avant de se lancer dans un tel programme spatial nucléaire il faudrait mieux évaluer les risques vis à vis des lobbying anti nucléaire qui aujourd'hui occupent de plus en plus de place dans les médias et auprès du public depuis la "mode" du réchauffement climatique. Devant un tolé médiatique et public assuré, je doute qu'un gouvernement prendra une telle décision
Bien vu. Encore que les russes n'ont peut-être pas nos coquetteries.
Mais en fait, même en l'absence de lobbying anti-nucléaire, je pense que si la solution nucléaire-électrique (NEP) n'apporte qu'un gain marginal par rapport à la combinaison solaire-électrique (SEP), on n'ira pas se compliquer la vie avec le nucléaire s'il y a une autre solution possible.
Etat de ma réflexion actuelle :
- doute sur la supériorité du NEP par rapport au SEP dans la gamme 10-20 MW
- nucléaire justifié à 100 MW ou plus

A+

Je ne partage pas l'aversion de Mustard pour la protection de l'environnement et ses doutes sur le réchauffement climatique mais je peux affirmer que les russes ont la même "coquetterie": il n'y a qu'à voir les précautions que prend Roscosmos pour implanter son nouveau cosmodrome qui pourtant ne va pas apporter d'effets significatifs sur l'environnement.

patchfree a écrit:
Je ne partage pas l'aversion de Mustard pour la protection de l'environnement et ses doutes sur le réchauffement climatique mais je peux affirmer que les russes ont la même "coquetterie": il n'y a qu'à voir les précautions que prend Roscosmos pour implanter son nouveau cosmodrome qui pourtant ne va pas apporter d'effets significatifs sur l'environnement.

Mustard parlait seulement de mode et de lobbying, évitons d'extrapoler son propos...
Pour ce qui est des russes, je remarque qu'un directeur d'agence russe peut annoncer un grand plan de développement du nucléaire dans l'espace (réel ou non, c'est une autre question) alors que des déclarations similaires paraissent assez invraisemblable par chez nous, pour des raisons essentiellement idéologiques.

A+

Sam 19 Juin 2010 - 22:37

Dim 20 Juin 2010 - 9:55

Dim 20 Juin 2010 - 13:59

Dim 20 Juin 2010 - 16:25

Lun 21 Juin 2010 - 1:44

Lun 21 Juin 2010 - 1:44

Lun 21 Juin 2010 - 14:33

Lun 21 Juin 2010 - 15:32

Lun 21 Juin 2010 - 16:34

Mar 22 Juin 2010 - 0:20

Mar 22 Juin 2010 - 0:26

Mar 22 Juin 2010 - 7:02

Mar 22 Juin 2010 - 10:24

Mar 22 Juin 2010 - 10:42

Mar 22 Juin 2010 - 10:48

Mar 22 Juin 2010 - 10:55

Mar 22 Juin 2010 - 10:58

Mar 22 Juin 2010 - 11:02

Mar 22 Juin 2010 - 11:05

Mar 22 Juin 2010 - 11:34

Mar 22 Juin 2010 - 22:03

Mar 22 Juin 2010 - 22:40

Jeu 24 Juin 2010 - 20:06

Jeu 24 Juin 2010 - 22:44

Ven 25 Juin 2010 - 7:35