Ne serait-il pas plus intéressant de satelliser un astéroïde comme apophis que de le dévier ?

Apophis doit passer à proximité de la terre d'ici quelques années. Certains pensent à le dévier si il était dangereux.

Mais ne serait-il pas plus intéressant de le satelliser autour de la terre (si c'est possible) et de l'utiliser comme certains veulent utiliser Phobos pour la colonisation de Mars.

On aurait une sorte de grosse base spatiale pour envoyer des sondes vers la lune et d'autres destinations, ainsi que de la matière première à exploiter directement dans l'espace.

Dévier de façon infime la trajectoire d'un astéroïde sera probablement possible à l'avenir, le satelliser autour de la Terre exigerait une énergie infiniment (ou presque) supérieure.

S

yougik a écrit:Apophis doit passer à proximité de la terre d'ici quelques années. Certains pensent à le dévier si il était dangereux.

Mais ne serait-il pas plus intéressant de le satelliser autour de la terre (si c'est possible) et de l'utiliser comme certains veulent utiliser Phobos pour la colonisation de Mars.

On aurait une sorte de grosse base spatiale pour envoyer des sondes vers la lune et d'autres destinations, ainsi que de la matière première à exploiter directement dans l'espace.

La vitesse des "géocroisseurs" est très importante, et dévier la course d'un astéroide est déja quelque chose de difficilement envisageable actuellement, surtout si la masse est imposante, mais le mettre en orbite autour de la terre signifie arriver à le dévier pour le placer mais "quasiment" à le stopper et là comme le dit SB, il faudrait une énergie considérable. Totalement inenvisageable actuellement et pour un bon moment.
C'est un peu comme un énorme pétrolier lancé en pleine vitesse en mer, et toi avec ta barque de peche, tu peux au mieux espérer pouvoir le dévier de quelques millimetre, mais en aucun cas tu l'arreteras.
Bref notre technologie ne permet pas cela, pas encore, et pas avant un bon moment ou une découverte révolutionnaire sur la propulsion.

Mustard a écrit:La vitesse des "géocroisseurs" est très importante, et dévier la course d'un astéroide est déja quelque chose de difficilement envisageable actuellement, surtout si la masse est imposante, mais le mettre en orbite autour de la terre signifie arriver à le dévier pour le placer mais "quasiment" à le stopper et là comme le dit SB, il faudrait une énergie considérable. Totalement inenvisageable actuellement et pour un bon moment.

Il est vrai que l'énergie à mettre en oeuvre est très importante. Toutefois, Apophis est relativement petit, il ne fait que 27 millions de tonnes. D'un point de vue pratique, si on voulait absolument le satelliser, on pourrait tenter les manoeuvres suivantes :
1) Modifier l'orbite pour que l'astéroïde tourne autour du soleil pratiquement comme la Terre, afin de minimiser le différentiel de vitesse.
2) De façon idéale, au moment de l'ultime rapprochement, il faudrait qu'il passe à un peu moins d'1 million de km de la Terre avec une vitesse relative de quelques dizaines de m/s orientée de façon quasi-orthogonale à la direction de la Terre.
3) Logiquement, si on ne modifie pas sa trajectoire, il doit effectuer un arc de cercle autour de la Terre et repartir sur une orbite solaire très proche de la précédente. Il faudrait donc freiner un peu l'accélération subie à cause de l'attraction terrestre, afin de le satelliser autour de la Terre. Si on parvient à ces conditions initiales quasi-idéales, l'énergie requise pour le satelliser doit être relativement faible et donc à notre portée (on est au plus proche de la satellisation avec quelques dizaines de m/s à gagner, pas plus !). La satellisation se ferait typiquement à une altitude bien supérieure à celle de la Lune, donc sans risque pour nous.
Tout le problème est de parvenir aux bonnes conditions initiales en un temps raisonnable. Si on veut Apophis en orbite pour 2036, ça risque d'être un peu juste. Si on a quelques siècles, en revanche, c'est à mon avis faisable.

A+,
Argyre

Argyre, encore faudrait il arriver à prévoir des trajectoires ultra précises sur plusieurs décennies à l'avance, ce qui n'est pas encore le cas. Il existe bien trop defacteur pour être aussi précis, et prendre le risque d'un tel rapprochement entre un astéroide et la Terre et dangereux tout de meme.
Franchement, quitte à dépenser beaucoup d'énergie, autant envoyer cet astéroide au loin, ou sur une orbite stable, ailleurs que la Terre.

Juste pour me faire une idée, faire ralentir de quelques dizaines de m/s un astéroïde de27 millions de tonnes , ca représente combien d'energie ? ( enfin bon, c'est juste pour me faire une idée, c'est pas le sujet pour debatre des méthodes de deviation d'un astéroïde...)

A la louche, prendre la variation d'énergie cinétique : 1.35e14 J pour dv=100 m/s de 27 millions de tonnes.
En unité un peu plus parlante (pour moi), c'est l'énergie libérée par la fission de 1.7 kg d'uranium, sauf erreur de ma part. Mettons quelques kg suivant hypothèses sur la façon dont est produite la poussée.
Du seul point de vue énergétique, ce n'est peut-être pas si absurde que ça.
Donc je me range à l'avis d'Argyre, la faisabilité est un problème ouvert demandant plus ample investigation (pas forcément pour Apophis, mais pour un objet de masse équivalente).

A+

yoann a écrit:Juste pour me faire une idée, faire ralentir de quelques dizaines de m/s un astéroïde de27 millions de tonnes , ca représente combien d'energie ? ( enfin bon, c'est juste pour me faire une idée, c'est pas le sujet pour debatre des méthodes de deviation d'un astéroïde...)

Energie cinétique = 1/2 mV2
=> 135 milliards de Joules.

Equivalent à une fusée de 2.7 tonnes qui fonce à 10 km/s (et qui impacterait l'astéroïde).

A+,
Argyre

OK, grand merci pour l'information. :) Sa n'est donc pas si irréaliste que ca.

Il y a bien un moyen de faire ça d'un seul coup sans trop de dépenses énergétiques, mais ça reviendrait à jouer à la roulette russe avec un projectile capable de libérer plus de 200 Mt de TNT... :affraid:

Argyre a écrit:
Energie cinétique = 1/2 mV2
=> 135 milliards de Joules.

Equivalent à une fusée de 2.7 tonnes qui fonce à 10 km/s (et qui impacterait l'astéroïde).

A+,
Argyre

Il est toujours délicat de raisonner en termes de conservation de l'énergie pour ce qui concerne les manoeuvres interplanétaire (cela suppose de savoir sur quelle orbite on place les gaz d'échappement).

en tout cas, si vous souhaitez raisonner ainsi, "l'énergie" à trouver doit être égale non pas à M(dV)2 mais plutôt à M (vf2-vi2) si il n'y a pas de changement de direction. Par ailleurs, si vous utilisez un moteur fusée, à poussée constante, la puissance exercée sera d'autant plus importante que la vitesse de l'astéroïde sera élevée.

Pour toutes ces raisons, on utilise plutôt la quantité de mouvement et les dv comme unité de base pour quantifier les manoeuvres.
la transition quantité de mouvement-énergie est alors dépendante de l'ISP. (de façon contre intuitive, plus l'ISP sera grande, plus il faudra d'énergie propulsive).

En première approximation, si vous utilisez par exemple une ISP de 100s (ex: production et chauffage d'une vapeur de roche détendue et accélérée jusqu'à atteindre 1000 m/s), il vous faudra expulser 9% de la masse de l'astéroïde pour que le reste voie sa vitesse modifiée de 100 m/s. Vous aurez besoin pour cela d'une énergie (hors pertes de conversion) de 2,5 Peta joules, soit 30kg d'Uranium pour reprendre l'analogie de lambda0. Sachant qu'en général, nos réacteurs usuels ne transforment en énergie électrique qu'environ 1% de cette énergie potentielle de fission, il faudrait à mon avis plutôt compter entre 5 et 50 tonnes de combustible nucléaire pour tenir compte des pertes diverses.
Quelqu'un sait combien de temps une de nos centrales met pour consommer ce combustible?

Laurent J a écrit:

Argyre a écrit:
Energie cinétique = 1/2 mV2
=> 135 milliards de Joules.

Equivalent à une fusée de 2.7 tonnes qui fonce à 10 km/s (et qui impacterait l'astéroïde).

A+,
Argyre

Il est toujours délicat de raisonner en termes de conservation de l'énergie pour ce qui concerne les manoeuvres interplanétaire (cela suppose de savoir sur quelle orbite on place les gaz d'échappement).

en tout cas, si vous souhaitez raisonner ainsi, "l'énergie" à trouver doit être égale non pas à M(dV)2 mais plutôt à M (vf2-vi2) si il n'y a pas de changement de direction. Par ailleurs, si vous utilisez un moteur fusée, à poussée constante, la puissance exercée sera d'autant plus importante que la vitesse de l'astéroïde sera élevée.

Pour toutes ces raisons, on utilise plutôt la quantité de mouvement et les dv comme unité de base pour quantifier les manoeuvres.
la transition quantité de mouvement-énergie est alors dépendante de l'ISP. (de façon contre intuitive, plus l'ISP sera grande, plus il faudra d'énergie propulsive).

En première approximation, si vous utilisez par exemple une ISP de 100s (ex: production et chauffage d'une vapeur de roche détendue et accélérée jusqu'à atteindre 1000 m/s), il vous faudra expulser 9% de la masse de l'astéroïde pour que le reste voie sa vitesse modifiée de 100 m/s. ...

Ok, merci de ce complément. Effectivement, il faut se baser sur la quantité de mouvement et pas sur l'énergie cinétique ! Et du coup, cela devient tout de suite plus difficile !

A+,
Argyre

Laurent J a écrit:Il est toujours délicat de raisonner en termes de conservation de l'énergie pour ce qui concerne les manoeuvres interplanétaire (cela suppose de savoir sur quelle orbite on place les gaz d'échappement).
en tout cas, si vous souhaitez raisonner ainsi, "l'énergie" à trouver doit être égale non pas à M(dV)2 mais plutôt à M (vf2-vi2) si il n'y a pas de changement de direction. Par ailleurs, si vous utilisez un moteur fusée, à poussée constante, la puissance exercée sera d'autant plus importante que la vitesse de l'astéroïde sera élevée.
Pour toutes ces raisons, on utilise plutôt la quantité de mouvement et les dv comme unité de base pour quantifier les manoeuvres.
la transition quantité de mouvement-énergie est alors dépendante de l'ISP. (de façon contre intuitive, plus l'ISP sera grande, plus il faudra d'énergie propulsive).
En première approximation, si vous utilisez par exemple une ISP de 100s (ex: production et chauffage d'une vapeur de roche détendue et accélérée jusqu'à atteindre 1000 m/s), il vous faudra expulser 9% de la masse de l'astéroïde pour que le reste voie sa vitesse modifiée de 100 m/s. Vous aurez besoin pour cela d'une énergie (hors pertes de conversion) de 2,5 Peta joules, soit 30kg d'Uranium pour reprendre l'analogie de lambda0. Sachant qu'en général, nos réacteurs usuels ne transforment en énergie électrique qu'environ 1% de cette énergie potentielle de fission, il faudrait à mon avis plutôt compter entre 5 et 50 tonnes de combustible nucléaire pour tenir compte des pertes diverses.
Quelqu'un sait combien de temps une de nos centrales met pour consommer ce combustible?

Le but n'était pas de faire un calcul précis et de descendre dans les détails d'un calcul d'orbite mais de donner un ordre de grandeur. Il y a un optimum d'utilisation de l'énergie pour ve=1.6*deltaV. Même à ve=10*deltaV (l'énergie est alors emportée surtout par le fluide éjecté), en expulsant 9% de la masse, la masse d'uranium fissile requise ne dépasse pas quelques dizaines de kg (contre quelques kg à l'optimum), ce qui reste étonnement faible, intuitivement, pour déplacer un objet de plusieurs millions de tonnes.
Pour ce qui est des réacteurs nucléaires électrogènes, ils convertissent un peu plus de 30% de l'énergie de fission en électricité, mais dans le cas présent, le comparaison n'est pas si pertinente, on utiliserait plutôt des moteurs nucléothermiques où quasiment toute l'énergie de fission est convertie en chaleur utile (à quelques fuites de neutrinos et gamma près).
(pour le raisonnement, pas la peine non plus de considérer le faible taux d'enrichissement du combustible des centrales, surtout qu'on saurait construire une NTR utilisant de l'U235 quasiment pur).

A+

Et si on déplaçait plutôt la Terre :lol!:

Au moins on serait sur place pour bricoler les réacteurs !

OK je sors ......

Certains ont essayé le 20 juillet 2006 (World Jump Day) ;)

:!:

Vous croyez pas si bien dire, les garçons...

J'ai découvert en discutant avec Jacques Laskar, l'un des spécialistes mondiaux de la mécanique céleste du système solaire, qu'en fait, nous pouvions effectivement déplacer la Terre, c'est d'ailleurs ce qui explique que l'avenir du système solaire ne soit pas prédictible à très long terme (je vous retrouverais les chiffres, j'ai fait un papier là dessus dans Science et Vie...).

Bref, voici ce que je vous propose : un jour donné, à une heure donnée, que nous précisera le Grand Chef Mustard, tous les membres du FCS basés en Europe (les autres sont exclus, çà perturberait l'effet) sauteront en l'air à pieds joints, le plus haut possible. D'après Laskar, ce simple geste modifie la trajectoire de la Terre d'une façon non négligeable, de l'ordre de 10 P -24 à 10 P -25, en fonction du nombre de personnes et de leur poids (hem).

Voilà, après, nous aurons la fierté de savoir que si, dans 100 millions d'années, la Terre se trouve sur un point quelconque de son orbite, se sera grâce à nous.

:)

Argyre a écrit:

yoann a écrit:Juste pour me faire une idée, faire ralentir de quelques dizaines de m/s un astéroïde de27 millions de tonnes , ca représente combien d'energie ? ( enfin bon, c'est juste pour me faire une idée, c'est pas le sujet pour debatre des méthodes de deviation d'un astéroïde...)

Energie cinétique = 1/2 mV2
=> 135 milliards de Joules.

Equivalent à une fusée de 2.7 tonnes qui fonce à 10 km/s (et qui impacterait l'astéroïde).

A+,
Argyre

A propos, j'ai fait une erreur, c'était 1350 milliards de Joules et pour une vitesse de seulement 10 m/s ....
En revanche, il n'est pas besoin de réduire la vitesse relative à 0 (il est même dangeureux de le faire car l'astéroïde tomberait sur la Terre !). Si on parvient à une bonne précision au niveau de la trajectoire, peut-être qu'avec une vitesse relative initiale de 100 m/s à une distance appropriée de la Terre (quelque chose comme 800000 km), une réduction de 10m/s suffirait à le satelliser, à voir.
Quant au moyen, cela dépend :
- en ce qui concerne la modification de la trajectoire pour que l'astéroïde soit sur une orbite solaire plus favorable, on a le temps. On peut effectivement expulser des roches à un rythme régulier pendant des années.
- en ce qui concerne la dernière modification de trajectoire pour satelliser l'astéroïde, je pense qu'on serait obligé d'employer des moyens plus virils. Ce serait typiquement une grosse explosion nucléaire juste devant l'astéroïde. A priori, aucun danger pour la Terre puisque cette explosion aurait lieu à plus de 2 fois la distance Terre-Lune. Le seul risque concernerait éventuellement un fragment qui se détacherait et qui, manque de chance, se dirigerait droit vers la Terre. Néanmoins, ce risque est très faible si l'astéroïde est compact, ce qui est une condition préalable à la méthode, et on pourrait s'en prémunir totalement en préparant une contre-mesure ...

Dernier point à vérifier : je ne suis pas sûr qu'une orbite aussi haute soit très stable. Ca doit dépendre des paramètres orbitaux.

Il ne reste plus qu'à écrire la fiction qui raconte l'histoire d'Apophis ...

A+,
Argyre

lambda0 a écrit: Il y a un optimum d'utilisation de l'énergie pour ve=1.6*deltaV.

A quel optimum fais tu référence ?
a priori, il y a plusieurs paramètres optimisables: la masse restante, si on souhaite satelliser l'astéroïde, l'énergie, le coût, etc...

Laurent J a écrit:

lambda0 a écrit: Il y a un optimum d'utilisation de l'énergie pour ve=1.6*deltaV.

A quel optimum fais tu référence ?
a priori, il y a plusieurs paramètres optimisables: la masse restante, si on souhaite satelliser l'astéroïde, l'énergie, le coût, etc...

Faute de frappe d'ailleurs, ça doit être plutôt deltaV=1.6*ve, valeur qui maximise le rapport Ec(objet)/Ec(gaz éjecté).
(mais le rapport de masse n'est pas très favorable, il vaut donc mieux avoir ve un peu plus élevé)

Argyre a écrit:
...
En revanche, il n'est pas besoin de réduire la vitesse relative à 0 (il est même dangeureux de le faire car l'astéroïde tomberait sur la Terre !). Si on parvient à une bonne précision au niveau de la trajectoire, peut-être qu'avec une vitesse relative initiale de 100 m/s à une distance appropriée de la Terre (quelque chose comme 800000 km), une réduction de 10m/s suffirait à le satelliser, à voir.
...

En y repensant, je suis presque certain qu'on en a déjà discuté, en parlant d'un passage par le point de Lagrange L2(Terre-Soleil), à 1.5 millions de km de la Terre. De là, une impulsion de quelques dizaines de m/s permet d'expédier un objet vers L1(Terre-Lune). Evidemment, il faut trouver un astéroide passant au voisinage de L2 à vitesse pas trop élevée.

A+

Et un débris de plus en orbite? Avec risque de désagregation et de pollution majeure des zones sattélisées? Sans un système de nettoyage de l'orbite terrestre, ça me semble particulièrement risqué pour les activités spatiales, ce projet.

lambda0 a écrit:En y repensant, je suis presque certain qu'on en a déjà discuté, en parlant d'un passage par le point de Lagrange L2(Terre-Soleil), à 1.5 millions de km de la Terre. De là, une impulsion de quelques dizaines de m/s permet d'expédier un objet vers L1(Terre-Lune). Evidemment, il faut trouver un astéroide passant au voisinage de L2 à vitesse pas trop élevée.

A+

J'atteins mes limites en mécanique spatiale, mais n'y a-t-il pas des configurations de problèmes à trois corps (astéroïde Terre Lune) permettant la capture d'un astéroïde sans manoeuvre (avec les bonnes configurations initiales) ? Une sorte d'effet de fronde à l'envers sur la Lune par exemple ?

En suivant le chemin que j'ai évoqué : le corridor gravitationnel reliant L2(Terre-Soleil) à L1(Terre-Lune). En fait, c'est un ensemble de trajectoires à basse énergie, des solutions "chaotiques" (une petite variation des conditions initiales produit des trajectoires très différentes).
Possible par exemple que certains astéroides qui ont percuté la Terre dans le passé aient suivi ce chemin.
Mais il peut y avoir d'autres familles de trajectoires.
Sinon, pour l'anecdote, la Terre "contrôle" déjà quelques astéroides, qu'on appelle "quasi-satellites" : par exemple Cruithne, en orbite autour de L4(Terre-Soleil).

A+

lambda0 a écrit:
Faute de frappe d'ailleurs, ça doit être plutôt deltaV=1.6*ve, valeur qui maximise le rapport Ec(objet)/Ec(gaz éjecté).

Intéressant, ce calcul. Pour comprendre, j'ai essayé de le retrouver (en considérant que l'objet part à vitesse nulle) mais j'obtiens un coefficient de 1,8414. L'ordre de grandeur y est (en gros à 10-15 % près), mais me suis-je trompé quelque part ? :study:

CosmoS a écrit:

lambda0 a écrit:
Faute de frappe d'ailleurs, ça doit être plutôt deltaV=1.6*ve, valeur qui maximise le rapport Ec(objet)/Ec(gaz éjecté).

Intéressant, ce calcul. Pour comprendre, j'ai essayé de le retrouver (en considérant que l'objet part à vitesse nulle) mais j'obtiens un coefficient de 1,8414. L'ordre de grandeur y est (en gros à 10-15 % près), mais me suis-je trompé quelque part ? :study:

m = m0*exp(-v/ve)
E1 = m*v²/2
E2 = (m0-m)*ve²/2
poser r=E1/E2, q=v/ve
ce qui donne r=q²*exp(-q)/(1-exp(-q))
Cette expression est maximale pour q=1.6 (à peu près - résoudre par itérations)
Henri a tracé la courbe r(q) sur un tableur (quelque part sur le forum, je n'ai pas la référence sous la main).

A+

lambda0 a écrit:

CosmoS a écrit:

lambda0 a écrit:
Faute de frappe d'ailleurs, ça doit être plutôt deltaV=1.6*ve, valeur qui maximise le rapport Ec(objet)/Ec(gaz éjecté).

Intéressant, ce calcul. Pour comprendre, j'ai essayé de le retrouver (en considérant que l'objet part à vitesse nulle) mais j'obtiens un coefficient de 1,8414. L'ordre de grandeur y est (en gros à 10-15 % près), mais me suis-je trompé quelque part ? :study:

m = m0*exp(-v/ve)
E1 = m*v²/2
E2 = (m0-m)*ve²/2
poser r=E1/E2, q=v/ve
ce qui donne r=q²*exp(-q)/(1-exp(-q))
Cette expression est maximale pour q=1.6 (à peu près - résoudre par itérations)
Henri a tracé la courbe r(q) sur un tableur (quelque part sur le forum, je n'ai pas la référence sous la main).

A+

C'est là :
http://minilien.fr/a0lqg7
(fichier Rendement fusée.xls mis à jour aujourd'hui 22/09/2010 à 10 h 49)