NIAC 2012

Le NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts program) a été ressuscité l'année dernière, après avoir été honteusement supprimé en 2007.
Une trentaine d'études ont été financées en 2011, pour un montant de 100000 $ chacune.
Le NIAC lance maintenant un appel à propositions pour 2012.

http://www.nasaspaceflight.com/2012/01/enabling-future-nasa-call-exploration-revolution-niac-concepts/

Exemples de sujets traités en 2011
- système de propulsion exploitant le plasma interplanétaire
- propulsion électrique fonctionnant dans l'atmosphère, pour l'exploration planétaire
- méthode de production d'hydrogène métallique métastable pour la propulsion
- moteur à fragments de fission

Malheureusement le site du NIAC :
http://www.niac.usra.edu/
ne rends pas compte des études 2011, tous les documents datent au plus de 2007...

Le paragraphe sur le moteur à fragments de fission parle de "dusty plasma", ce qui me rappelle un article que j'avais lu, pas du même auteur mais c'était aussi issu du MSFC.
"Dusty Plasma Based Fission Fragment Nuclear Reactor", Rodney A. Clark and Robert B. Sheldony, AIAA, 2005

lambda0 a écrit:
- propulsion électrique fonctionnant dans l'atmosphère, pour l'exploration planétaire

Tiens ? J'ai du mal à comprendre. A priori, la poussée est faible et ne peut compenser la pesanteur, quelle est l'application recherchée, pour quelle planète ?

Argyre a écrit:

lambda0 a écrit:
- propulsion électrique fonctionnant dans l'atmosphère, pour l'exploration planétaire

Tiens ? J'ai du mal à comprendre. A priori, la poussée est faible et ne peut compenser la pesanteur, quelle est l'application recherchée, pour quelle planète ?

Je n'ai pas plus d'information que toi, c'est seulement un résumé de l'article cité plus haut.
Pour ce qui est de la poussée, on ne peut pas raisonner comme pour un vaisseau spatial. On ne cherche pas à maximiser la vitesse d'éjection pour minimiser la masse de propulsif si le propulsif provient de l'atmosphère. On peut donc avoir une poussée bien plus importante.
Dans l'environnement martien, à faible pression, mais quand même un peu de portance, ça ne parait pas absurde a priori.
J'ai aussi déjà vu passer des articles sur des propulsions électriques censées fonctionner dans la haute atmosphère terrestre et utilisant l'air.

Site déjà donné par lambda0:
http://www.nasaspaceflight.com/2012/01/enabling-future-nasa-call-exploration-revolution-niac-concepts/



A part l’alimentation en matière qui provient de l’atmosphère raréfiée de la planète, les réacteurs à plasma de cet avion solaire ressemblent fort à des VASIMR qui fonctionneraient dans ce cas à vitesse d’éjection plus faible pour réduire la consommation d’énergie, mais à débit massique plus important pour avoir une poussée suffisante. Et les ailes sont effectivement là pour assurer la portance … qui en fin de compte est aussi assuré par la déflexion d’une grande quantité d’air vers le bas à la vitesse la plus faible possible (toujours ce même principe si on veut minimiser la puissance demandée tout en gardant une poussée ou une portance suffisante si la matière à éjecter est disponible à volonté)

D'un autre côté, si on augmente trop la poussée en augmentant le débit, à puissance constante, le coût d'ionisation du propulsif devient dominant et le rendement s'écroule (la puissance est consommée par l'ionisation et il ne reste presque plus rien pour accélérer les ions).
A moins que...
Dans les proceedings IEPC-2011, j'ai vu passer un article sur un moteur plasmique atmosphérique, où un mécanisme d'entrainement des atomes/molécules neutres pourrait éventuellement résoudre le problème.
http://erps.spacegrant.org/uploads/images/images/iepc_articledownload_1988-2007/2011index/IEPC-2011-015.pdf
Accessoirement, le fait que l'atmosphère martienne soit constituée de CO2, de masse moléculaire assez élevée, serait plutôt favorable de ce point de vue du rendement.

lambda0 a écrit:D'un autre côté, si on augmente trop la poussée en augmentant le débit, à puissance constante, le coût d'ionisation du propulsif devient dominant et le rendement s'écroule (la puissance est consommée par l'ionisation et il ne reste presque plus rien pour accélérer les ions).
A moins que...
Dans les proceedings IEPC-2011, j'ai vu passer un article sur un moteur plasmique atmosphérique, où un mécanisme d'entrainement des atomes/molécules neutres pourrait éventuellement résoudre le problème.
http://erps.spacegrant.org/uploads/images/images/iepc_articledownload_1988-2007/2011index/IEPC-2011-015.pdf
Accessoirement, le fait que l'atmosphère martienne soit constituée de CO2, de masse moléculaire assez élevée, serait plutôt favorable de ce point de vue du rendement.

Il serait intéressant de maitriser des ionisations « douces » pas trop énergivores qui conduiraient à des ions poly-atomiques radicalaires comme par exemple CO⁺ que l’on trouve dans les queues des comètes (voir : http://adsabs.harvard.edu/full/1967AnAp...30..301P )
avec un double flux comme vous le proposer ions CO⁺ / molécules CO₂ , ces dernières étant entrainées par les chocs avec les ions.

Si on appliquait le système du VASIMR à ce mélange, il deviendrait hétérogène - à la fois en température , en composition, en densité et en vitesse d'éjection - avec un flux"froid" périphérique "lent" principalement constitué de molécules et un flux central "chaud" plus ionisé "rapide" Trouver les réglages optimaux seraient sans doute délicat , mais bon à force d'essais pourquoi pas?

Un projet ancien mais qui pourrait trouver son terrain d'application dans l'atmosphère d'autres planètes ...plutôt que dans la nôtre ;)

Le projet Pluto d'un statoréacteur nucléaire: http://jpcolliat.free.fr/x6/x6-9.htm

Sinon pour que cela soit encore plus acceptable pour obtenir le visa de départ , il est possible d'envisager dans des atmosphères inertes des turboréacteurs et/ou des statoréacteurs utilisant l'atmosphère uniquement comme éjectât propulsif à condition que l'engin embarque des ergols pour apporter l'énergie nécessaire .

Les réactions chimiques les plus exothermiques restent les réactions d'oxydo-réduction et donc ces ergols seront des oxydants et des réducteurs .

PS: On peut se poser la question de l’intérêt d’un moteur à hélice, d’un turboréacteur ou d’un statoréacteur par rapport à un moteur-fusée dans une atmosphère inerte si l’engin doit embarquer à la fois le comburant et le carburant.

Tout s’explique à partir des équations exprimant la poussée F et la puissance P .

La poussée F est donnée par F = q_m . v_e. si la pression à la sortie de la tuyère s’équilibre avec la pression extérieure (pour simplifier) où v_e est la vitesse d’éjection et q_m , le débit massique
La puissance à fournir pour éjecter ce fluide sera alors : P = F .v_e = q_m . v_e²
On peut alors exprimer F en fonction de P par : F = q_m. √(P/q_m) = √(P.q_m)

A puissance égale, la poussée est proportionnelle à la racine carrée du débit massique.

Donc si on dispose de suffisamment de fluide à éjecter en quadruplant le débit massique on double la poussée.

Le symposium 2012 du NIAC se tient en ce moment même à Pasadena.
Le programme permet d'avoir déjà une petite idée des études en cours.
http://www.nasa.gov/offices/oct/early_stage_innovation/niac/spring_symposium.html

La NASA vient de sélectionner des projets NIAC accédant à la phase 2.
http://www.nasa.gov/home/hqnews/2012/aug/HQ12-261_NIAC_Selections.html

Liste ici, en fin de page :
http://www.nasa.gov/offices/oct/early_stage_innovation/niac/niac_2012_phaseIandII_awards.html
- technologies robotiques de construction d'infrastructures lunaires et martiennes
- structures optiquement controllables en méta-matériaux
- véhicule spatial imprimable
- protection contre les radiations utilisant des aimants supraconducteurs à haute température
etc.