Gravité artificielle grâce à la force centrifuge

Bonjour tout le monde, il y a quelque temps en réfléchissant au problème de la gravité dans les voyages spatiaux de longue duré j'ai pensé à la force centrifuge, et quelque recherche m'on montrer que c'était effectivement un des moyens les plus simples. 

Aussi je me demandais si des projet existait pour tester cela, car tous ce que j'ai trouvé était de la SF et je n'ai vu aucun projet de la nasa ou de l'esa. Alors qu'il pourrai être utile que le successeur de l'ISS sois pourvue d'une gravité qui permette au chercheur d'avoir une meilleurs environnement de travaille.

Doit bien il y a voir quelque chose sur le NTRS je pense....

Sinon, en attendant, sur nsf, il y en a 18 pages (in english, of course)

http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=34036.0

puis dans le forum, on a bien dut en parler dans tout les sujet sur les voyages habité vers mars...

Sur notre forum , j'ai relevé:
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/t10264-creation-d-une-gravite-artificielle-pour-une-mission-sur-mars
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/t5791-systemes-de-gravite-artificielle
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/t961-gravite-artificiel-tres-artificiel
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/t764-qu-est-ce-qui-les-arrete

http://www.forum-conquete-spatiale.fr/t977-amenagement-des-stations-orbitales

Mais cette liste est loin d'être exhaustive !

Argyre en parle tout le temps pour son truc vers Mars, avec deux capsules reliées par le nez par un long câble tendu par la force centrifuge, et tournant ainsi l'une autour de l'autre.

Akwa a écrit:Argyre en parle tout le temps pour son truc vers Mars, avec deux capsules reliées par le nez par un long câble tendu par la force centrifuge, et tournant ainsi l'une autour de l'autre.

Ouais, d'ailleurs, c'est en train de lui faire tourner la tête !!!  :megalol:

Akwa a écrit:Argyre en parle tout le temps pour son truc vers Mars, avec deux capsules reliées par le nez par un long câble tendu par la force centrifuge, et tournant ainsi l'une autour de l'autre.

http://www.forum-conquete-spatiale.fr/t2938-les-differents-scenarios-pour-aller-sur-mars

Axiome a écrit:il pourrai être utile que le successeur de l'ISS sois pourvue d'une gravité qui permette au chercheur d'avoir une meilleurs environnement de travaille.

L'ISS (ou son hypothétique successeur) est un laboratoire où on veut tester des expériences en micro-gravité. Il ne serait pas intéressant d'avoir une gravité artificielle dans toute la station. Rien à voir avec un vaisseau spatial dasn lequel on voudrait recréer une pesanteur pour le confort (et la santé) des astronautes).

Il avait été envisagé une centrifugeuse à bord de l'ISS (pour faire des expériences avec des "gravités" pouvant être réglées) mais cela ne s'est pas fait.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Centrifuge_Accommodations_Module

Merci ça va me faire quelque truc à lire ce soir ^^

@montmein: oui je sais que le but est de tester en micro gravité, néanmoins on peux imaginer une station avec un centre fixe capable de faire ces expériences et avec des modules d'habitations qui tourneraient autour pour disposer d'une gravité normal dans laquelle on pourrai vivre plus confortablement.

Comme tu le dis "on peut imaginer" de le faire;
Mais la construction de l'ISS ... a coûté déjà un max ..... complexifier (donc envisager un prix doublé voire plus, pour une autre station en LEO) me parait peu crédible.

Pour les voyages habités longs, qui restent une gageure pour le moment, ce serait par contre, peut-être une contrainte incontournable ?

Mais cela restera dans les cartons, si comme cela semble se préciser, l'objectif d'exploration/exploitation se refocalise sur la Lune à défaut d'avoir la capacité de faire autre chose pour au moins quelques décennies.

Comme toujours les budgets sont les seul limites... mais c'est vrai que la station à déjà coûté beaucoup. Néanmoins avec le temps les coût pour envoyer des objets dans l'espace baissent, donc le remplaçant de l'ISS coûtera moins cher (même si j'imagine qu'il n'est pas prés d'arriver).
Par contre j'ai souvent rencontré l'abréviation LEO hier soir mais je ne sais toujours pas ce que cela veux dire, quelqu'un peu m'éclairer ?

Autrement j'ai également vu qu'un des problèmes d'un vaisseaux utilisant deux modules attaché à un câble et utilisant la force centrifuge pour créer une gravité artificiel était les phase d'accélération et de décélération durant lesquels les modules ne peuvent pas tourner.
Mais ne serai-t-il pas possible de justement utiliser ses phases là pour créer une gravité artificielle ? cette fois non plus grâce à la force centrifuge mais grâce à la poussé des moteurs.

Axiome a écrit:Mais ne serai-t-il pas possible de justement utiliser ses phases là pour créer une gravité artificielle ? cette fois non plus grâce à la force centrifuge mais grâce à la poussé des moteurs.

LEO = Low Earth Orbit = orbite basse, vers 300-400 km d'altitude

Pour ce qui est d'une accélération continue grâce aux moteurs, les calculs montrent qu'il faut une quantité d'ergols gigantesque pour garder une accélération proche de 1g pendant une longue période de temps. On peut le faire, et c'est d'ailleurs proposé dans les scénarios avec propulsion ionique mais avec une toute petite accélération, insuffisante pour jouer le rôle de gravité artificielle.

A+,
Argyre

Argyre a écrit:LEO = Low Earth Orbit = orbite basse, vers 300-400 km d'altitude

De manière générale, ce qu'on appelle LEO est plus étendu et va jusqu'à 2000km.

Bonjour, 

Je planche ces derniers jours sur une histoire s-f dans laquelle un vaisseau intersidéral contient un cylindre d'habitation rotatif de 150 kms de long par 25 kms de rayon (donc 50 kms d'une face à l'autre). La vitesse de rotation (laquelle?) de cette coque engendre une force centrifuge de 1g à sa surface intérieure.

Les questions que je me pose, et que que je vous présente, concerne ces derniers aspects de la question: 

1) un individu se déplaçant au sol ressentirait-t-il l'effet de Coriolis et de quelle façon ?

2) Dans le cadre de ces dimensions, l'effet 1g se maintiendrait-il sur toute la taille de l'individu ou sinon à partir de quelle hauteur du sol ? Est-ce que c'est tout le corps qui ressentirait l'effet 1g, ou si l'effet se réduirait au niveau des hanches, du torse ou de la tête par exemple ? Auquel cas, l'ajout de poids (comme les plombs des plongeurs) à un niveau ou l'autre du corps (ou du vêtement) permettraient-ils de "tricher" sur le manque à gagner d'effet de pesanteur en "rajoutant" une masse plus grande "projetée" vers le sol ? 

3) L'atmosphère respirable subirait-il l'effet centrifuge et jusqu'à quel point ? Jusqu'à quelle altitude ?

4) Et si l'effet de pesanteur se réduit en altitude (laquelle ?), est-il possible d'imaginer un moyen de déplacement des individus unique et particulier, genre, en "sautant" (ou se propulsant d'une manière ou d'une autre) jusqu'à une certaine altitude (laquelle ?), l'individu se "libère" de la force centrifuge et atteint une  zone de gradient à pesanteur "nulle" lui permettant de "voler" grâce à des micros-propulseurs sur son vêtement?

5) Une accélération croissante du vaisseau (proche de celle de la lumière pourquoi pas ?) affecterait-elle l'effet 1g au sol ? De quelle manière et en suivant quelle équation mathématique ? L'accélération projetterait-elle la matière "vers l'arrière" du cylindre au lieu de respecter l'effet centrifuge 1 g de la coque rotative ? Ou du moins de quelle manière l'effet de l'un affecterait-elle l'effet de l'autre ?

Ce sont pour l'heure les quelques interrogations qui m'accompagnent pour respecter l'aspect "réaliste" d'un tel concept d'ingénierie astronautique. Je laisse à vos spéculations, réflexions et autres fabulations l'espace de s'exprimer et/ou de délirer sur le thème.

Bonjour Normand Calvé,

Pour mémoire, l"accélération centrifuge d'un objet posé sur une roue en rotation est égale à R x w² avec R le rayon et w la vitesse de rotation en radian par seconde.
Dans notre cas, G = 9.81 m / s², R = 25 000 m et on cherche w ou N en tours / minute qui est égale à w / 2 / Pi * 60
Du coup N = racine (G / R) / 2 / Pi *60.
Application numérique : N = racine( 9,81 / 25 000) / (2 x Pi) * 60 = 0,189 tour par minute.

La taille d'un homme, est de moins de 2 m, devant 25 000 m, la force de Coriolis doit être imperceptible.

Pour la pression atmosphérique, il doit surement y avoir une différence entre le centre et la périphérie du cylindre mais je doit chercher comment calculer tout ça.

A+

Xavier

Merci Xavier, j'apprécie l'info.

La question de la météorologie interne du cylindre m'intéresse beaucoup pour extrapoler sur les effets au sol et en altitude; question d'agriculture et de précipitations, de transports aériens aussi. J'imagine l'apport d'eau et d'air respirable via des injecteurs de vapeurs en aérosols situés aux bases d'extrémités du cylindre. Avec quelle efficacité et de quelle manière cet échange serait effectué de façon relativement semblable à la Terre reste à étudier plus à fond.

Pour référence, le mont Everest atteint 8,800m. La stratosphère commence à 10,000m. Les Boeing volent à 13,000m. Les ballons-sondes atteignent le 25,000m correspondant au centre axial du cylindre, là où j'imagine aussi une grande "tige d'énergie" traversant la coque d'une extrémité à l'autre, apportant la luminosité et les rayonnements "solaires" propres à soutenir la vie.

À suivre...

Bonjour
Sujet intéressant .
La "force de Coriolis" ça n'existe pas , c'est simplement  :cheers:  une prise en compte de l'inertie due au déplacement , ici, circulaire autour d'un axe ( je n'ai pas trop compris ce point ) . 
Après , tout ceci est dynamique, meme a accélération constante, donc le modèle statique est assez faux dès qu'il y a des fluides, donc de la convection, des micro tourbillons etc . Donc système d'equa diff ou tenseurs et approximations avec de gros, gros ordinateurs . 
Un cylindre de cette taille poserait des problemes de contraintes gravitationnelles ( la SF a traité ces questions ) en plus de la taille du chantier de construction même sur la lune .  :D

J'ai un peu réfléchi au problème de la pression de l'air. Je ai extrapolé de mes connaissances théoriques de plongée.

Voici les données d'entrée sur Terre :
La pression de l'air est de 1 bar (100 000 Pascal) au niveau de la mer. Ce qui correspond au poids de la colonne d'air au dessus de nos têtes.
Un mètre cube d'air à un bar pèse environ 1 kg. Dans la pratique, on perd environ 100 mbar tous les km d'altitude (pour les premiers km)
Le problème est que l'air n'a pas une densité constante comme l'eau. A 500 mbar l'air ne pèse plus que 0,5 kg par mètre cube.
Dans les faits, on peut encore respirer (mal !) à 8400 m en haut de l'Everest. La pression est encore de 330 mbar et non de 160 mbar.

Ramené à notre cylindre, cela donnerait :
La pseudo gravité diminue avec l'altitude (distance à la périphérie) alors que sur Terre elle reste constante au début.
La diminution de pression chutera probablement moins vite. Il faut faire le calcul pour en être certain.
On souhaite une pression de l'ordre du bar au niveau de la périphérie. La pression va donc diminuer avec l'altitude.
En raison de la diminution de la gravité avec l'altitude, on pourra probablement encore respirer à 10 km.
Dans tous les cas, il faudra un scaphandre pour survivre au centre du cylindre.

Corolaire intéressant :
La pression sera pratiquement nulle dans l'axe du cylindre. Les pertes d'air seront très faible si on y pratique une ouverture.
Il n'y aura donc pas besoin de sas pour y faire entrer des vaisseaux de transports. Une simple porte suffira.

Pour finir :
Je  t'invite à lire "Rendez-vous avec Rama" d'Arthur C. Clarke ou "L'anneau monde" de Larry Niven.

En effet j'ai lu le Niven à une époque . 
Ceci n'enlève rien à l'intérêt du sujet . 
Mais rien non plus aux problèmes physiques soulevés. Des différences de gravitation peuvent casser une petite planète, plus petite que ce cylindre. 
Et , dès que dynamique il y a, les "gentilles " équations d'équilibre sont fausses. 
De plus en plus avec les variations de pression, de vitesse, de densité. 
En plus des champs magnétiques, des réactions aux déplacements , etc . 
Pas un hasard non plus si beaucoup de travaux ( récents :) 2 médailles F au moins )  portent sur les solutions approchées de tels systèmes .

bonjour à tous
 L'anneau monde de Niven est il aussi bon que Le rendez vous avec Rama de A C Clarke ?
Je n'en ai jamais entendu parler.

hector 45 a écrit:L'anneau monde de Niven est il aussi bon que Le rendez vous avec Rama de A C Clarke ?

Ce n'est pas comparable.
Clarke fait de la SF scientifiquement plausible, il s'astreint toujours à un minimum de respect de la physique.
Niven est moins rigoureux mais développe néanmoins des idées intéressantes. Ex. si la chance est héréditaire, la sélection peut accentuer ce trait.
Bref, j'aime bien les deux.

hector 45 a écrit:Je n'en ai jamais entendu parler.

Il a pourtant obtenu le prix Hugo 1971. Heureusement, cette lacune est réversible  :)

Normand Calvé a écrit:
5) Une accélération croissante du vaisseau (proche de celle de la lumière pourquoi pas ?) affecterait-elle l'effet 1g au sol ? De quelle manière et en suivant quelle équation mathématique ? L'accélération projetterait-elle la matière "vers l'arrière" du cylindre au lieu de respecter l'effet centrifuge 1 g de la coque rotative ?

Avec une accélération de 1g ta station atteindrait la vitesse de la lumière en 353
jours 16 heures 51 minutes et 24 secondes.
Le problème en accélérant ton vaisseau est que cela va y créer une gravité dans le sens opposé et donc attirer l'intérieur de ton cylindre vers l'arrête du fond du cylindre avec une force strictement proportionnelle si la rotation est en route.

C'est ce que je crains effectivement. Ce serait l'effet Tournesol sur la fusée de Tintin. Bien que je me demande si Arthur C. Clarke ne donne pas un contre-argument dans "Rendez-vous avec Rama". Je dois réserver ce livre ce soir pour le consulter. À moins que Rama n'ait pas voyager rapidement entre les étoiles ?

Il y a aussi Stephen Baxter qui dans toute son oeuvre de s-f fait référence aux technologies de force centrifuge pour les voyages spatiaux. Professeur de Physique, Baxter est probablement le plus "hard", avec Clarke, dans son approche de l'ingénierie astronautique.

hello,
Hors sujet, mais à cette liste j’ajouterais Robert L. Forward qui, pour "l'envol de la libellule" ("flight of the dragonfly"), est assez remarquable en terme de réalisme sur les techniques astronautiques, avec des réflexions intéressantes sur les voiles solaires, la limite de Roche et les effets de marées associés.


--
Patou

Normand Calvé a écrit:Les réponses suggèrent que l'accélération projetteraient les habitants vers le fond arrière du cylindre, ou du moins qu'elle forcerait une architecture interne de type "vertical" comme le Skylab ou la fusée de Tintin  par exemple. Les habitants auraient les pieds sur un plancher opposé à la direction propulsive. Dans ce cas, le concept même de structure rotative devient caduc pour l'histoire.

C'est pire que ça. Avec une longueur de 150 km et une accélération de 1g, la masse d'air va se retrouver concentrée à l'arrière du vaisseau.
On aura probablement une dizaine de bars à l'arrière et un vide assez poussé à l'avant.
En fait, il faut se dire qu'une telle structure en forme de cylindre n'est pas faite pour être déplacée, ou alors avec une accélération longitudinale très faible de 0,05 à 0,1g.

On peut  imaginer une structure interne avec des marches inclinées de quelques degrés comme ça on aura localement l'impression d'être sur une surface plate. Il y aurait un escalier ou un petit raidillon pour passer d'une surface à l'autre. Cela permettrait d'assurer une circulation naturelle de l'eau de l'avant vers l'arrière du vaisseau avec des pompes pour la ramener vers l'avant.
L'impression à bord du cylindre serait d'habiter sur le flan d'une colline.