Durée de vie d'une sonde spatiale

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Message le Mer 1 Mai 2019 - 10:35


Bonjour , est ce qu'une sonde spatiale peut fonctionner pendant un siècle par exemple ?
donc c'est quoi la longévité des circuits électroniques , des batteries , des moteurs de la sonde ?
c'est quoi le point faible de la sonde spatiale au niveau de la longévité ?
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Message le Mer 1 Mai 2019 - 11:42


Je commence avec les batteries Lithium 
 http://roulezelectrique.com/duree-de-vie-des-batteries-au-lithium-maximale-au-quebec/
Citation : 
Ces systèmes de gestion thermique vont permettre d’avoir des batteries qui ont conservé plus de 80% de leur capacité initiale après 10ans, 
Fin de citation .
Donc après 10 ans , la batterie perd 20 % de capacité  et devient 80 % de la capacité initiale , 
Je ne sais pas ce qui va arriver après un siècle .
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Message le Mer 1 Mai 2019 - 11:52


Voyager 2 a quitté la Terre il y a plus de 40 ans, et devrait encore fonctionner quelques années.
Le facteur limitant parait être le générateur électrique, même si le plutonium-238 a une demi-vie assez longue, les performances du thermocouple se dégradent.
Disons que dans les années 70, on savait déjà construire des sondes capables de fonctionner 50 ans.
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Message le Mer 1 Mai 2019 - 12:03


Comme @lambda0, je pense que comme référence pour la durée de vie des sondes spatiales, les missions Voyager constituent LA référence. Ensuite cela met aussi bien en évidence que le paramètre de durée de vie ne peut se suffire à lui-même. En fonction de l'orbite / trajectoire de la sonde, et je pense à son éclairement par le soleil, on va avoir des exigences et des comportements bien différents. Rappelons nous du cliché "Pale blue dot" de Voyager. Peut-être une des plus inspirantes photo au monde...
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Message le Mer 1 Mai 2019 - 14:25

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Durée de vie d'une sonde spatiale  Empty Re: Durée de vie d'une sonde spatiale

Message le Mer 1 Mai 2019 - 15:31


@lambda0 a écrit:
Le facteur limitant parait être le générateur électrique, même si le plutonium-238 a une demi-vie assez longue, les performances du thermocouple se dégradent.


Je vois qu'on n'a pas besoin de batteries , 
https://www.futura-sciences.com/sciences/dossiers/astronautique-new-horizons-11-kg-plutonium-comprendre-pluton-603/page/4/
Citation :
Environ 11 kg de bioxyde de plutonium fournis par le Département de l'Énergie américain ont été embarqués à bord de New Horizons et assureront une puissance de départ de 213 watts sous 30 volts en courant continu , qui sera directement utilisée car la sonde n'embarque pas d'accumulateurs. Cette puissance décroîtra lentement (environ 3,5 watts par année), et 190 watts sont encore disponibles au moment du survol de Pluton par New Horizons en 2015. Si le niveau énergétique est trop bas, lordinateur de bord programmera un fonctionnement alterné des instruments de bord afin d'amoindrir la consommation électrique.
Fin de citation 
Donc au départ la sonde New Horizon a 213 watt d'électricité  qui décroît 3,5 watts chaque année,  donc peut être qu'après 70 ans fois 3,5 watts la décroissance  de l'énergie va atteindre 210 w et la sonde va tomber en panne sèche.
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Message le Mer 1 Mai 2019 - 18:16

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Message le Mer 1 Mai 2019 - 20:39


@katalpa a écrit:60x3,5watts= 210 watts, donc la sonde devrait tenir durant 60 ans. 



le problème c'est aussi la décroissance de l'energie émise pendant cette période .
https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Plutonium_238
citation :
Le plutonium 238 donne de l'uranium 234 par désintégration α avec une énergie de désintégration de 5,593 MeV, une puissance spécifique d'environ 567 W/kg et une période radioactive de 87,75 ans :
fin de citation .
donc ce Plutonium 238 est l'élément le plus utilisé dans les sondes spatiales , mais donne seulement une énergie décroissante pendant sa période de 87 ans . 
je cherche une source d'énergie qui n'a pas ce problème de décroissance de l'énergie émise .

j'ai un problème avec les couleurs , si un moderateur veut regler ce problème , merci .
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Les plus jeunes d'entres vous vont se reposer la question dans 40 ans environ. Peut-être aurez-vous des sujets de discussion sur le New FCS plus palpitants !  :blbl:
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on peut attendre la réussite de la fusion nucléaire pour utiliser l'hydrogène du vide spatial https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Collecteur_Bussard
ou encore faire le plein d'Helium 3 dans une station proche de la lune .
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Message le Ven 3 Mai 2019 - 10:39

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Durée de vie d'une sonde spatiale  Empty Re: Durée de vie d'une sonde spatiale

Message le Ven 3 Mai 2019 - 11:22


le nucléaire (plus précisément la désintégration isotopique)  était aussi utilisé bien plus prés de chez nous pour prolonger la durée de vie des sonde. pendant les missions apollo c'est un RTG qui alimenté les expériences laissé sur place et les rover lunohkod utiliser une sources isotopique pour maintenir sa température interne.

c'est la solution la plus simple pour affronté les nuits lunaire (15j) sans ça il faudrait ponctionné une partie de l’énergie des panneau solaire pour rechargé des batteries (lourds) qui alimenterait des résistance en continu, se qui multiplie le poids, les équipements et donc les risque de défaillance de l'un d'entre eu qui entraînerait une chute de température nocturne et une perte de la sonde. pour la cas de lunokhod, il y a juste a posé une capsule de 11kg de plutonium dans le rover et hop c'est partie pour un marathon (enfin presque , 39km).
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Message le Ven 3 Mai 2019 - 12:20


Il me semble que le Lunokhod utilisait plutôt du polonium-210, qui convient bien pour des missions courtes (demi-vie: 138 jours).
Par contre, avec une demi-vie de 432 ans, l'americium-241 pourrait fournir de l'énergie pendant des siècles tout en gardant une densité de puissance intéressante.
Après, est-ce qu'une sonde voyageant pendant des siècles est vraiment utile, mais c'est un autre sujet...
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@lambda0 a écrit:
Par contre, avec une demi-vie de 432 ans, l'americium-241 pourrait fournir de l'énergie pendant des siècles tout en gardant une densité de puissance intéressante.
Après, est-ce qu'une sonde voyageant pendant des siècles est vraiment utile, mais c'est un autre sujet...         

 

D'après wikipedia
 https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Américium_241

Citation :
L'américium 241 a cependant une densité d'énergie de l'ordre du quart de celle du plutonium 238, il fournit une puissance spécifique initiale d'environ 115 W/kg pour l'isotope pur (soit 17,8 % de celle du 238Pu) ramenée à 101 W/kg sous forme de dioxyde d'américium 241. De plus, son spectre énergétique génère davantage de rayons γ, principalement à 59,54 keV, de sorte qu'un blindage d'au moins 20 mm de plombest nécessaire pour ramener à 100 µSv/h la dose équivalente reçue d'une source d'un kilowatt située à un mètre : c'est davantage que le plutonium 238, qui ne requiert qu'environ 2,5 mm de plomb dans ces conditions, mais moins que tous les autres radioisotopesenvisageables pour ce type d'applications[3].
Fin de citation .
Je vois deux inconvénients :
- la puisance emise 115 w/kg est le quart de celle de plutonium 238 , 
- les rayons gama emises ont besoin d'un blindage d'un épaisseur de plus que 20 mm .
Et pour l'utilité  de la longue durée,  je pense que pour explorer d'autres  étoiles et leurs planètes, 
les sondes spatiales restent les moins chères, et vont avoir des durées de voyage qui dépassent 1 siècle  ou 2 siècles. 
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Durée de vie d'une sonde spatiale  Empty Re: Durée de vie d'une sonde spatiale

Message le Dim 5 Mai 2019 - 14:41


il y a aussi une durée de vie pour les thermocouples 
http://www.laradioactivite.com/site/pages/RTG_spatial_Pu238.htm
Citation :
Voyager I pouvait encore transmettre des données grâce à l'inépuisable énergie du plutonium-238 disponible à bord. La sonde devrait devenir muette d'ici quelques années en raison de la durée de vie des thermocouples. Les thermocouplesDurée de vie d'une sonde spatiale  Note qui convertissent en électricité la chaleur des désintégrations radioactives radioactives sont fiables et durent longtemps, mais leur durée de vie est limitée Leurs rendements médiocres qui ne dépassent jamais 10 % et se situent généralement entre 3 et 7%. Les recherches sur les technologies visant à améliorer ces performances pour diminuer le poids du générateur et réduire les coûts de lancement, n’ont pas encore abouti.
Fin de Citation .
donc je dois chercher aussi la durée de vie de ces thermocouples .
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