Voyage interstellaire d'exploration avec des robots dotés d'IA

Giwa a écrit:Pour revenir au sujet de ces vaisseaux interstellaires, qui peuvent être plusieurs et former une flottille pour s’entraider et augmenter la probabilité de réussite, il devrait y avoir dans ces vaisseaux des chaloupes de débarquement ( atterrisseurs) à propulsion chimique (permettant des poussées plus fortes dans les champs de gravitation)  , par exemple à l l’hydrox (2H₂ et O₂) obtenu à partir de la glace d’eau des comètes du nuage d’Oort et stockés sous forme solide , durant le voyage sous les basses températures que peuvent prendre des réservoirs dans le milieu intersidéral.

loin du soleil , on va utiliser l’énergie nucléaire pour séparer H2 et O2 , on va perdre dans le rendement énergétique .
la question est : est ce qu'on peut faire l’atterrissage directement avec l’énergie nucléaire ?
sinon cette opération doit utiliser l’énergie solaire de l'autre étoile , si on trouve de l'eau dans des astéroïde proche de l’étoile visité .

Bon, s'élancer et voler en croisière à une fraction substantielle de c est une chose mais comment décélérer à l'approche de l'étoile cible ?

Dans son livre The Case for Space, Robert Zubrin propose d'employer des voiles magnétiques (ou Plasma Sails).

Voici ce qu'il en dit:

Robert Zubrin a écrit:However, the most interesting and important thing about these novel plasma sail systems is not their capability to speed up a spacecraft—what's important is their ability for slowing one down. A plasma sail is the ideal interstellar mission brake! No matter how fast a spaceship is going, all it has to do to stop is deploy and turn on a magsail, electric sail, or dipole drive, and drag generated against the interstellar plasma will do the rest. Just as in the case of a parachute deployed by a drag racer, the faster the ship is going, the more “wind” is felt, and the better it works. Plasma sails thus provide the missing component needed for interstellar missions using laser-pushed light sails. Alternatively, if fusion rockets (or any other type of rocket) are used to accelerate, having a plasma sail on board means that no fuel will be needed to decelerate. All of the available ∆V can be used to speed up; none is needed to slow down. As a result, the ship can perform its mission twice as fast. In starflight, deceleration is half the battle. Half the battle is already won.

Soit en français:

"Cependant, l'aspect le plus intéressant et le plus important de ces nouveaux systèmes de voiles à plasma n'est pas leur capacité à accélérer un vaisseau spatial, mais plutôt à le ralentir. Une voile à plasma est le frein idéal pour une mission interstellaire ! Quelle que soit la vitesse d'un vaisseau spatial, il lui suffit de déployer et d'allumer une voile magnétique, une voile électrique ou un moteur dipolaire pour s'arrêter, et la traînée générée contre le plasma interstellaire fera le reste. Comme dans le cas d'un parachute déployé par un coureur de dragsters, plus le vaisseau va vite, plus le "vent" se fait sentir, et mieux il fonctionne. Les voiles à plasma fournissent donc le composant manquant nécessaire aux missions interstellaires utilisant des voiles légères poussées par laser. Par ailleurs, si des fusées à fusion (ou tout autre type de fusée) sont utilisées pour accélérer, le fait d'avoir une voile à plasma sur le vaisseau permettrait de réduire les coûts à bord signifie qu'il n'y aura pas besoin de carburant pour décélérer. Tous les ∆V disponibles peuvent être utilisés pour accélérer ; aucun n'est nécessaire pour ralentir. Le vaisseau peut donc accomplir sa mission deux fois plus vite. En vol stellaire, la décélération représente la moitié de la bataille. La moitié de la bataille est déjà gagnée."

Admettons qu'il ait raison (je ne me suis pas amusé à vérifier ses calculs qu'il n'expose d'ailleurs pas dans son livre).
Dans ce cas, plus besoins de propulsif pour ralentir, mais d'une "simple" source d'énergie électrique.

De quoi radicalement simplifier l'architecture de mission.

Effectivement si on n'a besoin que d'une tension (volt), ça va, mais s'il faut du courant (ampère) ce ne sera pas gratuit ! 

L'important - comme le souligne Choros -c'est qu'avec le décélérateur à plasma , imaginé par Zubrin, plus besoin de propulsif embarqué pour ralentir dans la phase principale de décélération .
 Qu'i faille un 'peu'(c'est 'relatif') d'énergie pour établir et maintenir le champ magnétique nécessaire : indubitablement , mais on ne va pas chipoter, Astro-notes, nos centrales nucléaires à bord sont là pour çà !
En tout cas , avec quelques siècles  supplémentaires en vitesse de croisière, on pourrait grandement augmenter le volume d'exploration en al ³    et ne plus se limiter à Proxima du Centaure !   @lambda0  

PS:L’idéal serait tout de même le super statoréacteur de Bussard avec son. champ magnétique gigantesque pour collecter l’hydrogène interstellaire pouvant servir par réaction de fusion nucléaire aussi bien aussi bien à la propulsion qu’à la rétro propulsion lorsque une vitesse relativiste est atteinte A plus basse vitesse, on passerait sur des batteries de moteurs ioniques alimentées en énergie électrique au moyen d’une centrale nucléaire auxiliaire à fission

Giwa a écrit:PS:L’idéal serait tout de même le super statoréacteur de Bussard avec son. champ magnétique gigantesque pour collecter l’hydrogène interstellaire pouvant servir par réaction de fusion nucléaire aussi bien aussi bien à la propulsion qu’à la rétro propulsion lorsque une vitesse relativiste est atteinte A plus basse vitesse, on passerait sur des batteries de moteurs ioniques alimentées en énergie électrique au moyen d’une centrale nucléaire auxiliaire à fission

De mémoire, il me semble que le réacteur Bussard a été discrédité comme moyen efficace de propulsion pour deux raisons:
- La trainée générée par son collecteur magnétique annulerait les effets de l'accélération.
- La fusion proton-proton, on a pour l'instant aucune idée de comment y parvenir en dehors des conditions dantesques du cœur d'une étoile.

Choros a écrit:

Giwa a écrit:PS:L’idéal serait tout de même le super statoréacteur de Bussard avec son. champ magnétique gigantesque pour collecter l’hydrogène interstellaire pouvant servir par réaction de fusion nucléaire aussi bien aussi bien à la propulsion qu’à la rétro propulsion lorsque une vitesse relativiste est atteinte A plus basse vitesse, on passerait sur des batteries de moteurs ioniques alimentées en énergie électrique au moyen d’une centrale nucléaire auxiliaire à fission

De mémoire, il me semble que le réacteur Bussard a été discrédité comme moyen efficace de propulsion pour deux raisons:
- La trainée générée par son collecteur magnétique annulerait les effets de l'accélération.
- La fusion proton-proton, on a pour l'instant aucune idée de comment y parvenir en dehors des conditions dantesques du cœur d'une étoile.

Effectivement il y a eu beaucoup de détracteurs ! Mais on lui demandait peut-être une vitesse de croisière relativiste trop élevée pour pouvoir transporter un équipage sur des durées plus courtes où la collecte des protons du plasma s’engouffrant dans le collecteur à grande vitesse relative freiner le vaisseau sans que la réaction thermonucléaire eûtes le temps de se déclencher totalement. En réduisant la vitesse de croisière , quitte à devoir agrandir encore plus le diamètre du collecteur pour pouvoir ne pas trop trop réduire le réduire le débit massique de la collecte et en utilisant en plus de l’hydrogène solide en pastille stockée dan un réservoir à température très basse ( ce qui devient possible dans le milieu interstellaire loin du flux lumineux trop intense du Soleil ou d’autres étoiles ) Disons que ce ne serait plus un super statoréacteur,  mais un statoréacteur.
La deuxième critique est plus fondamentale…même sur Terre tant que nos fusions  nucléaires en resteront qu’à des fusions d’isotopes plus lourds de l’hydrogène tel le deutérium et le tritium

Je vous suis dans vos remarques sur ce sujet très théorique, mais j'ai toujours en surimpression imaginative l'actuelle situation de la fusion thermonucléaire "sur Terre". On n'est pas encore sorti d'affaire et pourtant, comme vous le dites, et Giwa en particulier, qui joue de cette fusion acquise pour aller de l'avant sur ce sujet.

S

Astro-notes a écrit:Je vous suis dans vos remarques sur ce sujet très théorique, mais j'ai toujours en surimpression imaginative l'actuelle situation de la fusion thermonucléaire "sur Terre". On n'est pas encore sorti d'affaire et pourtant, comme vous le dites, et Giwa en particulier, qui joue de cette fusion acquise pour aller de l'avant sur ce sujet.

@Astro-notes Ma position sur la fusion nucléaire est plus nuancée. 
Certes les fusions nucléaires seront acquises certainement, mais qu’en sera-t-il de la fusion la plus simple des protons et  d’autres isotopes plus lourds de l’élément hydrogène comme le deutérium et le tritium que seuls on aborde concrètement actuellement ? Le seul confinement qui marche bien actuellement pour la fusion des protons est le confinement gravitationnel des protons au cœur des étoiles….et encore de temps en temps, çà finit en explosion dans les super novae ! 
C’est pourquoi je prends quelques roues de secours en augmentant la durée du parcours interstellaire en utilisant la fission nucléaire en appoint ou même en source principale d’énergie.
A ce sujet , nous n’avons aucune bombe nucléaire purement à fusion….il y a toujours des amorces à fission .
Et à savoir ce que l’on met vraiment dans la partie dite à hydrogène en isotopes ? Est-ce simplement de l’hydrogène naturel ou un mélange plus enrichi en certains isotopes ? Pourquoi on continue à se casser la tête ou le super calculateur avec des essais nucléaires qui n’en finissent pas
maintenant avec des faisceaux laser croisés pour contourner l’interdiction des essais atmosphériques ou sous-terrains ? 
Mais la curiosité est un vilain défaut 

Pile poil dans le sujet, voilà un livre édité en février 2023 chez Odile Jacob sous le titre [Voyage de la Terre aux confins de l'Univers]avec pour auteur un astrophysicien : François Hammer, 295 pages, richement illustré. Passons sur le premier quart du livre qui nous fait avancer jusqu'à la ceinture de Kuiper, puis de là on s'avance hors du système solaire, les plus proches étoiles, puis notre galaxie, puis encore et encore plus loin en alimentant ce voyage de données les plus récentes issues des observatoire les plus "up to date" sans oublier les plus modestes, voire très modestes, soutenus (boostés) par les traitements numériques voilà de quoi méditer comme vous le faites ici sur ce fil. Un régal que je vous recommande. 

Oui, je te réponds Giwa ; je te suis très bien entre fusion et fusion

Astro-notes a écrit:Oui, je te réponds Giwa ; je te suis très bien entre fusion et fusion

N’oublions pas la fission…même si c’est plus rétro! 

PS:…c’est vrai aussi comme il y a fusion et fusion, il existe plein de fission et fission ,etcétéra….comme par exemple la filière Thorium….ou le Plutonium…mais ce n’est plus dans l’air du Temps 
 Mais sur plusieurs siècles, il faudra bien ne plus considérer le Plutonium comme un déchet satanique de l’uranium 235 mais l’utiliser à son tour dans notre vaisseau interstellaire robotique 

On peut aussi envisager de se passer de la fusion/fission pour le système propulsif.
Reprenons la proposition de Zubrin: on a une solution pour la décélération avec la voile magnétique.
Pour l'accélération, pourquoi ne pas reprendre l'idée de propulsion par laser sur une voile telle que voudrait la pratiquer Breakthrough Starshot.
Mais une version sous stéroïde, dont la la source d'énergie et les lasers ne seraient pas sur Terre mais dans l'espace.
Là où il n'y a pas vraiment de limite de taille pour mettre en place des panneaux solaires démesurés.

Accélération et décélération serait réalisées par des systèmes de propulsion sans fluide propulsif à expulser.
Soit un gain de masse appréciable pour l'ensemble du vaisseau tout en pouvant atteindre une fraction importante de c.

Choros a écrit:On peut aussi envisager de se passer de la fusion/fission pour le système propulsif.
Reprenons la proposition de Zubrin: on a une solution pour la décélération avec la voile magnétique.
Pour l'accélération, pourquoi ne pas reprendre l'idée de propulsion par laser sur une voile telle que voudrait la pratiquer Breakthrough Starshot.
Mais une version sous stéroïde, dont la la source d'énergie et les lasers ne seraient pas sur Terre mais dans l'espace.
Là où il n'y a pas vraiment de limite de taille pour mettre en place des panneaux solaires démesurés.

Accélération et décélération serait réalisées par des systèmes de propulsion sans fluide propulsif à expulser.
Soit un gain de masse appréciable pour l'ensemble du vaisseau tout en pouvant atteindre une fraction importante de c.

Effectivement ce concept permettrait de réduire l’incertitude sur les possibilités technologiques que nous offrira le futur. On reprendrait des technologies qui existent déjà en les perfectionnant seulement le plus possible 
Les panneaux solaires gigantesques resteraient en orbite solaire alimentant des lasers qui braqueraient leurs  flux lumineux les moins divergents possibles sur le réflecteur du voilier photonique. Pour la fréquence de la lumière des lasers,il faudrait choisir la fréquence la plus élevée possible que le réflecteur puisse réfléchir pratiquement totalement pour éviter sa fusion et conserver des faisceaux laser les plus convergents .
Toutefois il faudrait au moins conserver une centrale nucléaire à bord pour fournir l’énergie nécessaire pour l’intendance du vaisseau ainsi que pour un moteur plasmique pour effectuer des inflexions de trajectoire nécessaires pour le guidage et éviter certains astéroïdes pouvant heurter le vaisseau. Ce moteur plasmique pourrait être un VASIMR …et n’oublions pas nos chaloupes de débarquement car après un voyage de plusieurs siècles, ce n’est pas juste pour passer à côté de notre exoplanètes cible  
On serait dans le gigantesque…mais pas dans l’impossible.

Pour reprendre ce sujet ,il faut tout de même se poser la question des buts d’une exploration interstellaire au moyen de robots … si ce n’est pas pour se donner une possibilité d’intervention sur place …sinon la construction d’hyper- télescopes suffiront !
Évidemment parmi ces buts, ils nous vient à l’esprit en tant qu’humain, l’extension de notre propre espèce au delà du système solaire et non seulement de robots ! Cela nous raccorde sur un sujet que nous avons aussi commencé :
https://www.forum-conquete-spatiale.fr/t24073-bio-formation-dune-exoplanetes-et-transfert-detres-biologiques-a-laide-de-robots-et-de-lia
Donc ces missions d’exploration peuvent être suivies de mission robotiques de construction de biosphères sur des mondes extraterrestres avant l’installation finale des humains.
Toutefois vu la durée sur plusieurs siècles de ces vols interstellaires, on ne peut attendre l’achèvement de chaque mission avant d’entamer la suivante, mais seulement un délai raisonnable entre chacune pour faire des modifications qui peuvent être nécessaires pour les missions suivantes en fonction des résultats des premières missions.