Re: VASIMR - Le moteur plasmique

**lambda0** Messages : 4879 Inscrit le : 22/09/2005

Quelques images de la nouvelle chambre de test destinée au VX-200...

Houston, TX. USA. Ad Astra Rocket Company completed yesterday the last plasma test at its Houston laboratory located within the Sonny Carter Training Facility of the NASA Johson Space Center.
The historic milestone signals the transition to a much larger and more advanced test facility being readied a few miles southwest of the present site. Preliminary performance data from yesterdays's tests continue to validate predicted values.
...

http://www.adastrarocket.com/AdAstraPressRelease100207.pdf

Une petite cérémonie à laquelle assistait John Young saluait l'événement.

Quelques photos et vidéos d'un test du VX-100 et de l'arrivée de la chambre d'essai :
http://www.nasawatch.com/archives/2007/10/vasimir_update.html#more

Une interview de Chang-Diaz disponible ici :
http://www.adastrarocket.com/CW102spacefinal.pdf
http://www.adastrarocket.com/News.html

lambda0 a écrit:Une interview de Chang-Diaz disponible ici :
http://www.adastrarocket.com/CW102spacefinal.pdf
http://www.adastrarocket.com/News.html

J'ai trouvé sur leur site ce papier sur un véhicule de transfert lunaire utilisant un VASIMR à Argon qui est assez intéressant :
Projected Lunar Cargo Capabilities of High-Power

Je crois bien que VASIMR a atteint une maturité suffisante pour qu'un test en orbite soit nécessaire afin de prolonger la R&D sur le sujet.

Henri a écrit:
J'ai trouvé sur leur site ce papier sur un véhicule de transfert lunaire utilisant un VASIMR à Argon qui est assez intéressant :
Projected Lunar Cargo Capabilities of High-Power

Intéressant. Accessoirement, il me semble que la production annuelle de Xénon est de quelques dizaines de tonnes, ce qui exclut de tout façon son utilisation ici. L'argon est un bon compromis. Sinon, le Vasimr doit pouvoir aussi fonctionner avec d'autres éléments, même éventuellement stockables sous forme solide (lithium), avec peut-être un rendement un peu moins bon.

Henri a écrit:Je crois bien que VASIMR a atteint une maturité suffisante pour qu'un test en orbite soit nécessaire afin de prolonger la R&D sur le sujet.

Chang-Diaz propose un test sur l'ISS vers 2011, avec le VF-200.
Ensuite, l'utilisation pour acheminer du frêt sur Terre-Lune me semble une excellente application pour éprouver le système à un niveau de puissance supérieur aux sondes.

A+

Au sujet de l'alimentation électrique de VASIMR, ça nécessite de sacrés surfaces de panneaux photovoltaïques. Pour rehausser l'orbite de l'ISS, l'actuelle voilure de cette dernière ne sera pas inutile si un petit VASIMR était utilisé à cet usage.
Dans le cas d'un véhicule de transfert lunaire, même si question masse, le générateur photovoltaïques est dans les clous de la future ARES-V, il n'est pas sûr que les techniques acuelles de pliage de ces panneaux leur permettent de tenir sous la coiffe du lanceur, il est question de MW ici... et en plus il faut une importante puissance électrique par unité de masse, pas très compatible avec les dispositifs de déployements actuels... à mon avis un assemblage en orbite de la voilure photovoltaïque sera nécessaire...

Henri a écrit:... à mon avis un assemblage en orbite de la voilure photovoltaïque sera nécessaire...

Ce serait un peu dommage, et risque de compromettre l'intérêt économique de l'opération, à moins que le surcoût ne s'amortisse sur le nombre d'aller-retours. On peut aussi travailler à puissance plus faible si celà permet d'éviter un assemblage, 500 kW par exemple, au prix d'un allongement du temps de vol.
Mais il est certain qu'on a besoin de faire quelques progrès dans le déploiement de grandes centrales solaires (sans que ça se déchire de façon intempestive...). Et sur un tel système, il faut de toute façon que tout soit automatique, je ne pense pas qu'on puisse se permettre une intervention humaine dans l'espace sans réduire à néant l'intérêt économique (pour ce transbordeur Terre-Lune).
Sinon, pour la suite, 3 kg/kW pour une centrale solaire, ça devient très intéressant pour des missions habitées rapides Terre-Mars et compétitif par rapport au nucléaire. Surtout que cette valeur semble encore pouvoir descendre à 2 kg/kW à court terme. (et il y a encore les panneaux souples en films minces dont on a déjà parlé, qui réduiraient encore cette masse).
VASIMR+centrale solaire est une combinaison qui semble assez prometteuse (et évite toutes les complications associées à l'énergie nucléaire).

Henri a écrit:
lambda0 a écrit:Une interview de Chang-Diaz disponible ici :
http://www.adastrarocket.com/CW102spacefinal.pdf
http://www.adastrarocket.com/News.html
J'ai trouvé sur leur site ce papier sur un véhicule de transfert lunaire utilisant un VASIMR à Argon qui est assez intéressant :
Projected Lunar Cargo Capabilities of High-Power

Effectivement ce projet est très intéressant et c'est bien que le photovoltaïque puisse devenir une source d'énergie à meilleure énergie massique en W/kg comme çà ,on restera écologiquement correct ;)
Quelques éclaircissements à propos du texte:
Que signifie l'abréviation mT? Metric Ton, je suppose ?
Sinon, des milli tonnes, ce sont des kilogrammes. Bon les tonnes métriques, pourquoi ne pas les noter Mg soit des méga grammes, çà éviterait toute confusion.
D'autre part, les CDV vides on ne pourra pas éternellement les abandonner en orbite lunaire même si à la longue de telles orbites ne sont pas stables et que ces CDV finiront par percuter le sol. Même si la probabilité est faible qu'ils tombent sur la tête des futurs sélénautes autant moyennant un faible impulsion bien dirigée les faire percuter une "décharge " lunaire.

mt (ou mT) = metric ton (1000 kg), t tout court peut signifier "short ton" américaine (907 kg) ou "long ton" anglaise (1016 kg)...
http://en.wikipedia.org/wiki/Tonne
Certains auteurs utilisent l'abréviation Mt ou MT au lieu de mt ou mT qui est préférable vu que M signifie mega et même si m signifie milli, mt ne sera jamais interprété comme millitonne puisque c'est un kg...

Pour les réservoirs vides des CDV, je crois me rappeler que les caractéristiques des mascons lunaires sont suffisamment connues pour prédire le point d’impact à partir de la connaissance des paramètres orbitaux initiaux.

Pour l'énergie photovoltaïque, quand il est question de voyage vers Mars, ne pas oublier que le flux solaire décroit pas mal au niveau de l'orbite de Mars par rapport à l'orbite de la Terre. Les panneaux souples en films minces seront donc nécessaires pour Mars (et seront peut être le basculement technologique qui rendra rentables les centrales solaires orbitales de puissance)
Conseil, jettez un coup d'oeil sur le dernier lien de la phrase précédente... ;)

Henri a écrit:
...
Les panneaux souples en films minces seront donc nécessaires pour Mars (et seront peut être le basculement technologique qui rendra rentables les centrales solaires orbitales de puissance)
Conseil, jettez un coup d'oeil sur le dernier lien de la phrase précédente... ;)

Déjà référencé ici :
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/autres-f21/centrales-solaires-orbitales-t4235.htm

Henri a écrit:mt (ou mT) = metric ton (1000 kg), t tout court peut signifier "short ton" américaine (907 kg) ou "long ton" anglaise (1016 kg)...
http://en.wikipedia.org/wiki/Tonne
Certains auteurs utilisent l'abréviation Mt ou MT au lieu de mt ou mT qui est préférable vu que M signifie mega et même si m signifie milli, mt ne sera jamais interprété comme millitonne puisque c'est un kg...

Pour les réservoirs vides des CDV, je crois me rappeler que les caractéristiques des mascons lunaires sont suffisamment connues pour prédire le point d’impact à partir de la connaissance des paramètres orbitaux initiaux.

Pour l'énergie photovoltaïque, quand il est question de voyage vers Mars, ne pas oublier que le flux solaire décroit pas mal au niveau de l'orbite de Mars par rapport à l'orbite de la Terre. Les panneaux souples en films minces seront donc nécessaires pour Mars (et seront peut être le basculement technologique qui rendra rentables les centrales solaires orbitales de puissance)
Conseil, jettez un coup d'oeil sur le dernier lien de la phrase précédente... ;)

Merci pour vos précisions.
OK pour mt ...car mT pourrait signifier milli teslas ...mais bon avec le contexte tout de même ! :roll:
Effectivement avec des vols de routine et si on adopte toujours les mêmes trajectoires on finira par savoir sans imprévu le point d'impact lunaire en fonction des caractéristiques des mascons: il suffira de planter sur la Lune des panneaux " No Selenaut's Land" ;)

Soyons confiant jusqu'à l'orbite de Mars avec les progrès encore possibles sur les panneaux solaires, on devrait finir par arriver jusqu'à Mars; surtout que l'on peut moduler l'impulsion du Vasimr: forte impulsion au voisinage de la Terre quand le flux lumineux solaire est le plus important et moindre au voisinage de Mars.

giwa a écrit:
...
Soyons confiant jusqu'à l'orbite de Mars avec les progrès encore possibles sur les panneaux solaires, on devrait finir par arriver jusqu'à Mars; surtout que l'on peut moduler l'impulsion du Vasimr: forte impulsion au voisinage de la Terre quand le flux lumineux solaire est le plus important et moindre au voisinage de Mars.

Avec une puissance électrique de 10 à 20 MW, la trajectoire d'opposition passant par Vénus permettrait des missions courtes, et il me semble que ce cas de figure est plutôt avantageux pour le solaire-électrique : on dispose de plus de puissance électrique qu'au niveau de la Terre pendant une fraction importante du voyage, et le Vasimr peut s'y adapter (ce serait moins évident avec des propulsions électriques à Isp fixe).
A confirmer par une analyse de mission un peu détaillée.

A+

lambda0 a écrit:
giwa a écrit:
...
Soyons confiant jusqu'à l'orbite de Mars avec les progrès encore possibles sur les panneaux solaires, on devrait finir par arriver jusqu'à Mars; surtout que l'on peut moduler l'impulsion du Vasimr: forte impulsion au voisinage de la Terre quand le flux lumineux solaire est le plus important et moindre au voisinage de Mars.
Avec une puissance électrique de 10 à 20 MW, la trajectoire d'opposition passant par Vénus permettrait des missions courtes, et il me semble que ce cas de figure est plutôt avantageux pour le solaire-électrique : on dispose de plus de puissance électrique qu'au niveau de la Terre pendant une fraction importante du voyage, et le Vasimr peut s'y adapter (ce serait moins évident avec des propulsions électriques à Isp fixe).
A confirmer par une analyse de mission un peu détaillée.
A+

Effectivement c'est une possibilité à envisager : se rapprocher du soleil pour prendre une bonne dose d'énergie solaire et prendre un bon élan en profitant en passant d'un effet de fronde gravitationnelle de Vénus.
Une idée un peu analogue avait été discutée sur le sujet: Poussée radiale Mer 28 Juin - 0:20

http://www.forum-conquete-spatiale.fr/physique-et-mecanique-spatiale-f19/orientation-de-la-poussee-des-moteurs-sur-orbite-t875.htm

Ad Astra Rocket company and NASA sign second collaborative agreement relating to the VASIMR engine...
http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=24243
http://www.adastrarocket.com/AdAstraPressRelease121007.pdf

http://www.adastrarocket.com/News.html
http://minilien.com/?ih6c76HyJ6
(Press release 040308, fichier pdf)

Dans un rapport interne présenté à ses investisseurs en février, Ad Astra Rocket a confirmé la réalisation de tous ses objectifs de 2007 et présenté un nouveau planning de test du prototype VX-200 en cours de développement à Houston.
...
Le 17 décembre 2007, Ad Astra a également emmenagé dans son nouveau laboratoire de recherche de 2000 m² à Houston. D'importants aménagements ont également été réalisés au laboratoire du Costa-Rica, dont un atelier de fabrication de précision et une nouvelle source RF de 13 kW, 10 fois plus puissante que la précédente. En plus de la fabrication des éléments du VX-200, Ad Astra Costa Rica prendra en charge le développement de la gestion thermique du Vasimr.
Les tests d'intégration du prototype VX-200 sont actuellement en cours à Houston et se prolongeront jusqu'à la fin 2008.
L'intégrité du vide du 1er étage du moteur a été testé avec succès, ainsi que l'alimentation en propulsif.
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Un premier test d'allumage du prototype a été reporté au 2ème trimestre 2008 afin de permettre à Scientific Magnetics, Culham, de terminer la certification du système supraconducteur.
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Au cours de la conception et l'intégration du VX-100 et VX-200, Ad Astra a proposé de nouveaux brevets relatifs à la production de jets de plasma à grande vitesse, ainsi que sur la gestion thermique.
...

Je me demande d'où ils trouvent leurs financements, car je ne vois pas de possibilités à court où moyens terme de retour sur investissement, sauf si la NASA ou une autre agence spatiale passait de grosses commandes à Ad Astra Rocket company dans un futur proche.
Sinon, le quid des caractéristiques précises du VX-200 ? (poussée, Isp, consommation énergétique...)

Henri a écrit:Je me demande d'où ils trouvent leurs financements, car je ne vois pas de possibilités à court où moyens terme de retour sur investissement, sauf si la NASA ou une autre agence spatiale passait de grosses commandes à Ad Astra Rocket company dans un futur proche.
Sinon, le quid des caractéristiques précises du VX-200 ? (poussée, Isp, consommation énergétique...)

Ce sont des sources assez variées : l'Etat du Costa-Rica (ça crée des emplois sur place, et ça doit être aussi un peu une opération de prestige), des petits financements de compagnies privées comme Excalibur Corp.. Il doit y en avoir aussi un peu du JPL.
Entre Ad Astra Rocket, quelques chercheurs/thésards dans des laboratoires universitaires, je pense qu'il y a quand même une cinquantaine de personnes qui travaillent sur le VASIMR (voir les diverses photos de groupe, les noms différents sur les articles techniques, etc.). En comptant 150000-200000$ par personne, il faut quand même quelques millions de dollars par an pour financer tout ça rien qu'en frais de fonctionnement, sans compter les investissements.

Isp : sur le VX-100, les vitesses d'éjection obtenues sont supérieures à 100 km/s
Consommation : le rendement reste encore un peu faible, de l'ordre de 100 eV par ionisation sur de l'hydrogène

EDIT:
Vérification faites, Chang-Diaz recevait aussi un financement NASA sur 2006-2008.
http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=18828
NASA will collaborate with Ad Astra, continuing some funding of the project for the next two years, to ensure a smooth transition.

R = (½mv²) / 100 eV
Avec les bonnes valeurs de e (1,6 E-19 C), de V (100V), de m (~1 uma pour H, cad 1,67 E-27 kg) et pour un v=1 E5 m/s, j'arrive à un rendement de :
1,67/3,2 ≈ 52% ce qui me parait honorable...
Maintenant, 100 km/s ca nous plafonne l'Isp à 10_000s, mais autant que je me rappelle VASIMR pouvait monter à 30_000s.

Cette valeur de 100 eV était donnée dans un "press release" et j'avais compris qu'il s'agissait de l'étage d'ionisation (donc sans l'accélération).
Dans ce cas, ça ferait r =½mv²/(½mv²+100 eV) = 34%
(en supposant qu'il n'y ait pas non plus trop de pertes au niveau de l'étage d'accélération)
Je ne sais pas quelle interprétation est la bonne, et je n'ai pas de publication technique assez récente sous la main pour vérifier.
Une valeur de 34% serait un peu faible, mais pas ridicule, et très encourageante (les MPDT ne font pas beaucoup mieux).
A 50%, ce serait tout à fait comparable aux moteurs ioniques actuels.
Remarquer cependant qu'en travaillant à Isp plus faible, 5000 ou 6000 s par exemple, ce rendement s'effondre (mais l'hydrogène n'est peut-être pas le meilleur choix dans ce cas).
Mais il s'agissait des résultats de la version précédente, le VX-100.
Sinon, faire monter l'Isp à 30000 s n'est peut-être pas très utile dans un premier temps, il n'y a pas beaucoup de missions qui pourraient exploiter utilement une telle performance.

A+

Bigre, 100 eV uniquement pour ioniser H alors que la valeur théorique est de 13,6 eV !
Bon en prime il faut encore rajouter ~4,5 eV pour dissocier la molécule de dihydrogène...

Henri a écrit:Bigre, 100 eV uniquement pour ioniser H alors que la valeur théorique est de 13,6 eV !
Bon en prime il faut encore rajouter ~4,5 eV pour dissocier la molécule de dihydrogène...

Ca doit quand même être améliorable.
Mais c'est aussi pour ça qu'à basse Isp il vaut mieux utiliser des propulsifs de masse atomique plus élevée (argon, krypton, etc.).
Comparer les énergies d'ionisation par unité de masse.

EDIT:
J'ai retrouvé l'origine de l'information, c'était dans leur nouvelle du 12 juin 2007.
http://www.adastrarocket.com/AdAstraPressRelease061207-1.pdf
"In these tests, the Houston team has also obtained an ionization cost below 100eV/ion, also a company record"
Celà dit, peut-être qu'une partie de l'énergie perdue au niveau de l'étage d'ionisation est convertie en agitation thermique du propulsif, avant même que celui-ci entre dans l'étage d'accélération, il faut que je me replonge dans les détails du fonctionnement pour vérifier celà.

EDIT2:
Leur article le plus récent (IEPC 2007) avec quelques chiffres :
http://www.adastrarocket.com/Jared_IEPC07.pdf
Il confirme bien l'intérêt de l'argon pour avoir un rendement acceptable aux basses Isp. Ils ont aussi essayé avec le néon et le deutérium, et la vitesse d'éjection peut atteindre 150 km/s. On retrouve cette valeur de 100 eV/ion, pour l'argon.
En reprenant le calcul, en considérant de plus un rendement de 80% au niveau de l'étage d'accélération, ça donnerait :
deutérium (2 uma), v=150 km/s => E=235 eV/ion, r=60%
argon (40 uma), v=40 km/s => E=334 eV/ion, r=64.5%
Si par contre on utilisait le deutérium avec v=40 km/s, le rendement du système plafonnerait à 14%.

zx Messages : 2650 Inscrit le : 02/12/2005 Age : 63 Localisation : Loir et Cher

Il parait qu'il va y'avoir un prototype qui va etre testé sur l'ISS en 2010, quelqu'un à des infos ?

Ca mettrait Mars à 39 jours, pas mal. :eeks:

En 2007, un nouveau prototype va être construit au Costa Rica, et des expérimentation à bord de la station spatiale internationale sont programmées pour 2010 et 2011[5]. Les premières réalisations industrielles doivent produire des impulsions spécifiques de 1 000 à 30 000 secondes (correspondant à des vitesses d'éjection allant de 10 à 300 km/s), et des poussées de 10 à 500 newtons

Wiki vasimr

zx a écrit:...Ca mettrait Mars à 39 jours, pas mal. :eeks:...

Ne nous emballons pas, une telle "performance" implique aussi de développer un réacteur nucléaire hypercompact à coeur gazeux (UF4) ou des panneaux photovoltaïques en couches fines d'épaisseurs microscopiques pour alimenter la bête en énergie électrique sans tout reperdre sur le tableau de la masse de l'ensemble moteur+alimentation électrique.

**CosmoS** Messages : 1076 Inscrit le : 13/11/2005 Age : 56 Localisation : 31

Steph a écrit:Ad-Astra et ATK ont signé un accord de coopération : http://biz.yahoo.com/prnews/080326/aqw072.html?.v=45

C'est vraiment le mariage de la carpe et du lapin !
Je me doute qu'ils doivent avoir une idée (précise) derrière la tête, mais à première vue c'est surprenant, non ?

CosmoS a écrit:
Steph a écrit:Ad-Astra et ATK ont signé un accord de coopération : http://biz.yahoo.com/prnews/080326/aqw072.html?.v=45
C'est vraiment le mariage de la carpe et du lapin !
Je me doute qu'ils doivent avoir une idée (précise) derrière la tête, mais à première vue c'est surprenant, non ?

ATK envisage peut-être une version du VASIMR à carburant solide... :blbl: :eeks: :affraid: :hot: :lol!:
Bon, je sors...

Mar 9 Oct 2007 - 14:13

Ven 26 Oct 2007 - 14:43

Mer 21 Nov 2007 - 15:40

Jeu 22 Nov 2007 - 13:23

Jeu 22 Nov 2007 - 13:35

Jeu 22 Nov 2007 - 13:52

Jeu 22 Nov 2007 - 18:46

Ven 23 Nov 2007 - 8:23

Ven 23 Nov 2007 - 9:09

Ven 23 Nov 2007 - 10:05

Ven 23 Nov 2007 - 10:19

Ven 23 Nov 2007 - 10:56

Ven 23 Nov 2007 - 11:18

Ven 23 Nov 2007 - 12:22

Mer 12 Déc 2007 - 12:59

Mer 12 Mar 2008 - 12:47

Mer 12 Mar 2008 - 14:29

Mer 12 Mar 2008 - 15:21

Jeu 13 Mar 2008 - 10:12

Jeu 13 Mar 2008 - 10:36

Jeu 13 Mar 2008 - 11:03

Jeu 13 Mar 2008 - 11:42

Mer 26 Mar 2008 - 19:20

Mer 26 Mar 2008 - 20:52

Mer 26 Mar 2008 - 22:29

Mer 26 Mar 2008 - 22:46