VASIMR - Le moteur plasmique

Fan de Ducrocq a écrit:

Le principe de toute la société qui a créé en premier lieu il ya cinq ans se joue. Nous fournissons une technologie plus mature à la NASA, et ils n'ont pas payé un sou.

pas payé un sous... ? ils ont un contrat avec la NASA, c'est eux qui financent, non ?
sinon, comment ils vivent en attendant ?

pour remarque, je suis très enthousiaste sur ce projet qui arrive bientôt sur la station... enfin du concret !

cosmos99 a écrit:

Fan de Ducrocq a écrit:

Le principe de toute la société qui a créé en premier lieu il ya cinq ans se joue. Nous fournissons une technologie plus mature à la NASA, et ils n'ont pas payé un sou.

pas payé un sous... ? ils ont un contrat avec la NASA, c'est eux qui financent, non ?
sinon, comment ils vivent en attendant ?

De financements privés. Chang Diaz a pu lever plusieurs dizaines de millions de dollars.
Heureusement que AARC n'a pas eu trop besoin de la NASA ces 5 dernières années.

A+

Lu hier le C&E de juin 2010.
Ping-pong d'articles/commentaires assez amusants sur le VASIMR dans les 3 derniers numéros de Ciel&Espace, souvent un peu confus et mal renseignés, avec des amalgames de chiffres de provenances diverses, et non comparables, quoique le dernier progresse bien vers l'idée que "Mars en 39 jours" est juste une accroche commerciale en fournissant les bons arguments.

[i]suppression suite trop de post émis jugés sans valeur ajoutée

Quelques petites phrases de Chang-Diaz par ici :
http://www.spaceflightnow.com/news/n1006/01vasimr/

Est résumé dans cet article l'historique de AARC...
La période 2005-2010 a été une période sombre, pendant laquelle nombre de projets intéressants ont été sacrifiés, mais paradoxalement, c'est aussi ce qui a lancé AARC, le VASIMR passant en quelques années du niveau TRL-2 à TRL-6 (un indicateur de maturité technologique, TRL-7 correspond aux essais en vol), une fois sorti de la NASA.
Rappel également que l'accord de 2008 NASA-AARC n'impliquait pas de financement de la part de la NASA, Chang-Diaz ne manque pas une occasion de rappeler que AARC fonctionne sur des financements indépendants.

Maintenant, on a besoin de la coopération de la NASA pour installer le bébé sur l'ISS, mais quand même :
"I don't want to put NASA in the critical path because you never know what's going to happen with NASA," Chang-Diaz said. "I wouldn't consider it very reliable at this moment."
"Je ne veux pas placer la NASA dans le chemin critique du développement, parce que vous ne savez jamais ce qui peut se passer avec la NASA", explique Chang-Diaz, "Je ne la considère pas comme très fiable en ce moment"

Ca fait presque une dizaine d'années que le test du VASIMR est bloqué à 3-4 ans dans le futur (ça vient encore de glisser de fin 2013 à début 2014 récemment), c'est l'occasion ou jamais de prouver que la nouvelle orientation de la NASA peut être suivie d'effets...

lambda0 a écrit:[i]"Je ne veux pas placer la NASA dans le chemin critique du développement, parce que vous ne savez jamais ce qui peut se passer avec la NASA", explique Chang-Diaz, "Je ne la considère pas comme très fiable en ce moment"

Il ne doit pas être le seul à penser ça, et ça en dit long sur la crédibilité de la NASA et ses engagements sur le long terme ( à cause des politiciens... )

Y-a-t-il en Europe quelque part, des scientifiques ou industriels qui travaillent sur le même genre de propulsion ou est-ce que c'est le désert total?

soa a écrit:Y-a-t-il en Europe quelque part, des scientifiques ou industriels qui travaillent sur le même genre de propulsion ou est-ce que c'est le désert total?

Il me semble avoir vu passer un ou deux articles du laboratoire de physique des plasmas de polytechnique.
Il y a quelques travaux sur les sources helicon, le générateur de plasma.
Et le VASIMR doit être mentionné ça et là dans des docs de l'ESA.
Ca ne veut pas dire qu'ils travaillent dessus, mais il y a au moins une veille.
De plus, AARC est propriétaire de la techno, il doit y avoir des brevets dessus.
A part ça, le VASIMR intègre quelques composants fabriqués par des sociétés européennes (les aimants supra).

A+

Article technique récent (avril 2010) disponible sur le site de AARC
"A survey of missions using VASIMR for flexible space exploration"
http://www.adastrarocket.com/VASIMR_for_flexible_space_exploration.pdf

L'article récapitule différents types de missions qui pourraient bénéficier des caractéristiques du VASIMR.
- On retrouve le convoyeur lunaire ("tug") déjà décrit dans un article précédent, utilisant le moteur de 200 kW en cours de développement, alimenté par des panneaux solaires.
- Description d'un convoyeur de 2 MW pour acheminer du frêt vers Mars
- Retour d'échantillon de Mars, différents cas en faisant varier la puissance de 100 kW à 500 kW, avec un optimum à 250 kW
- "Catapulte" vers Jupiter : un convoyeur est utilisé pour placer une sonde sur une trajectoire vers Jupiter après un passage à 0.45 UA du soleil, le convoyeur revenant vers la Terre après avoir largué la sonde. Ce type de trajectoire est bien favorable à l'utilisation d'une centrale solaire.
- Missions habitées rapides vers Mars
Paramètres: P=12 MW, alpha=4kg/kW, IMLEO=188t
=> trajectoire héliocentrique aller de 85 jours
Etude du cas P=200 MW, montrant bien la dépendance du temps de vol en fonction de la masse de la centrale électrique (générateur nucléaire ici). Chang Diaz a certainement voulu répondre à certaines critiques en rappelant ces paramètres.

En résumé, la plupart de ces applications ont déjà été décrites dans des articles plus anciens, sauf peut-être la "catapulte" vers Jupiter, mais cet article de synthèse est toujours intéressant.
C'est assez bien illustré, avec schémas de trajectoires et graphes divers.

Bonne lecture ;)

lambda0 a écrit:Article technique récent (avril 2010) disponible sur le site de AARC
"A survey of missions using VASIMR for flexible space exploration"
http://www.adastrarocket.com/VASIMR_for_flexible_space_exploration.pdf

Bonjour Lambda0 et merci, c'est très intéressant.
Je note en particulier : " ... mass‐to‐power ratio of alpha=4 kg/kW" pour la mission vers Mars. D'où sort-il ce chiffre ? Perso, j'avais moins de 1 kg/kw, mais c'est vrai qu'on doit gagner en économie d'échelle vu que j'envisageais des centrales moins puissantes. Toutefois, il doit falloir sacrément renforcer le bouclier pour éviter d'irradier les astronautes. Je ne suis pas sûr qu'il parle de ce problème dans l'article.
Sinon, il annonce également que ça rendrait les voyages beaucoup plus sûrs. Ce point reste discutable, car avec une centrale nucléaire de cette taille, on doit aussi augmenter les risques liés à l'exploitation de ce type de matériel.
Autre chose :
"The crew time in space could be reduced by about one month by rendezvousing the crew with the VASIMR‐powered spacecraft in high earth orbit after the main vehicle had passed through the Van Allen belts."
Ok, très bien, c'est effectivement ce qu'il faut faire, mais avec quel véhicule et pour quelle masse additionnelle en LEO ? Je ne crois pas que cela soit négligeable (30 tonnes de plus en LEO par exemple ?), sans compter l'augmentation des risques inhérents à la manoeuvre du rdv en HEO.
Le gain le plus significatif semble être indiscutablement au niveau du cargo par rapport aux cargos de la DRM 3.0.

Je pense que la NASA devrait revoir sa copie pour la mission de référence et inclure le VASIMR. Je reste néanmoins dubitatif sur le scénario général, trop complexe à mes yeux, surtout pour une première mission.

:?:

Il y a une phrase sybilline à propos des scénarios de vols humains vers Mars, Lambda0, tu l'avais remarquée ?

"The return mission is not presented in this report."

:shock:

Comment faut il la comprendre ?

S

Argyre:
Ce chiffre de 4 kg/kW est un peu arbitraire, c'est un paramètre introduit "à la main" et très dépendant de la technologie nucléaire. Dans la littérature, pour des réacteurs d'une puissance de l'ordre de 10-20 MW, on relève des valeurs qui vont de 4 kg/kW à 12 kg/kW, tout compris (c'est à dire avec bouclier, radiateur, conversion électrique, distribution, etc.).
En prenant 4 kg/kW, Chang-Diaz se place dans un cas assez favorable.

Pour 200 MW, il y aurait des économies d'échelle, mais probablement pas suffisamment pour descendre à 1 kg/kW avec des technos "conventionnelles". Je pense qu'on doit plutôt arriver à 400 tonnes, soit 2 kg/kW.
(référence: étude de la General Atomics, 1999, réacteur à caloporteur Na)

Maintenant, peut-être bien que pour une centrale électrique de 12 MW, on n'ira pas se compliquer la vie avec le nucléaire si le gain par rapport au solaire est marginal Et celà doit aussi répondre à ta remarque sur la sécurité d'un générateur nucléaire.
D'un autre côté, des milliers de marins vivent pendant des mois juste à côté des générateurs nucléaires qui propulsent sous-marins et porte-avions...

RDV en HEO: un peu inhabituel, mais il n'y a pas vraiment de raison pour que ce soit beaucoup plus dangereux qu'en LEO.

SB:
je te rassure, il ne s'agit pas d'aller simple-mission suicide ;)
Par simplification, pour comparer les mérites de différents systèmes d'un point de vue théorique, on ne considère parfois que le trajet aller, en optimisant le temps de vol, ce qui peut correspondre à des missions fractionnées, où le propulsif de retour est expédié séparément en cargo, sur une trajectoire économique mais lente.
A ce stade, il ne s'agit pas d'une analyse de mission détaillée complète.
Si on voulait être plus complet, ce temps de voyage aller de 85 jours détermine des trajectoires de retour assez rapide, après un séjour de 30-60, voire 90 jours sur place, et sans plonger trop près du soleil pour rattraper la Terre.

A+

lambda0 a écrit:Pour 200 MW, il y aurait des économies d'échelle, mais probablement pas suffisamment pour descendre à 1 kg/kW avec des technos "conventionnelles

Au temps pour moi, j'étais à 4 kW/kg dans ma tête alors que ce sont des kg/kW ! C'est le fait de dire "pas suffisamment pour descendre" qui m'a interpelé. Bizarre d'ailleurs de parler en kg/kW. Enfin, chacun sa façon de réfléchir ! En tout cas, je comprends mieux ces chiffres, qui sont donc inférieurs à 1kW/kg.

lambda0 a écrit:RDV en HEO: un peu inhabituel, mais il n'y a pas vraiment de raison pour que ce soit beaucoup plus dangereux qu'en LEO.

Pas beaucoup plus sans doute, c'est vrai, et puis on maîtrise assez bien les rdv en orbite, avec l'expérience des nombreux docking à l'ISS. Toutefois, ça sera toujours plus complexe et plus risqué que pas de rdv du tout. En LEO, la navette embarquait tout le nécessaire pour la réentrée, qui nécessitait un petit dV. Si on veut pouvoir revenir sur Terre depuis HEO, il faut également embarquer tout le nécessaire, mais cette fois-ci avec une pénalité de masse due à un dV plus important. En fin de compte, je pense qu'il faudrait comparer ce choix à celui d'avoir 1 seule fusée qui enverrait le vaisseau principal en HEO grâce à la propulsion chimique, avant de passer le relai au VASIMR. HEO, ça commence où, 4000 km ? Il reste encore du dV pour TMI. Le scénario à 2 fusées apporte t-il un gain significatif par rapport au scénario à 1 seule ? Je n'en suis pas sûr.

Certes...
Mais comme il y a beaucoup de paramètres, même très variables d'un auteur à l'autre, j'essaye de simplifier et de raisonner au premier ordre en isolant les plus importants.
Et les analyses théoriques mettent assez souvent de côté certains aspects logistiques, certainement très importants dans la pratique, mais non fondamentaux pour la compréhension.
Pour l'instant, on étudie, par exemple, la sensibilité des performances du système par rapport à la masse de la centrale électrique, ou des problèmes de trajectoire héliocentrique.

A+

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Salut tatiana

C'est vrai que parfois, on use et abuse d'abréviations (LEO, TMI, dV, etc.)
Tu peux déjà aller jeter un coup d'oeil au lexique, termes et abréviations :
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/lexique-f6/

IMLEO=Initial Mass in Low Earth Orbit (pas vu dans la liste)
Masse d'un vaisseau au départ de l'orbite basse terrestre.

tatiana13 a écrit:petite requête aux experts du domaine, j'agrée les nouvelles règles du FCS; vous voulez que celui ci reste de qualité , entièrement d'accord aussi; mais pensez aux non experts du domaine qui essayent tant bien que mal acquérir "un peu " de connaissances afin de pouvoir lorsqu'ils en auront la "maturité" poster des infos à valeur ajoutée

alors LamdaO et Argyre, par exemple dans ce FIL, de grâce explicitez vos termes techniques, un peu de vulgarisation ne fera pas que le FCS devienne Grand Public

Désolé.
dV, c'est deltaV, c'est l'augmentation ou la baisse de vitesse requise pour un transfert d'orbite.
HEO, c'est l'orbite haute par opposition à LEO qui est l'orbite basse.
En ce qui concerne les kW/kg du système énergétique, c'est un paramètre très important car on a besoin de beaucoup d'énergie pour faire fonctionner le système de propulsion VASIMR. Par exemple, si on veut 10MW et si on a 1kW/kg, ça veut dire que la masse du système énergétique est de 10 tonnes alors que si on ne peut avoir que 0,5kW/kg, ça fait 20 tonnes. Malgré cela, 20 tonnes, c'est relativement peu par rapport à la masse d'ergols qu'il faudrait emporter pour envoyer un gros vaisseau spatial de LEO ou HEO sur une trajectoire de transition vers Mars (TMI). D'où l'intérêt de VASIMR et l'importance du paramètre donnant le nombre de Watts par kilogramme.
Il ne faut pas hésiter à me gronder quand je fais trop de raccourcis !

A bientôt,
Argyre

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http://www.aviationweek.com/aw/generic/story_channel.jsp?channel=space&id=news/asd/2010/06/16/12.xml&headline=Vasimr%20Prototype%20Makes%20New%20Strides

Traduction-résumé:
En début de semaine, AARC a terminé un cycle de tests de 6 mois, qui a permis d'atteindre un rendement supérieur à 50%, en combinant le premier et le second étage.
Durant ces 6 derniers mois, le temps de démarrage du premier étage a été réduit de 6s à 60ms, et le taux de succès de la séquence d'allumage est monté de 50% à 99%, grâce à des mise au point électroniques et logicielles.


Commentaire:
Cela devrait répondre à quelques détracteurs de AARC, qui mettaient en doute le rendement du dispositif (pas ici, remarques lues ça et là dans la littérature, doutes justifiés par des articles anciens de Chang Diaz). Encore que le communiqué est trop général pour donner des détails sur l'évolution de ce rendement en fonction de l'impulsion spécifique.

Mais les expériences de l'année dernière avaient déjà permis de résoudre un problème important pour le rendement global du dispositif, à savoir l'amélioration du rendement d'ionisation dans le premier étage (voir feuille de calcul, page 8 de cette discussion, donnant r=57% pour E=100eV et Isp=4500s).

Ad Astra Rocket Company (qui dévelloppe le VASIMR) réfléchit a une sonde spatiale équipée d'un moteur VASIMR qui irait visiter un astéroïde.

http://www.aviationnow.com/aw/generic/story_channel.jsp?channel=space&id=news/awst/2010/06/14/AW_06_14_2010_p80-220641.xml&headline=Ad%20Astra%20Ponders%20Vasimr%20Mission%20To%20Asteroid

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tatiana13 a écrit:

Henri a écrit:
Sinon, je continue d'avoir cette idée qui me trotte dans la tête de la conjugaison voile solaire & photovoltaïque dont j'ai fait état dans le fil sur IKAROS et dont Firnas m'a rappelé la source. Je me rappelle aussi maintenant que le PDF n'était pas en accès libre... Je me demande si une telle techno (en conjugaison avec VASIMR) ne permettrait pas de s'affranchir du problème technique (et politique) de la source d'énergie électronucléaire...

on dirait que les concepteurs du Vasirm t'ont entendu d'une certaine façon

Oui, mais depuis que j'ai couché cette remarque sur mon écran plat, en quelques ligne de calculs lambda0 et moi nous sommes rendu compte que la poussée photonique d'une telle voile serait 500 à 1000 fois plus faible que la poussée électrique obtenue avec l'énergie photovoltaïque qu'elle pourrait produire...
L'avenir serait donc plutôt aux membranes photovoltaïques ou à des voiles à plasma de captage du vent solaire genre M2P2... (qui pour ces dernières en plus ne verraient pas leur poussée décroitre en 1/r² avec l'éloignement du soleil)

C'est en anglais certes, mais cela se lit tout de même un peu. Voici un article de J.Foust sur VASIMR que certains comme Robert Zubrin ne trouvent pas réaliste pour un voyage martien, mais que Zubrin et d'autres trouvent intéressant comme remorqueur (tug) en orbite terrestre.

http://www.thespacereview.com/article/1690/1

La critique porte plus sur le manque de maturité actuel du système (selon J.Foust), et de son rendement KW/Kg pour l'envisager sereinement comme solution au voyage martien, que de la mauvaise voie dans laquelle l'équipe de Chang Diaz se serait embarqué. C'est déjà à mon avis un bon point : VASIMR existe et mérite de mûrir.

La NASA, quoique ne supportant plus directement se projet, garde un oeil bien veillant sur Chang Diaz et sa société.

Au final dans cet article, certes il y a une critique, mais pas sur le fond. A suivre :up8:

Bof, tous ces gens balancent du kg/kW en comparant des trucs qui n'ont rien à voir, en donnant des chiffres magiques censés rendre l'article informé et "pro".
Il y a des économies d'échelles importantes quand on passe d'un réacteur de 100 kW ou moins (Cf Prometheus) à un réacteur de plusieurs MW.
Un peu à l'ouest le Zubrin sur ce coup là.

A+

lambda0 a écrit:
Bof, tous ces gens balancent du kg/kW en comparant des trucs qui n'ont rien à voir, ... Un peu à l'ouest le Zubrin sur ce coup là.

A+

Oui, lambda0 a rectifié le rapport kg/kW alors que j'avais écri kW/kg. Par contre il est toujours question d'un test VASIMR sur l'ISS, peut-être mi 2014 (?).