Re: VASIMR - Le moteur plasmique

**Astro-notes** Messages : 17234 Inscrit le : 12/04/2006

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 (?).

Astro-notes a écrit:
Oui, lambda0 a rectifié le rapport kg/kW alors que j'avais écri kW/kg...

Je n'avais même pas vu, sidéré que j'étais par la mauvaise foi de Z (surtout que certains parlent bien en kW/kg, même si c'est un peu moins courant dans ce cas).
Pour rectifier quand même ce qu'il écrit : pour un générateur de 10 MW, on compte 10 à 12 kg/kW, valeur conservative (on trouve moins selon certains auteurs, mais rarement plus), qui décroit à des puissances supérieures, avec des technologies nucléaires assez classiques.

A+

Un nouvel article technique sur la mise au point du VASIMR est disponible ici :

"VASIMR performance results", AARC pour la conférence AIAA du 25-28 juillet 2010.
http://www.adastrarocket.com/AIAA-2010-6772-196_small.pdf

Résumé:
Le VX-200 a démontré sa capacité à fonctionner à 200 kW. Le premier étage (source helicon) génère un plasma d'argon avec un coût d'ionisation de 87 eV/ion et un débit de 107 mg/s. Les mesures de l'impulsion et de l'énergie cinétique des ions dans le faisceau, avec l'étage de chauffage fonctionnant à 135 kW, ont permis de montrer que 90% de l'impulsion était dirigée dans un cone de demi-angle 24°. Le rendement du moteur passe de 10% pour une Isp de 800 s à 54% pour une Isp de 3500 s.
Les données ne montrent pas de phénomènes de saturation dans le processus de conversion de l'énergie RF en énergie cinétique des ions.
Les mesures sont conformes au modèle empirique, qui prédit un rendement de 64% pour une Isp de 6000 s, à 200 kW.

Quelques commentaires:
Le coût d'ionisation est au niveau requis pour permettre un fonctionnement du moteur à un rendement intéressant, ce qui confirme les résultats de l'année dernière.
La principale nouveauté de cet article sont les mesures sur le faisceau et l'évaluation du rendement de la tuyère magnétique qui produit effectivement la poussée (en dépliant la trajectoire hélicoidale des ions en sortie de l'étage de chauffage). Le rendement de la tuyère est estimé à 93%.
La demi-divergence de 24° peut paraitre un peu élevée, mais est en fait tout à fait comparable à celle d'autres moteurs plasmiques (un moteur à effet Hall peut même avoir une divergence plus importante).
Le paragraphe 10 résume les valeurs de rendement de différents composants.
Voir en figure 17 le futur montage sur l'ISS.
Cependant, pour l'instant, la durée de fonctionnement est limitée à moins d'une minute à cause de limitations de tenue en température de certaines soudures et joints. Les mesures thermiques effectuées seront utilisées pour résoudre ce problème sur le modèle destiné à être monté sur l'ISS.

Donc, globalement, ce sont plutôt de bonne nouvelles, ce développement suit son cours.
Bonne lecture.

[suppression suite trop de post émis jugés sans valeur ajoutée

lambda0 a écrit:
Cependant, pour l'instant, la durée de fonctionnement est limitée à moins d'une minute à cause de limitations de tenue en température de certaines soudures et joints. Les mesures thermiques effectuées seront utilisées pour résoudre ce problème sur le modèle destiné à être monté sur l'ISS.

La mise au point déjà d'un modèle de cette puissance (200 kW) qui soit opérationnel passe donc par un travail sur les matériaux utilisés, les techniques d'assemblage etc ...
A-t'on quelques infos sur les pistes suivies ? y-a t'il des points de convergence avec les travaux effectués dans les tokamaks (et bien sûr ITER)
Le problème sera encore plus crucial si on monte en puissance : de quelques centaine de kW au MW ... la marche est haute :sage:

montmein69 a écrit:
lambda0 a écrit:
Cependant, pour l'instant, la durée de fonctionnement est limitée à moins d'une minute à cause de limitations de tenue en température de certaines soudures et joints. Les mesures thermiques effectuées seront utilisées pour résoudre ce problème sur le modèle destiné à être monté sur l'ISS.

La mise au point déjà d'un modèle de cette puissance (200 kW) qui soit opérationnel passe donc par un travail sur les matériaux utilisés, les techniques d'assemblage etc ...
A-t'on quelques infos sur les pistes suivies ? y-a t'il des points de convergence avec les travaux effectués dans les tokamaks (et bien sûr ITER)
Le problème sera encore plus crucial si on monte en puissance : de quelques centaine de kW au MW ... la marche est haute :sage:

À mon avis pour de plus grandes puissances (passage de 200 kW à 1 ou 5 MW par exemple), il sera plus économique et plus sûr de monter des moteurs de 200 kW en grappes parallèles plutôt que de développer une nouvelle gamme de moteurs plus puissants.

Surtout que celà introduirait une certaine redondance dans le système, une panne d'un moteur sur 10 ou 20 ne compromet pas une mission.
Avec d'autres moteurs plasmiques, c'est aussi la tendance de développer des matrices plutôt que des moteurs élémentaires plus puissants.
Mais a priori, il n'y a pas de problème fondamental inquiétant, c'est de la mise au point normale, et d'ailleurs, le prototype précédent avait bien fonctionné 4h d'affilée (à plus faible puissance, mais aussi sans supraconducteurs).
Le plus important pour l'instant est que les paramètres du plasma et le rendement global du moteur sont conformes au modèle théorique.

A+

lambda0 a écrit:Surtout que cela introduirait une certaine redondance dans le système, une panne d'un moteur sur 10 ou 20 ne compromet pas une mission.
...

C'est ce que j'entendais par "plus sûr"... ;)

lambda0 a écrit:
Avec d'autres moteurs plasmiques, c'est aussi la tendance de développer des matrices plutôt que des moteurs élémentaires plus puissants.

Les effets électromagnétiques qui environnent un propulseur VASIMR sont-ils anodins pour les autres moteurs ou faut-il prévoir un éloignement minimum ou un blindage pour qu'ils puissent fonctionner en grappe ?
A moins que le design de chacun confine complétement ces effets ?

Il faut éviter que les lignes de champ magnétique divergeant d'une tuyère se referment sur le moteur d'à côté, en prévoyant un espacement minimal.
Si nécessaire, il possible aussi de corriger la topographie du champ magnétique en sortie de tuyère au moyen d'aimants.
Pour les propulseurs électriques actuellement utilisés (Hall et moteurs à grille essentiellement), il y a des études de CEM pour s'assurer que les moteurs n'interagissent pas de façon indésirable avec le satellite et/ou les autres moteurs.

A+

CEM=compatibilité électromagnétique

http://www.ticotimes.net/Business-Real-Estate/Rocket-Company-Launches-Stock-Offering_Friday-October-01-2010

Cet article contient des réponses à une question posée plusieurs fois par ici : de quels moyens financiers dispose vraiment AARC pour le développement du VASIMR ?
AARC a démarré en 2005 avec un investissement initial de 6 M$, ensuite complété par 14 M$ provenant d'investisseurs privés. Soit au total 20 M$.
70% de ces financements proviennent du Costa-Rica (!).
(notes: 1. il me semble qu'il y a aussi des investisseurs européens. 2. celà confirme bien la faible implication financière de la NASA, si même elle existe)
AARC recherche maintenant 80 M$ dans les 4 ans qui viennent, qui peuvent être levés par des ventes d'actions.
Cependant, Chang Diaz reconnait lui-même que c'est un investissement risqué.

A+

Vraiment, je ne comprends pas.
Si c'est une technologie prometteuse, alors pourquoi la NASA ne s'investit pas dedans :?: :scratch:

ManouchKa a écrit:Vraiment, je ne comprends pas.
Si c'est une technologie prometteuse, alors pourquoi la NASA ne s'investit pas dedans :?: :scratch:

[mode grincheux = ON]

Moi, je ne comprends que trop malheureusement. La technologie VASIMR est susceptible (à moyen terme) d'ouvrir la route d'une mission habitée vers Mars dans des conditions de sécurité raisonnables (raccourcissement de la durée du voyage = moins de risques d'accident et moins de radiations cosmiques) contrairement à la propulsion chimique ou nucléothermique. Or les décideurs politiques sont très content d'être dans la situation que toute mission habitée vers Mars soit rendue trop dangereuse pour les équipages avec les techno actuelles et qu'ils puissent se contenter de belles animations et infographies (et projets vites annulés) pour amuser la galerie...
:wall:
[mode grincheux = OFF]

Moi aussi comme Manouchka, Lambda0 m'étonne avec son 70% du Costa-Rica. Certes Chang est d'origine de ce pays, mais si peu d'intéret (financier) de la part de la NASA !

Henri a écrit:
...
À partir de là mon intérêt pour VASIMR s'explique facilement...

De mon côté, ça fait bien maintenant une dizaine d'années que je surveille ce projet, mais ces cinq dernières sont particulièrement intéressantes, avec la création d'AARC, le projet parait prendre enfin un peu d'ampleur.

ManouchKa a écrit:Vraiment, je ne comprends pas.
Si c'est une technologie prometteuse, alors pourquoi la NASA ne s'investit pas dedans :?: :scratch:

Astro-notes a écrit:Moi aussi comme Manouchka, Lambda0 m'étonne avec son 70% du Costa-Rica. Certes Chang est d'origine de ce pays, mais si peu d'intéret (financier) de la part de la NASA !

La NASA sort (?) quand même d'une période un peu particulière, assez hostile aux recherches avancées, pendant laquelle plusieurs programmes de recherche ont été annulé
(un des plus connus est Prometheus par exemple, mais il y en a d'autres).
Il faut plutôt considérer comme miraculeux que le projet VASIMR ait survécu.
Celà a été possible parce que le projet s'est développé en dehors de la NASA, par la création de Ad Astra Rocket.
Remarquer que pour sa levée de fond, Chang-Diaz communique sur des applications commerciales à court terme (ici, nettoyage des débris orbitaux). Certainement pour ne plus lier trop fortement le développement à un hypothétique voyage vers Mars, fortement dépendant de la NASA, en plus d'être assez dissuasif pour des investisseurs.
(par contre, il va lui falloir justifier de l'intérêt d'un moteur de 200 kW pour ces applications. En dessous de, mettons, 100kW, il peut y avoir une concurrence féroce avec d'autres solutions déjà bien établies en propulsion électrique).

A+

Division sujet:
messages de Argyre, Henri, transférés ici, pour les considérations de stratégie générale :
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/mars-et-ses-lunes-f34/strategies-martiennes-t11531.htm#217818

Pendant la campagne de tests qui s'est terminée le 19 novembre, le VX-200 a atteint les performances spécifiées pour le moteur VF-200 destiné à être monté sur l'ISS
Performances atteintes sur le VX-200, utilisant de l'argon :
P = 200 kW
Poussée : 5.7 N
Vitesse d'éjection : 50 km/s
Rendement : 72%

Source:
http://www.adastrarocket.com/AdAstra%20Release%2023Nov2010final.pdf

Le paramètre le plus surveillé est le rendement, qui dépasse ici légèrement la valeur théorique lorsque la vitesse d'éjection augmente à 50 km/s (même avec la barre d'erreur de +/-5%).

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

lambda0 a écrit:
(par contre, il va lui falloir justifier de l'intérêt d'un moteur de 200 kW pour ces applications. En dessous de, mettons, 100kW, il peut y avoir une concurrence féroce avec d'autres solutions déjà bien établies en propulsion électrique).

Oui, d'autant que 50 km/s de vitesse d'éjection, ça ne fait jamais que 5000 s d'Isp (c'est très bien, mais on est bien loin des 30000 s sur lequel VASIMR - en version hydrogène - a assis en grande partie sa renommée et sa spécificité).

5000 s avec de l'argon... Ils sont déjà monté à 10000-15000 s avec l'hydrogène.
Mais de toute façon, une impulsion spécifique de 30000 s est inutile avec les sources d'énergie électrique dont on dispose ou dont on pourrait disposer à échéance prévisible. Même à 10000-12000 s, l'intérêt est limité. En propulsion électrique, la plage utile va en général de 1500 s (remorquage, échappement d'un champ de gravité) à 5000-7000 s (croisière interplanétaire).

A+

lambda0 a écrit:le VX-200 a atteint les performances spécifiées pour le moteur VF-200 destiné à être monté sur l'ISS

à quel date approximative devrait-il être lancé ?

Merci bien, c'est rajouté à la collection... ;)
http://tiny.cc/v94h7

Merci, super ce doc :D

Signature d'un accord entre AARC et la NASA.
L'accord prévoit le soutien de la NASA pour le test du VF-200 et la mise à disposition de ses installations pour les test.
http://www.adastrarocket.com/AdAstraPressRelease030811.pdf
Remarque : "ISS or free flyer" dans le texte, ce "or" pourrait laisser penser que le montage sur l'ISS n'est pas la seule possibilité envisagée.

Voir également le document de présentation du 3 mars, résumant l'histoire de AARC, le marché visé avec le VASIMR, ainsi qu'un rappel des développements de l'année écoulée :
http://www.adastrarocket.com/EXECUTIVE_SUMMARY030311.pdf
Il commence à y avoir un calendrier et quelques jalons : première revue de conception l'année prochaine.
Aurora : plate-forme de test destinée à être montée sur l'ISS (?) en 2014

Il y a quelques nouvelles publications techniques sur le site d'AARC.

Voir en particulier :
"VASIMR® Human Mission to Mars", SPECIF-2011
http://www.adastrarocket.com/Andrew-SPESIF-2011.pdf
Cet article est une étude paramétrique des trajectoires Terre-Mars en fonction de la puissance électrique disponible et de l'Isp.
Il y a également une comparaison des options solaires/nucléaires.
Avec une centrale électrique de 12 MW, de masse spécifique 4 kg/kW (alpha), le trajet est effectué en 3 mois, pour une charge utile de 60 tonnes (segment héliocentrique, au départ de L1). L'astuce est que le vaisseau ne freine pas suffisamment pour se placer directement sur orbite martienne : il arrive au voisinage de Mars à 6.8 km/s, le module d'atterrisage se détache et atterrit, tandis que le vaisseau continue sur sa lancée, en freinant progressivement, et se satellite 110 jours plus tard, en n'ayant consommé que 6 tonnes de propulsif.
Il parait également y avoir possibilité de boucler la mission complète en un an avec ce niveau de puissance si la durée du séjour sur place n'excède pas un mois, avec une masse de propulsif un peu plus importante pour freiner à l'arrivée.
Il y a également des calculs pour P=200 MW (avec cependant des hypothèses assez audacieuses sur la masse spécifique de la centrale électrique...).

Les autres publications récentes, plus physiques, concernent l'étude des paramètres du plasma, mécanisme d'accélération des ions, et performances du moteur.

Bonne lecture

Je crois que j'avais évoqué ce papier dans un autre sujet (propulsion nucléaire ?).
Il est intéressant. J'ai également été surpris par la possibilité de faire une entrée hyperbolique pendant que le vaisseau spiralerait en descente. Mais si ce dernier loupe son insertion :pale:
Eventuellement on pourrait utiliser l'astuce zubrinesque de placer un vaisseau en attente lors de la fenêtre précédente

Je viens de lire un article datant du 15 juillet 2011. Il parle du VASMIR.
Il s'agit des propos du Dr Robert Zubrin (traduction française ici).
Il critique ce concept :

http://www.planete-mars.com/vasimr-zubrin-defie-chang-diaz-den-debattre-avec-lui/?doing_wp_cron

On a parle plus haut mais ici c'est une traduction.

Mar 14 Sep 2010 - 11:27

Mar 14 Sep 2010 - 11:46

Lun 27 Sep 2010 - 11:58

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Lun 27 Sep 2010 - 20:31

Lun 27 Sep 2010 - 23:49

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Mar 28 Sep 2010 - 11:58

Mar 28 Sep 2010 - 13:00

Mar 5 Oct 2010 - 12:51

Mar 5 Oct 2010 - 17:05

Mar 5 Oct 2010 - 17:46

Mar 5 Oct 2010 - 18:01

Mer 6 Oct 2010 - 6:47

Mer 6 Oct 2010 - 14:07

Mar 30 Nov 2010 - 13:01

Mar 30 Nov 2010 - 16:53

Mar 30 Nov 2010 - 17:12

Mar 30 Nov 2010 - 17:42

Lun 24 Jan 2011 - 16:24

Lun 24 Jan 2011 - 17:14

Lun 14 Mar 2011 - 12:47

Mar 7 Juin 2011 - 13:05

Mar 7 Juin 2011 - 20:03

Sam 3 Déc 2011 - 10:47