VASIMR - Le moteur plasmique

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.

Zubrin a pété les plombs.
Il propose des choses intéressantes certes, mais s'il croit que c'est en rabaissant ceux qui ne partage pas ses opinions qu'il va faire progresser sa "cause" il se trompe. Et au moins Chang-Diaz construit quelque chose ...

Exocet a écrit:Zubrin a pété les plombs.
Il propose des choses intéressantes certes, mais s'il croit que c'est en rabaissant ceux qui ne partage pas ses opinions qu'il va faire progresser sa "cause" il se trompe. Et au moins Chang-Diaz construit quelque chose ...

Zubrin n'a jamais changé d'avis sur lui-même: "il est le seul à avoir raison et il est le meilleur". En attendant, cela fait plus de 30 ans qu'il pense ça et que cela ne l'a jamais conduit à rien d'autre qu'à dénigrer le travail des autres (il se permettait même en son temps de dénigrer les concepts de mission proposés par Von Braun qui avait pourtant lui "quelques" réussites concrètes à son actif). Le sien n'ayant abouti à rien de concret jusqu'à preuve du contraire. C'est malheureusement le résultat de son attitude qui ne fait que l'isoler un plus des autres explorateurs de l'espace à chacune de ses déclarations.

Exocet a écrit:Zubrin a pété les plombs.
Il propose des choses intéressantes certes, mais s'il croit que c'est en rabaissant ceux qui ne partage pas ses opinions qu'il va faire progresser sa "cause" il se trompe. Et au moins Chang-Diaz construit quelque chose ...

Ce n'est pas très fairplay de faire un procès d'intention aussi peu scientifique à Zubrin. Plutôt que de prétendre qu'il cherche à rabaisser les gens, ce qui est à mon avis totalement faux, il serait préférable de discuter les arguments scientifiques. Ayant eu la chance de discuter avec lui à plusieurs reprises, je trouve que c'est quelqu'un d'au contraire très ouvert et qui tente systématiquement de placer la discussion au niveau scientifique. Peut-être même trop, d'ailleurs. Il est vrai qu'il ne prend pas de pincettes pour dire ce qu'il pense, ce qui peut parfois choquer. Mais derrière sa pensée, pour peu qu'on tente de la sonder un peu, il y a une véritable argumentation scientifique. Comme tout le monde, il peut avoir tort, mais comme tout le monde, je pense qu'il a aussi droit à un peu de respect et si ses idées ne convainquent pas, il n'y a qu'à en débattre sur le forum.
En ce qui concerne le VASIMR par exemple, ses arguments sont très techniques. Balayer tout d'un revers de main parce qu'il s'appelle Zubrin ne me semble pas la bonne approche. Discutons plutôt des arguments au niveau scientifique, cela me paraît plus raisonnable.

Cordialement,
Argyre

Kostya a écrit:Zubrin n'a jamais changé d'avis sur lui-même: "il est le seul à avoir raison et il est le meilleur". ...

Ca aussi c'est faux. Lorsque j'ai présenté le scénario 2-4-2, il a été très intéressé alors que j'ai dit, en plaisantant bien sûr, que c'était un scénario en compétition avec Mars Direct. On a discuté et il a semblé d'accord sur le fait que c'était un scénario qui minimisait les risques d'échec.
Je suis d'accord sur le fait qu'il est un peu imbu de lui-même. Mais être imbu de soi-même ne signifie par être incompétent.

Je n'ai pas vraiment d'avis sur la question mais tout cela est intéressant. Je vais lire son livre bientôt, Cap sur Mars édition 2004. Savez vous si la version 2011 sera traduite en français ?

De loin je dirais quand même que Zubrin est un peu trop savant fou : autant sur le coût d'une telle mission que sur le reste.
Quand je lis le résumé au dos du livre et que je vois "comment construire des bases et des colonies." "comment terraformer un jours Mars". Euh quoi ? :megalol:

Argyre a écrit:

En ce qui concerne le VASIMR par exemple, ses arguments sont très techniques. Balayer tout d'un revers de main parce qu'il s'appelle Zubrin ne me semble pas la bonne approche. Discutons plutôt des arguments au niveau scientifique, cela me paraît plus raisonnable.

Cordialement,
Argyre

Ses arguments techniques dénotent justement une faible compréhension du sujet, et en particulier de la technologie des générateurs nucléaires. La masse spécifique décroit lorsque la puissance augmente, utiliser les mêmes valeurs pour un générateur de 100 kW et un de 200 MW est peu crédible.
Les études sérieuses montrent quand même qu'il serait possible de construire un générateur de 200 MW de 400 ou 500 tonnes, avec des technologies pas trop spéculatives, et non 4000 tonnes comme l'explique Zubrin. (je ne dis pas qu'il faudrait le faire, 400t est probablement encore trop - juste que celà parait techniquement réalisable).

J'ai toujours dans ma besace quelques études pour appuyer ma prose.
Cette étude de RocketDyne (2001) décrit un générateur de 200 MW, d'une masse de 485 tonnes, qui peut potentiellement être réduite à 392 tonnes.
http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2001/CR-2001-210767.pdf
(9.5 Mo, 135 pages, anglais)
C'est plus que ce qu'envisageait Chang-Diaz, mais il s'agit ici de technologies plus conventionnelles.

Chang-Diaz est sans doute très optimiste, et n'est pas non plus un spécialiste de technologies nucléaires, mais Zubrin n'est pas objectif.
On a plutôt l'impression que Zubrin est furieux que quelqu'un d'autre lui "vole" la vedette en matière d'exploration martienne, et que Chang Diaz utilise un peu les mêmes techniques marketing que lui.

lambda0 a écrit:...
Chang-Diaz est sans doute très optimiste, et n'est pas non plus un spécialiste de technologies nucléaires, mais Zubrin n'est pas objectif.
On a plutôt l'impression que Zubrin est furieux que quelqu'un d'autre lui "vole" la vedette en matière d'exploration martienne, et que Chang Diaz utilise un peu les mêmes techniques marketing que lui.

Désolé d'en rester au débat sur les qualités personnelles des uns et des autres mais effectivement, les résultats significatifs étant encore loin d'une application concrète (mis à part erreurs grossières, c'est bien au pied du mur qu'on juge le maçon et non sur les plans qu'il a dessiné), on ne peut que se baser sur les déclarations des uns et des autres. Ton analyse de la situation me paraît assez juste. Il n'est jamais agréable de se faire voler la vedette dans un domaine auquel on a consacré sa vie et sur lequel on s'estime compétent (ce que reconnait avant tout le prix Robert A. Heinlein). Etre imbu de soi-même n'est certes pas une preuve d'incompétence mais c'est un facteur d'échec indéniable dès qu'il s'agit de collaborer à un travail d'équipe (Or, l'exploration de Mars se fera dans une très large collaboration ou ne se fera pas). Chang Diaz est au contraire quelqu'un de très modeste qui pourtant a des qualités scientifiques reconnus de ses pairs. Tous les gens que j'ai rencontré qui ont pu l'approcher et même travailler avec lui (j'ai un collègue qui a fait partie du même équipage) ne tarissent pas d'éloges sur lui et même s'il n'a pas lui-même toutes les compétences nécessaires à cette grande aventure, il a sans conteste les qualités indispensables pour la mener en sachant s'entourer de personnes compétentes y compris ne pensant pas comme lui (facteur enrichissant plutôt qu'appauvrissant de l'esprit). Personnellement, quand je rencontre une personne qui finit par son pouvoir de persuasion par m'imposer ses idées, je ne dis pas qu'il s'agit d'un bon leader mais plutôt d'un bon prédicateur alors qu'au contraire s'il est à l'écoute des idées des autres et même en fait siennes certaines d'entre elles alors on peut parler d'un bon manager. Je ferais remarquer avant tout combien les grands esprits de ce monde, ceux qui ont réellement changé notre vie, sont avant tout des "éponges" capables d'absorber tout ce qu'ils entendent, voient ou lisent pour ensuite en restituer une synthèse extrêmement pertinente et réellement source de progrès. C'est cette synthèse qu'on appelle "une vision" et non une construction personnelle qui s'apparente plus à des rêves inspirés par une quelconque divinité et ne relevant pas d'une démarche scientifique rigoureuse: désolé mais je suis né et formé dans le pays de Descartes et non dans celui de Joseph Smith.

lambda0 a écrit:Ses arguments techniques dénotent justement une faible compréhension du sujet, et en particulier de la technologie des générateurs nucléaires. La masse spécifique décroit lorsque la puissance augmente, utiliser les mêmes valeurs pour un générateur de 100 kW et un de 200 MW est peu crédible.
Les études sérieuses montrent quand même qu'il serait possible de construire un générateur de 200 MW de 400 ou 500 tonnes, avec des technologies pas trop spéculatives, et non 4000 tonnes comme l'explique Zubrin. (je ne dis pas qu'il faudrait le faire, 400t est probablement encore trop - juste que celà parait techniquement réalisable).

Pour ce qui est de la masse des réacteurs nucléaires, je ne sais pas. En fait, cela dépend de pleins de paramètres, du cycle utilisé, de la technique de refroidissement, du besoin de blindage ... A l'heure actuelle, on n'a rien fait de cette puissance (pour le spatial), donc difficile d'extrapoler.

lambda0 a écrit:J'ai toujours dans ma besace quelques études pour appuyer ma prose.
Cette étude de RocketDyne (2001) décrit un générateur de 200 MW, d'une masse de 485 tonnes, qui peut potentiellement être réduite à 392 tonnes.
http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2001/CR-2001-210767.pdf
(9.5 Mo, 135 pages, anglais)
C'est plus que ce qu'envisageait Chang-Diaz, mais il s'agit ici de technologies plus conventionnelles.

Ok.

lambda0 a écrit:Chang-Diaz est sans doute très optimiste, et n'est pas non plus un spécialiste de technologies nucléaires, mais Zubrin n'est pas objectif.
On a plutôt l'impression que Zubrin est furieux que quelqu'un d'autre lui "vole" la vedette en matière d'exploration martienne, et que Chang Diaz utilise un peu les mêmes techniques marketing que lui.

On repart dans l'émotionnel au détriment des arguments scientifiques ?
Revenons aux arguments scientifiques svp. Pour la technologie VASIMR, Zubrin a d'autres arguments. En fait, il y a 2 niveaux d'arguments. Le 1er, c'est VASIMR par rapport à d'autres technologies de propulsion électrique et le 2ème, c'est la propulsion électrique par rapport à d'autres technologies de propulsion, notamment chimique.
Niveau 1 : Zubrin prétend que les courbes de Chang-Diaz montrent ou suggèrent que le rendement du VASIMR est largement surestimé, en particulier lorsqu'on module vers des impulsions spécifiques faibles où le rendement chute. Et donc, il dit qu'il y a d'autres technologies de propulsion électrique qui sont plus intéressantes et que l'intérêt de la variabilité de l'impulsion spécifique propre au VASIMR ne lui confère pas l'avantage que prétend Chang-Diaz.
Niveau 2 : les technologies de propulsion électrique permettent un gain théorique en terme de masse à envoyer vers Mars, et peut-être aussi en terme de durée du voyage, mais lorsqu'on prend en considération tous les paramètres, ce n'est pas aussi évident. Cela dépend en effet de :
- besoins éventuels en blindage durant la phase (lente) de montée orbitale qui traverse la ceinture de radiations
- besoin de monter les vaisseaux plus haut que LEO pour le réacteur nucléaire
- besoin d'assemblage et de déploiement en orbite d'un grand vaisseau
- rend l'aérocapture très difficile (en général, elle n'est même pas envisagée)
Si les gains en ISP sont évidents, il y a donc aussi des inconvénients qui font qu'on perd certains gains (si je puis dire) obtenus avec la propulsion chimique, comme l'aérocapture et le fait de ne pas avoir d'assemblage à faire dans certains scénarios optimisés. Et évidemment, la propulsion électrique avec des moteurs puissants reste encore à développer, alors que la propulsion chimique est maîtrisée. La position de Zubrin, que je partage, est donc de dire qu'on n'a pas besoin de la propulsion électrique pour aller vers Mars et que de toute façon elle ne va pas améliorer les conditions de voyage de manière significative, si tant est qu'elle les améliore.

Argyre a écrit:
Pour ce qui est de la masse des réacteurs nucléaires, je ne sais pas. En fait, cela dépend de pleins de paramètres, du cycle utilisé, de la technique de refroidissement, du besoin de blindage ... A l'heure actuelle, on n'a rien fait de cette puissance (pour le spatial), donc difficile d'extrapoler.

On a quand même plus de 50 ans d'expérience en technologies nucléaires, fixes ou embarquées, et il s'agit de bons gros problèmes d'ingénierie, ce qui rend assez peu vraisembable qu'on se plante d'un facteur 10.
Accessoirement, à des niveaux de puissance plus faible, il peut y avoir des solutions non nucléaires intéressantes, avec une centrale solaire.

Argyre a écrit:

Revenons aux arguments scientifiques svp. Pour la technologie VASIMR, Zubrin a d'autres arguments. En fait, il y a 2 niveaux d'arguments. Le 1er, c'est VASIMR par rapport à d'autres technologies de propulsion électrique et le 2ème, c'est la propulsion électrique par rapport à d'autres technologies de propulsion, notamment chimique.
Niveau 1 : Zubrin prétend que les courbes de Chang-Diaz montrent ou suggèrent que le rendement du VASIMR est largement surestimé, en particulier lorsqu'on module vers des impulsions spécifiques faibles où le rendement chute. Et donc, il dit qu'il y a d'autres technologies de propulsion électrique qui sont plus intéressantes et que l'intérêt de la variabilité de l'impulsion spécifique propre au VASIMR ne lui confère pas l'avantage que prétend Chang-Diaz.

Le rendement chute aux basses Isp parce que l'énergie d'ionisation n'est plus négligeable devant l'énergie cinétique des ions. Cette caractéristiques est commune à toutes les propulsions électriques. C'est aussi pour celà qu'il vaut mieux utiliser de l'Argon que de l'Hydrogène pour le domaine d'Isp pertinent pour des missions martiennes.
Voir le doc suivant, figure 4 :
http://www.adastrarocket.com/Jared_IEPC11-154.pdf
Dans le domaine intérêt pour des missions martiennes, de 30 à 50 km/s, le rendement varie entre 50 et 70%, mais même à 20 km/s, si on veut de la poussée, le rendement n'est pas ridicule.
Pour comparaison, dans le doc du DLR que je t'ai envoyé il y a quelques mois, calculs de trajectoire en propulsion électrique, les auteurs utilisaient un moteur d'un autre type, un MPDT, avec un rendement de 37%, et c'était déjà suffisant pour montrer l'intérêt de la propulsion électrique.

Quant à l'exemple cité par Zubrin, le moteur ionique à grille, qui peut avoir effectivement un très bon rendement, il est inadapté à cette application : la charge d'espace, dûe au fait que les ions sont séparés des électrons limite la densité de poussée par unité de surface. Un moteur de forte puissance adapté à des missions habitées devrait expulser un plasma neutre.

Argyre a écrit:

Niveau 2 : les technologies de propulsion électrique permettent un gain théorique en terme de masse à envoyer vers Mars, et peut-être aussi en terme de durée du voyage, mais lorsqu'on prend en considération tous les paramètres, ce n'est pas aussi évident. Cela dépend en effet de :
- besoins éventuels en blindage durant la phase (lente) de montée orbitale qui traverse la ceinture de radiations
- besoin de monter les vaisseaux plus haut que LEO pour le réacteur nucléaire
- besoin d'assemblage et de déploiement en orbite d'un grand vaisseau
- rend l'aérocapture très difficile (en général, elle n'est même pas envisagée)
Si les gains en ISP sont évidents, il y a donc aussi des inconvénients qui font qu'on perd certains gains (si je puis dire) obtenus avec la propulsion chimique, comme l'aérocapture et le fait de ne pas avoir d'assemblage à faire dans certains scénarios optimisés. Et évidemment, la propulsion électrique avec des moteurs puissants reste encore à développer, alors que la propulsion chimique est maîtrisée. La position de Zubrin, que je partage, est donc de dire qu'on n'a pas besoin de la propulsion électrique pour aller vers Mars et que de toute façon elle ne va pas améliorer les conditions de voyage de manière significative, si tant est qu'elle les améliore.

Points déjà souvent débattus par ici...
Et sur le fond, je suis d'accord, si on veut expédier dans les plus courts délais (mettons, 15 ans) un bidon de 60 tonnes vers Mars, on n'a pas absolument besoin de la propulsion électrique. Les doutes portent surtout sur l'état du contenu biologique au retour...

Kostya a écrit:C'est cette synthèse qu'on appelle "une vision" et non une construction personnelle qui s'apparente plus à des rêves inspirés par une quelconque divinité et ne relevant pas d'une démarche scientifique rigoureuse: désolé mais je suis né et formé dans le pays de Descartes et non dans celui de Joseph Smith.

Excuse-moi Kostya, mais je note une certaine contradiction dans tes propos. Dans un premier temps, tu sembles d'accord sur le fait que le caractère de Zubrin n'en fait pas nécessairement quelqu'un d'incompétent, mais au final, tu finis tout de même pas contester sa démarche scientifique. Il est sans doute utile de rappeler que Zubrin a publié de nombreux articles scientifiques qui ont été évalués par des pairs. Il peut avoir tous les défauts du monde, mais certainement pas celui de ne pas avoir une démarche scientifique. Et je suis certain que lui-même se sent plus proche de Descartes que de Smith. Je l'ai dit et le redis, je pense qu'il est même parfois trop rationnel et qu'il oublie de prendre en compte les facteurs humains associés au contexte. Dans le cas du présent fil de discussion, il est évident qu'il a été très maladroit de sa part d'inviter Chang-Diaz à un débat public sur le VASIMR. Et donc, là où il est mauvais, ce n'est pas sur le côté technique, mais bien sur le côté communication et prise en compte des facteurs psychologiques et sociaux. En fin de compte, c'est le portait inverse de celui que tu as dressé. Zubrin est un Descartes qui a tenté de faire du Smith. Il en a convaincu certains, mais en critiquant X, Y et Z de façon maladroite, il s'est également attiré les foudres de pas mal de gens. Et c'est bien sur l'aspect communication qu'il est mauvais.

Remarque importante : Je ne suis pas totalement convaincu par Mars Direct. Je rappelle que j'ai réalisé un site web sur les missions martiennes et sur la page où je décris Mars Direct, je dresse une liste relativement longue des inconvénients de ce scénario. http://salotti.pagesperso-orange.fr/marsdirect.htm

Je suis également d'avis que la propulsion nucléaire n'est pas indispensable à cette aventure mais puisqu’elle a fait d'énorme progrès depuis 50 ans et que de plus, plus personne n'envisage sérieusement au 21ème siècle un tel voyage long à base de propulsion chimique, pourquoi s'en priver ? Quelque soit le mode de propulsion, il ne peut-être optimisé dans tout le domaine de la mission et s'il est optimisé pour 95% du trajet, je trouve cela déjà pas si mal. Ensuite, l'assemblage en orbite s'il n'est pas indispensable pour des raisons de choix du mode de propulsion pourrait l'être pour d'autres raisons dont, comme le désigne lambda0, la "préservation de l'échantillon biologique" envoyé sur Mars. Le besoin de blindage s'il reste limité à la phase d'ascension initiale n'en demeure pas moins obligatoire sur toute la durée du trajet dans le cas d'un trajet long à base de propulsion chimique.

Et pourquoi ne pas tout bonnement envisager de faire la synthèse des deux approches pour un maximum d'efficacité ? Imaginons que l'on limite le blindage dans la phase initiale en ne peuplant le vaisseau qu'une fois la montée initiale réalisée (d'autant plus facile qu'en banlieue terrestre, la télécommande reste un moyen efficace de contrôler un vaisseau y compris sur des phases critiques... a condition d'avoir une antenne non-occultée ). On aurait ainsi deux vaisseaux, l'un lourd en propulsion nucléaire et l'autre plus léger, à base de propulsion chimique qui viendrait s'y arrimer avant que la dernière accélération amenant l'ensemble sur la trajectoire de transfert Terre-Mars. Est-ce une hérésie ou bien quelqu'un y a déjà pensé ?

Sinon, sur l'aspect communication, ce n'est plus un secret pour personne: les grands génies sont tous des incompris ;)

Bonjour,

Si mes souvenir sont bons, il y a eu pas mal de prose sortis sur VASIMR au cours de l'année et en 2010 notamment dans Ciel et Espace qui s'en est fait l'écho en février 2010 (à vérifier).

Kostya a écrit:

Et pourquoi ne pas tout bonnement envisager de faire la synthèse des deux approches pour un maximum d'efficacité ? Imaginons que l'on limite le blindage dans la phase initiale en ne peuplant le vaisseau qu'une fois la montée initiale réalisée (d'autant plus facile qu'en banlieue terrestre, la télécommande reste un moyen efficace de contrôler un vaisseau y compris sur des phases critiques... a condition d'avoir une antenne non-occultée ). On aurait ainsi deux vaisseaux, l'un lourd en propulsion nucléaire et l'autre plus léger, à base de propulsion chimique qui viendrait s'y arrimer avant que la dernière accélération amenant l'ensemble sur la trajectoire de transfert Terre-Mars. Est-ce une hérésie ou bien quelqu'un y a déjà pensé ?

A vrai dire, il n'est jamais question d'acheminer un vaisseau à propulsion électrique depuis LEO avec son équipage : le vaisseau monte en automatique, au moins jusqu'au dessus des ceintures de Van Allen, ce qui peut éventuellement prendre plusieurs semaines ou plusieurs mois, et ce n'est qu'après que l'équipage le rejoint. Donc oui, on y a pensé, on fait même presque toujours comme ça dans ces scénarios.

A+

lambda0 a écrit:...

A vrai dire, il n'est jamais question d'acheminer un vaisseau à propulsion électrique depuis LEO avec son équipage : le vaisseau monte en automatique, au moins jusqu'au dessus des ceintures de Van Allen, ce qui peut éventuellement prendre plusieurs semaines ou plusieurs mois, et ce n'est qu'après que l'équipage le rejoint. Donc oui, on y a pensé, on fait même presque toujours comme ça dans ces scénarios.

A+

Tu me rassures mais alors la question du blindage me laisse perplexe car je croyais naïvement que ce type de propulsion générait son propre bouclier plasmatique en particulier en phase de croisière ?

Il peut y avoir un effet, j'ai déjà lu quelques réflexions sur le sujet, mais rien de très précis => je ne pense pas qu'on puisse beaucoup compter là dessus
(comparer l'énergie des ions expulsés par la propulsion, quelques centaines d'eV, à l'énergie des protons solaires et des GCR, des MeV, voire bien plus).
A mon avis, il faut de toute façon du blindage contre les protons solaires et les GCR en phase de croisière.

A+

lambda0 a écrit:Il peut y avoir un effet, j'ai déjà lu quelques réflexions sur le sujet, mais rien de très précis => je ne pense pas qu'on puisse beaucoup compter là dessus
(comparer l'énergie des ions expulsés par la propulsion, quelques centaines d'eV, à l'énergie des protons solaires et des GCR, des MeV, voire bien plus).
A mon avis, il faut de toute façon du blindage contre les protons solaires et les GCR en phase de croisière.

Tout a fait et ceci quelque soit le mode de propulsion choisi (chimique ou nucléaire).

Kostya a écrit:Je suis également d'avis que la propulsion nucléaire n'est pas indispensable à cette aventure mais puisqu’elle a fait d'énorme progrès depuis 50 ans et que de plus, plus personne n'envisage sérieusement au 21ème siècle un tel voyage long à base de propulsion chimique, pourquoi s'en priver ?

Parce que justement, il y a encore beaucoup de monde qui envisage sérieusement la propulsion chimique. :D

Sur le papier, la propulsion électrique semble imbattable, mais comme souvent, le diable est dans les détails ....
Par exemple, comme l'a écrit Lambda0, pour éviter la spirale lente, on peut amener l'équipage très haut en chimique et le transférer seulement à ce moment là. Il faut donc un vaisseau supplémentaire. Et d'autres questions se posent : Quels risques si on échoue à établir la jonction, quel back-up ? Que fait-on de la capsule qui a amené les astronautes, peut-on l'utiliser comme habitat principal ? Si oui, il faut compter de la masse supplémentaire, ce qui revient finalement à faire 90% du trajet en chimique (puisque arrivé en orbite haute, on est déjà tout près de Mars d'un point de vue énergétique) ! Si non, peut-on utiliser la capsule pour la réentrée terrestre terminale ? Si non, il faut une capsule supplémentaire à ajouter à la charge utile totale et si oui, il faut ajouter un bouclier thermique conséquent à monter en orbite haute avec la capsule.
Ensuite, le gain de l'aérocapture est d'autant plus important que le véhicule se prête au freinage atmosphérique, de par sa forme et sa taille. En règle générale, on ne le propose pas en propulsion électrique car le vaisseau n'a pas une forme adaptée (excroissances de la capsule de retour et des radiateurs par exemple) et il arrive avec une vitesse trop importante ce qui nécessiterait un bouclier démesuré. En chimique, on peut partir avec la capsule intégrée dans le vaisseau, ou avoir plusieurs vaisseaux, ce qui fait qu'on peut avoir une forme plus adaptée à l'aérocapture et gagner ainsi quelques dizaines de tonnes. Ensuite, il faut également discuter du retour. Or, en tout chimique, si on produit beaucoup d'ergols sur Mars pour remonter en orbite, le delta V nécessaire au retour à partir de l'orbite haute de Mars peut être relativement faible (1,5 km/s dans le scénario NASA si j'ai bonne mémoire). Donc le gain d'un vaisseau à propulsion électrique devient marginal pour le retour.
Enfin, dernier détail qui peut faire réfléchir, si l'objectif est de raccourcir le trajet pour limiter les radiations, il ne faut pas oublier qu'on aura un réacteur nucléaire à côté qui va lui aussi envoyer ses propres radiations. Dans le scénario de la NASA de 2009 avec propulsion thermique nucléaire, il est ainsi proposé de rajouter .... 10 tonnes de blindage pour limiter l'effet des radiations provenant du réacteur du vaisseau. The devil is in the details ...

Quand on fait le bilan de tous ces sous-optimisations, il ne faut pas s'étonner qu'il y ait encore des publications proposant des scénarios de voyage habité vers Mars basés sur du tout chimique. La réalité, c'est que les gains obtenus grâce à la production d'ergols sur place, l'aérocapture, l'optimisation des systèmes d'entrée descente et atterrissage, ou même seulement la bonne organisation de l'architecture de la mission, sont du même ordre que les gains obtenus par la propulsion électrique.

Argyre a écrit:

...

Ensuite, le gain de l'aérocapture est d'autant plus important que le véhicule se prête au freinage atmosphérique, de par sa forme et sa taille. En règle générale, on ne le propose pas en propulsion électrique car le vaisseau n'a pas une forme adaptée (excroissances de la capsule de retour et des radiateurs par exemple) et il arrive avec une vitesse trop importante ce qui nécessiterait un bouclier démesuré.

...

Chang-Diaz a proposé un scénario avec aérocapture : le vaisseau principal arrive vers Mars à environ 6 km/s, largue l'atterrisseur avec son équipage au passage, continue sur sa lancée en freinant tranquillement pour venir se satelliser environ 1 mois plus tard. Celà permet de gagner du temps, mais aussi du propulsif.

A+

Il y a un "détail" où le diable joue contre la propulsion chimique, c'est le temps de trajet. Si on envisage l'aérocapture dans ce cas, c'est qu'on ne peut emmener suffisamment d'ergols pour effectuer un freinage actif. Idem pour la réduction du temps de trajet: on ne peut plus aller assez vite sinon il faut plus d'ergols. Or, je reste persuadé que plus le trajet est long plus l'"échantillon biologique en souffre" alors que raccourcir le temps de parcours permet non seulement de limiter le temps de risque (qui est permanent pendant l'occupation du véhicule), ce qui peut avoir d'énormes avantages à tous les niveaux de la conception.
D'une manière générale, il me semble qu'en posant comme hypothèse un seul véhicule et un seul lancement dans les conditions actuelles de mise en orbite, on se mets plus de contraintes qu'il n'en faudrait déjà pour rendre le scénario faisable. N'en déplaise à leurs détracteurs, Apollo et, plus près de nous, l'ISS ont permis de maitriser les techniques de rendez-vous spatiaux et d'assemblage en LEO d'hyperstructures. Alors autant en profiter plutôt que de revenir 50 ans en arrière et admettre aussi de faire courir aux équipages des risques qui ne sont plus acceptables dans une discipline qui les transportent depuis plus d'un demi-siècle.

lambda0 a écrit:...
Chang-Diaz a proposé un scénario avec aérocapture : le vaisseau principal arrive vers Mars à environ 6 km/s, largue l'atterrisseur avec son équipage au passage, continue sur sa lancée en freinant tranquillement pour venir se satelliser environ 1 mois plus tard. Celà permet de gagner du temps, mais aussi du propulsif....

Appliquant ainsi à l'arrivée le scénario de départ évoqué plus haut. Cela se tient.

Si on pose qu'un "bon" scénario devrait permettre de boucler une mission en un an, ou au plus 450 jours, en restant au moins 30 jours sur place (mais 2 ou 3 mois serait encore mieux), il n'y a guère que la propulsion électrique qui permette de satisfaire à cette spécification tout en gardant des masses raisonnables (je parle de technologie déjà utilisée, ou en état de développement assez avancé).
Les études de Mars Direct et variantes ont, certes, produit des idées intéressantes, et on voit encore passer des idées astucieuses, mais qui ne traitent pas le problème de fond : la durée excessive des missions, de l'ordre de 3 ans, ce qui excède de beaucoup notre expérience (de l'ordre de 1 an sur l'ISS).

On a des dizaines d'années d'expériences avec le chimique. Les autres solutions ne sont pour le moment que de la science fiction. Il faut voir les choses en face, soit on va sur Mars avec une fusée "classique" soit on ne va pas sur Mars avant 2050 2060.

lionel a écrit:On a des dizaines d'années d'expériences avec le chimique. Les autres solutions ne sont pour le moment que de la science fiction. Il faut voir les choses en face, soit on va sur Mars avec une fusée "classique" soit on ne va pas sur Mars avant 2050 2060.

Si Kennedy s'était dit cela en 1961 alors Amstrong aurait eu 70 ans au moment de poser le pied sur la Lune. Allons, quand on s'en donne les moyens, beaucoup de choses deviennent possibles, c'est ça la dimension humaine du spatial et bien sûr, cela colle mal avec le matérialisme financier en vogue actuellement qui a pour principal résultat de tuer toute initiative audacieuse et n'alimente que le monde virtuel.
En fait, ça tombe pas si mal puisque ceux qui en bénéficient tel Musk ré-investissent ensuite dans le spatial... Mais ça serait quand même plus efficace (et aussi plus rapide justement) d'avoir un flux direct vers ceux qui pratiquent l'astronautique depuis plusieurs décennies.

En 61 tout était à construire. Maintenant tout a été construit et on se repose sur nos lauriers.

Ce n'est pas parce qu'on a des dizaines d'années d'expérience avec une technologie qu'elle est adaptée à un problème particulier.
A la limite, on peut aussi bien remplacer "Mars" par "Alpha Centauri" dans ta phrase (il est tout à fait possible d'expédier des trucs vers Alpha Centauri avec des fusées "classique", c'est juste un peu long), et 2050-2060 par "4ème millénaire".
Accessoirement, il y a dans l'espace des centaines d'engins spatiaux équipés de propulseurs ioniques/plasmiques, de modèles divers et variés, et à l'usage, ça marche très bien.

A+

lambda0 a écrit: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+

Salut Lambda0, tu peux plus expliquer cela. Pourquoi les gains en ISP sont moins utiles dans certains cas ?
Merci. d'éclairer ma lanterne.

EDIT : Est-ce que ce serait pas parce qu'au delà d'une certaine ISP, la masse de propulsif à emporter n'est de toute façon déjà plus un problème (comparer aux autres défis d'un vol interplanétaire ?