Thème et variations sur les voyages interstellaires

Une remarque : avec la chimie du 19ème siècle, il n'existait pas de moyens énergétiques connus pour voyager à plus de quelques km/s dans l'espace. Même en ignorant ce problème énergétique, avec la mécanique de Newton et de Galilée, la méconnaissance de la relativité restreinte interdisait la dilatation temporelle des voyages relativistes, et donc même à 1 g d'accéleration un voyage interstellaire ne pouvait se faire durant une vie humaine... Comme quoi des petites "corrections" peuvent avoir au final de grandes conséquences.

lambda0 a écrit:

Ces considérations de tuyauterie doivent être assez ennuyeuses pour des théoriciens, mais ça peut éventuellement intéresser un ou deux ingénieurs, donc je réponds ici...
Comme indiqué plus haut, à partir du moment où les réactions de fusion produisent des particules chargées, donc un courant électrique, c'est un peu ballot de les thermaliser pour ensuite produire de l'électricité par un cycle thermodynamique. Mais en fait, même quand l'énergie est disponible sous forme thermique en sortie du réacteur, on peut faire bien mieux que ces 36% d'une machine à vapeur et utiliser une conversion MHD.
Dans le principe, on fait passer le flux (particules/caloporteur ionisé) dans un champ magnétique perpendiculaire, les électrodes étant disposées perpendiculaires à la fois au flux et au champ magnétique.
Exemple ici pour un réacteur à fission :
http://myfreefilehosting.com/f/1b73fa5571_0.46MB

Dans le cas d'un générateur à fusion, deux cas peuvent se présenter :
- L'énergie cinétique des produits de fusion est thermalisée, nécessaire si cette énergie est emportée par des neutrons, optionnel dans pour des particules chargées (protons ou alphas). Dans ce cas, le système est similaire à celui présenté dans le document, en remplaçant la fission par le générateur à fusion, l'énergie est transférée à un caloporteur, à haute température (ici 1800K), qui est ionisé, et injecté dans la tuyère MHD, et on ferme le cycle. Moyennant quoi on arrive à des rendements de l'ordre de 50 à 60%.
- L'énergie de fusion est emportée par des particules chargées. Dans ce cas, pas d'échangeur thermique, pas d'étage d'ionisation, le flux de particules peut passer directement par la conversion MHD, et on fait également l'économie d'une partie de la tuyauterie (cycle ouvert, on rejette un peu d'hélium ou d'hydrogène). Rendement théorique supérieur à 70%.

Tout ça pour dire que quand on sera à construire des grands vaisseaux spatiaux, il est quand même assez probable qu'on ait dépassé le stade de la machine à vapeur...

A+

Tout a fait clair, convaincant. La fusion a décidément plus d'un tour dans son sac :).

Je me doutais bien que des solutions plus inovantes que la vieille turbine à vapeur étaient prévisible dans les prochains siècles, mais il était important pour moi à titre de propédeutique, de mettre les choses au carré avec les solutions actuelles. Cela représente un point initial à partir duquel on peut raisonner (tout en me remettant dans le bain niveau thermo :face:).

Si on table sur 0,6 de rendement avec le cycle "neutron thermalisé + MHD" et 0,7 avec la MHD directe, dans une première approche grossière fifty-fifty : 0,5*0,6 + 0,5*0,7 * 0,95 (le dernier terme étant le rendement de conversion supposé elec - lumière) on est à r=0,63 a lieu de 0,36. Soit 1,3 g/s d'équivalent Deutérium en combustion au lieu de 2.

C'est pas forcément fifty-fifty, cela dépend de l'accessibilité des isotopes, certains produisant des neutrons, d'autres non.

Maintenant, vu que la production d'énergie interne est mineure par rapport à l'énergie propulsive (+/- 1%) on peut très bien imaginer que l'on choisisse l'isotope le plus favorable au besoin pour cette activité là. Mais la différence de rendement n'est pas non plus énorme vu à la distance où nous voyons les choses (0,6 à 0,7). Et par ailleurs on souhaite initier un cycle d'eau douce qui ne passe pas par des pompes. Ou du moins, c'est plus ça : qui puisse se passer de pompe. Mais comme on dispose de 8 m de précipitation avec une solution classique de toute façon y'a de la marge, même en divisant par deux le besoin d'eau de refroidissement en doublant quasi le rendement.

la philosophie générale c'est je pense que toutes les fonctions essentielles de l'Arche puissent pouvoir être remplies de différentes façons toute aussi saines et réfléchies les unes que les autres.

Je vais essayer de mettre au propre toute cela.

En tout cas, c'est un pas de plus qui est franchit grâce à toi.

a+

Voici la nouvelle version du circuit de production d'énergie électrique avec bobinage MHD sur le plasma primaire et secondaire.

Les exigences concernant la pureté de l'eau dans les circuit sont bien moins élevées puisqu'elle ne passe dans aucune turbine et ne subit pas de changement d'état. Du coup on peut imaginer la faire circuler à l'intérieur des torons, avec une concentration ionique pas nulle.

Du coup, je me demande s'il serait possible d'envisager une circulation MHD ? Le circuit serait ainsi intégralement dépourvu de pièces mécaniques en mouvement.

La géométrie des réacteurs

Sur le schéma n°2, le réacteur adopte vaguement l'allure d'un Tokamak. Or, aux températures requises pour la fusion D-D ou D-He3 (1 GK) il est peu probable que le confinement magnétique puisse convenir.

Par ailleurs, un tore de plasma secondaire concentrique au tore de plasma secondaire n'a pas la géométrie requise pour intercepter le flux neutronique. Il faut que l'enveloppe du secondaire enserre sphériquement celle du primaire. Or les confinements inertiels ont une géométrie sphérique. Ça tombe bien.

On pourrait s'inspirer de cela :



Tiré de ça
Là il s'agit d'une configuration de réacteur à fission avec avec carburant de fission gazeux (genre UF4, le tetrafluorure d'uranium), VCR pour vapor core reactor.

On pourrait imaginer placer au centre du VCR un réacteur à confinement inertiel, au sein d'une coquille en vide "spatial" avec un canal de communication sous vide également. L'injection des billes de Deuterium ainsi que le tir laser ou particules (muons...) se ferait au sein de ce canal. Dans l'idée, la chambre réactionnelle ne contiendrait aucun appareillages, vu la température de fonctionnement (3000 K)

L'épaisseur et la pression du gaz du secondaire seraient calculés pour arrêter tous les neutrons et le rayonnement émis. Dans la configuration initiale, la pression du VCR est de l'ordre de 60 bars. Il n'y aurait pas besoin des protections en BeO.

Question n°1 que je me pose : quelle épaisseur d'Hélium à 60 bars / 3000 K faut il pour arrêter totalement le flux de neutrons ?

Le plasma primaire (He4) serait canalisé magnétiquement vers un disque MHD, puis en dessous d'une certaine vitesse il serait injecté dans le deuxième disque MHD où il réchaufferait le plasma secondaire préchauffé par le flux de neutrons.

Question n°2 : peut on canaliser efficacement un plasma à 100 keV (plasma primaire à 1 GK) depuis la chambre réactionnelle jusqu'aux bobines MHD ?

Des bobines externes seraient elles suffisantes vu l'épaisseur de gaz secondaire (et conducteur) intercalé ?

Des bobines internes sont bien entendu à exclure : on ne peut pas parier raisonnablement sur l'atteinte d'une supraconductivité à 3000 K :face:



a+

Gilgamesh a écrit:

Sur le schéma n°2, le réacteur adopte vaguement l'allure d'un Tokamak. Or, aux températures requises pour la fusion D-D ou D-He3 (1 GK) il est peu probable que le confinement magnétique puisse convenir.
...

Pour répondre très rapidement à ta question, considère l'épaisseur de lithium nécessaire pour intercepter le flux de neutrons de ITER (quelques dizaines de cm, de mémoire) : peu probable que même plusieurs mètres de gaz sous haute pression suffisent, et d'ailleurs si c'était le cas, on n'aurait aucun problème pour se protéger des radiations des réacteurs nucléaires.

Sinon, c'est intéressant, mais à mon avis, on se perd un peu dans des "détails" par rapport au sujet initial (les voyages interstellaires)...

lambda0 a écrit:

Gilgamesh a écrit:

Sur le schéma n°2, le réacteur adopte vaguement l'allure d'un Tokamak. Or, aux températures requises pour la fusion D-D ou D-He3 (1 GK) il est peu probable que le confinement magnétique puisse convenir.
...

Pour répondre très rapidement à ta question, considère l'épaisseur de lithium nécessaire pour intercepter le flux de neutrons de ITER (quelques dizaines de cm, de mémoire) : peu probable que même plusieurs mètres de gaz sous haute pression suffisent, et d'ailleurs si c'était le cas, on n'aurait aucun problème pour se protéger des radiations des réacteurs nucléaires.

Sinon, c'est intéressant, mais à mon avis, on se perd un peu dans des "détails" par rapport au sujet initial (les voyages interstellaires)...

Je comprend mais j'aime bien cogiter la chose à fond, au moins pour voir a quel point c'est possible.

Sur les aspects un peu plus stratégique, ça serait peut être intéressant d'envisager comment utiliser les autoroutes planétaires qui sont une donnée récente de la recherche, ou plus exactement d'envisager si c'est intéressant ou si c'est juste un plus un peu anecdotique, vu l'impulsion spécifique disponible. Lié à cela il y a toujours la question du carburant qui mérite d'être envisager un peu plus avant. Pour l'instant on a 4 stratégies :

* désorbiter de grande masse de glaces planétaires pour produire de l'hydrogène (par cracking thermique ou électrolyse) et opérer une distillation fractionnée en orbite terrestre.

* faire la même chose mais sur l'orbite de l'astéroide, afin de n'avoir à transférer que le produit final

* extraire de l'atmosphère uranienne
(dans ce cas là on a du He3 en plus possiblement, si on veut : il faut alors savoir le stocker sous forme liquide ce qui n'est pas commode)

* extraire du D de l'eau de mer terrestre, tout simplement. Il faudrait traiter de 0,01% du volume océanique (1,3e14 m3).




Je laisse de côté le He3 lunaire qui représente des quantités assez symboliques par rapport aux besoins.


a+

Tiens, j'ai feuilleté en librairie un hors-série de Science&Vie sur les planètes extrasolaires, et il y avait un article qui évoquait quelques projets de sondes interstellaires imaginés depuis les années 60 (Daedalus par exemple).
Celà rejoint un peu une idée déjà évoquée ici que si pour l'instant, il y a très peu d'intérêt pour les voyages interstellaires, parce que celà excèderait de loin nos capacités techniques, on pourrait reconsidérer le problème si on découvrait à distance une planète extra-solaire portant la vie, ce qui pourrait arriver même avant 2040 si une telle planète existe à moins de 20 années-lumière.

D'ici là, peut-être que les visions hallucinées de Drexler, le gourou du nanomonde, se seront concrétisées et qu'on pourra fabriquer des sondes spatiales de la taille ...d'un grain de sable, déjà bien plus facile à lancer à 10 ou 20% de la vitesse de la lumière. Un grain de sable contenant des millions de nanomachines, qui une fois parvenu à destination, vont reconstituer un engin d'exploration macroscopique capable de renvoyer des données vers la Terre. Au passage, l'exploration du système solaire ne serait plus qu'une formalité, les "sondes spatiales" sortiraient par millions des usines de fabrication de semi-conducteurs.

Finalement, est-ce vraiment plus utopique que des vaisseaux de plusieurs millions de tonnes, mûs par des moteurs à fusion qui n'existeront peut-être jamais ailleurs que sur le papier ? Drexler est peut-être fou à lier, mais il a quand même des arguments assez percutants : il considère que la faisabilité est établie depuis ...plusieurs milliards d'années, depuis qu'il y a des cellules vivantes. Reste à trouver la méthode.

Daedalus, pour les sondes automatiques, et les variantes "interstellaires" des habitats spatiaux de O'Neil, pour les voyages humains, ne présentent peut-être guère plus qu'un intérêt historique : les voyages interstellaires "à l'ancienne", tels qu'on pouvait les concevoir vers 1970. Pour ce qui est des voyages humains, on a vu que le principe du vaisseau multigénérations pouvait éventuellement être viable, modulo des hypothèses assez fortes, en tout cas il ne semble pas y avoir d'impossibilité physique absolu. Mais toujours en restant dans le cadre de la physique connue, il peut bien y avoir d'autres principes intéressants à explorer.

A+

lambda0 a écrit:il considère que la faisabilité est établie depuis ...plusieurs milliards d'années, depuis qu'il y a des cellules vivantes. Reste à trouver la méthode.

L'argument est excellent: irréfutable et percutant.
Cependant, la comparaison nano-technologie et vivant me parait un peu rapide, tant les principes de fonctionnement sont différents. Une cellule est plus qu'une simple "machine", c'est un objet en symbiose avec son environnement, alors qu'une nano-machine est bien souvent un circuit fermé, ou presque.

Question anecdotique: que faire une fois les millions de nano-robots sur Mars ? Que font-ils, et comment savons-nous ce qu'ils font ?

Dans le même registre, je me rappelle d'un article où il était question d'une sonde de la taille d'une canette de bière dont l'électronique ulta-miniaturisée contiendrait une copie de la conscience de plusieurs individus et d'un environnement virtuel confortable... L'article considérait que l'investissement énergétique pour accélerer ce petit objet à une fraction conséquente de la vitesse de la lumière serait abordable dans un futur pas trop lointain.
Maintenant, qu'il s'agisse d'une masse allant d'une fraction de gramme à quelques centaines de grammes, je ne vois pas trop comment lui donner une vitesse de l'ordre de 50 à 90 % de c pour atteindre un système proche dans un délai raisonnable...

lambda0 a écrit:Tiens, j'ai feuilleté en librairie un hors-série de Science&Vie sur les planètes extrasolaires, et il y avait un article qui évoquait quelques projets de sondes interstellaires imaginés depuis les années 60 (Daedalus par exemple).
Celà rejoint un peu une idée déjà évoquée ici que si pour l'instant, il y a très peu d'intérêt pour les voyages interstellaires, parce que celà excèderait de loin nos capacités techniques, on pourrait reconsidérer le problème si on découvrait à distance une planète extra-solaire portant la vie, ce qui pourrait arriver même avant 2040 si une telle planète existe à moins de 20 années-lumière.

On lit le même :) En général je n'achète pas S&V mais pour un HS sur les planètes extrasolaires ça ne se refuse pas.

Je pense comme toi que les grands projets sont "tirés" par une cible (et sur une cible !). Labeyrie à la rescousse ! J'aimerais être vivant quand on mettra en orbite son hypertelescope, si c'est ce que le futur retient.

D'ici là, peut-être que les visions hallucinées de Drexler, le gourou du nanomonde, se seront concrétisées et qu'on pourra fabriquer des sondes spatiales de la taille ...d'un grain de sable, déjà bien plus facile à lancer à 10 ou 20% de la vitesse de la lumière. Un grain de sable contenant des millions de nanomachines, qui une fois parvenu à destination, vont reconstituer un engin d'exploration macroscopique capable de renvoyer des données vers la Terre. Au passage, l'exploration du système solaire ne serait plus qu'une formalité, les "sondes spatiales" sortiraient par millions des usines de fabrication de semi-conducteurs.

C'est assez enthousiasmant comme perspective, mais j'ai du mal à imaginer qu'il n'y ait pas au moins UN engin macroscopique dans l'histoire (l'antenne !). A moins de synthétiser une antenne avec une multitude d'émission laser ?

Finalement, est-ce vraiment plus utopique que des vaisseaux de plusieurs millions de tonnes, mûs par des moteurs à fusion qui n'existeront peut-être jamais ailleurs que sur le papier ? Drexler est peut-être fou à lier, mais il a quand même des arguments assez percutants : il considère que la faisabilité est établie depuis ...plusieurs milliards d'années, depuis qu'il y a des cellules vivantes. Reste à trouver la méthode.

Oh pour ça je suis d'accord. Si on peut remplacer 1 tonne par un milligramme, voire un microgramme, je crois que la conversion technologique ne sera pas longue à se faire :).

L'Arche est un projet dont l'enjeu est anthropologique, pas scientifique (exploratoire). L'homme peut il accomplir le rêve de Constantin (Tsiolkovski) ? S'il le peut, de quelle manière ? Les sondes nanométrique ou mésométriques seraient d'une aides précieuses certainement dans u projet exploratoire.

Daedalus, pour les sondes automatiques, et les variantes "interstellaires" des habitats spatiaux de O'Neil, pour les voyages humains, ne présentent peut-être guère plus qu'un intérêt historique : les voyages interstellaires "à l'ancienne", tels qu'on pouvait les concevoir vers 1970. Pour ce qui est des voyages humains, on a vu que le principe du vaisseau multigénérations pouvait éventuellement être viable, modulo des hypothèses assez fortes, en tout cas il ne semble pas y avoir d'impossibilité physique absolu. Mais toujours en restant dans le cadre de la physique connue, il peut bien y avoir d'autres principes intéressants à explorer.

Je pense également que l'habitat dans l'espace ne présente aucun enjeu (enfin, faible disons, sans être nul) au plan du devenir global de l'espèce humaine hors la gloire de l'avoir fait. Exactement comme le premier pas sur la Lune. L'Homme est une espèce terrestre. L'Humanité ne se saignera pas aux quatre veines pour envoyer des contingents dans l'espace. Sauf une fois. Sauf un. Sauf 'quelques tentatives' plutôt, éventuellement espacées de loin en loin si les première échouent. Je pense que l'humanité est capable a terme d'arracher d'elle même un millionième d'elle même (en nombre ou en richesse). Actuellement, on est capable de consacrer ce type d'effort pour un milliardième. Il faut multiplier par mille. C'est beaucoup sans l'être. Il faut abaisser la barrière énergétique dans cette proportion là.

L'enjeu réside dans ce millionième qui dés lors poursuivra une destinée propre. Si l'humanité est capable d'armer ce millionième en y consacrant une partie marginale de son énergie, ce millionième pourrait constituer un enjeu moral élevé. Le tout c'est que ceux qui essaiment forment une société viable avec un haut degré de certitude sur le long terme (au dela de l'horizon de l'imagination). La vie biologique supporte des pertes en nombre, et ne s'en afflige pas. L'homme ne les admet qu'au pieds du mur, en cas de guerre, ce qui ne peut être le cas pour monter une entreprise comme l'Arche (j'imagine mal une humanité aux abois mener à bien une entreprise aussi ardue et accessoire à la fois).

Sinon "toujours en restant dans le cadre de la physique connue" quels autres principes intéressants à explorer considères tu ? Y'a l'hibernation, mais je considère le procédé comme humainement assez fragile (conditionné au bien être moral d'un petit contingent de veilleur).

a+

Space Opera a écrit:

lambda0 a écrit:il considère que la faisabilité est établie depuis ...plusieurs milliards d'années, depuis qu'il y a des cellules vivantes. Reste à trouver la méthode.

L'argument est excellent: irréfutable et percutant.
Cependant, la comparaison nano-technologie et vivant me parait un peu rapide, tant les principes de fonctionnement sont différents. Une cellule est plus qu'une simple "machine", c'est un objet en symbiose avec son environnement, alors qu'une nano-machine est bien souvent un circuit fermé, ou presque.
Question anecdotique: que faire une fois les millions de nano-robots sur Mars ? Que font-ils, et comment savons-nous ce qu'ils font ?

Au contraire, d'après Drexler, le fonctionnement est très similaire et on retrouve les mêmes concepts de base, même s'ils sont implémentés différemment : il y a des "assembleurs", des "réplicateurs", et quelques autres fonctions élémentaires à partir desquelles se reconstruisent des objets macroscopiques. Par ailleurs, tout comme les cellules "vivantes", ces automates sont censés travailler en collaboration. A l'arrivée, ces nanomachines sont censées reconstruire des objets macroscopiques, en particulier un système de communication pour renvoyer des données vers la Terre. Le vivant arrive bien à reconstruire des éléphants ou des baleines à partir d'une cellule invisible à l'oeil nu.
Pour alimenter ta réflexion, voici un livre que devrait à mon avis lire tout ingénieur, pas seulement pour les nanotechnologies, mais pour quelques idées concernant l'innovation et le progrès technique en général :
http://www.amazon.fr/Engins-cr%C3%A9ation-nanotechnologies-Eric-K-Drexler/dp/2711748537

Henri a écrit:Dans le même registre, je me rappelle d'un article où il était question d'une sonde de la taille d'une canette de bière dont l'électronique ulta-miniaturisée contiendrait une copie de la conscience de plusieurs individus et d'un environnement virtuel confortable... L'article considérait que l'investissement énergétique pour accélerer ce petit objet à une fraction conséquente de la vitesse de la lumière serait abordable dans un futur pas trop lointain.
Maintenant, qu'il s'agisse d'une masse allant d'une fraction de gramme à quelques centaines de grammes, je ne vois pas trop comment lui donner une vitesse de l'ordre de 50 à 90 % de c pour atteindre un système proche dans un délai raisonnable...

Les accélérateurs de particules accélèrent couramment des particules à quasiment la vitesse de la lumière. Un grain de sable, ça fait beaucoup de particules, mais d'un autre côté on peut se "contenter" de 0.1c ou 0.2c
Remarquer aussi qu'une explosion nucléaire peut éjecter des fragments à très grande vitesse.
Par ailleurs, on avait déjà un peu discuté des limites de miniaturation des propulsions : quelques millimètres pour les fusées chimiques (mais de toute façon, l'impulsion est insuffisante ici), moins pour les moteurs ioniques (encore insuffisant).
Quelle est la limite théorique de miniaturiation d'un moteur nucléaire ?
L'Americium 242 peut atteindre la criticité avec des couches de quelques microns, et les fragments de fission sont éjectés à plusieurs milliers de km/s : on est dans les bons ordres de grandeurs. Des radioisotopes peuvent également éjecter des noyaux alpha à 10000 ou 20000 km/s.
Il y a peut-être là quelques pistes de réflexion.

Gilgamesh a écrit:
...
Sinon "toujours en restant dans le cadre de la physique connue" quels autres principes intéressants à explorer considères tu ? Y'a l'hibernation, mais je considère le procédé comme humainement assez fragile (conditionné au bien être moral d'un petit contingent de veilleur).
a+

Ca dépend... Pourquoi devrait-il y avoir des veilleurs ? Sinon, Drexler (voir ref. plus haut) développe aussi quelques idées sur la biostase, semble considérer que ce n'est pas si impraticable. Remarquer par ailleurs que certains êtres vivants, même des insectes, supportent fort bien d'être refroidis et ranimés, même après plusieurs millénaires (on a déjà évoqué plus haut le tardigrade).

A+

EDIT :
A défaut d'avoir le livre sous la main, voici le site de Drexler, où on peut trouver quelques articles :
http://www.e-drexler.com/
http://www.e-drexler.com/p/idx04/00/0325nanoOverview.html
En ce moment, je m'intéresse à ce que tout celà peut impliquer pour la conquête spatiale.

lambda0 a écrit:Au contraire, d'après Drexler, le fonctionnement est très similaire et on retrouve les mêmes concepts de base, même s'ils sont implémentés différemment : il y a des "assembleurs", des "réplicateurs", et quelques autres fonctions élémentaires à partir desquelles se reconstruisent des objets macroscopiques.

Bonjour,

Ca fait déjà quelques années que de telles idées sont proposées mais je ne vois pas encore d'avancée significative. Assembler, répliquer, c'est facile à dire, mais à faire ...
En fait, la faisabilité me semble douteuse. La complexité du problème me semble du même ordre de grandeur que celle de l'intelligence artificielle.

lambda0 a écrit:
Par ailleurs, tout comme les cellules "vivantes", ces automates sont censés travailler en collaboration.

Ce qui fait qu'on reporte les problèmes cités plus haut au niveau de la communication et coopération entre robots, mais ça ne résout pas pour autant les problèmes. 1000 personnes qui ne savent ni lire ni écrire ne sont pas plus capables d'écrire un livre qu'une seule de ces personnes.

Gilgamesh a écrit:
...
Sinon "toujours en restant dans le cadre de la physique connue" quels autres principes intéressants à explorer considères tu ?

Puisqu'on est dans la nanotechnologie, les petites sondes et qu'on parle d'hibernation, peut-on envisager l'envoi d'un spermatozoïde et d'un ovule fécondé in vitro et cryogénisé ? Un corps entier à cryogéniser, ça ne parait pas faisable, mais 1 seule cellule, c'est possible, non ?
Bon, reste le problème de la nounou ....

A+,
Argyre

Argyre a écrit:
...
Ca fait déjà quelques années que de telles idées sont proposées mais je ne vois pas encore d'avancée significative. Assembler, répliquer, c'est facile à dire, mais à faire ...
En fait, la faisabilité me semble douteuse. La complexité du problème me semble du même ordre de grandeur que celle de l'intelligence artificielle.
..

Pourtant, en 1950, il aurait paru invraisemblable qu'on fabrique quelques dizaines d'années plus tard des centaines de millions de microprocesseurs effectuant des milliards d'opérations par seconde.
Drexler rappelle également que vers 1960, les généticiens considéraient l'ingénierie génétique comme absolument irréalisable.
Je t'invite à parcourir le site dont j'ai donné la référence plus haut.
Pas sûr non plus que tout celà nécessite quelque chose de très élaboré en IA, pas plus que nos algorithmes actuels. Ce sont surtout des problèmes de biochimie, puis de mécanique et de physique. Il s'agit surtout de pousser plus loin la miniaturiation en manipulant la matière à l'échelle atomique.

Ensuite, il ne s'agit pas d'argumenter qu'on va le faire demain, plutôt qu'à partir du moment où aucune loi physique fondamentale ne semble s'y opposer, d'une part, et que les organismes vivants font tout celà depuis 3 milliards d'années d'autre part, il y a une accumulation d'arguments suggérant que ça pourrait être faisable.
En attendant, dans pratiquement chaque numéro de l'Usine Nouvelle, je vois un ou plusieurs articles sur des résultats de recherche ou des applications des nanotechnologies. Assez rustiques pour l'instant par rapport à ce dont on parle, mais on commence à acquérir quelque expérience dans la manipulation de la matière à l'échelle atomique.

A+

lambda0 a écrit:http://www.amazon.fr/Engins-cr%C3%A9ation-nanotechnologies-Eric-K-Drexler/dp/2711748537

Ca m'a l'air ma foi très intéressant, je prends !

Sinon concernant l'accélération d'un grain de sable, tu as l'air de considérer une accélération de type "accélérateur de particules" voire une propulsion embarquée. ne serait-il pas plus judicieux d'imaginer le tirer depuis le sol (ou l'orbite) avec un laser ? On pourrait rajouter une couche protectrice à notre grain qui s'évaporerait sous la chaleur, accélérant ainsi notre charge utile, puis on continuerait alors à le pousser par un faisceau dirigé. Cette propulsion peut être efficace d'après toi ?

Space Opera a écrit:

lambda0 a écrit:http://www.amazon.fr/Engins-cr%C3%A9ation-nanotechnologies-Eric-K-Drexler/dp/2711748537

Ca m'a l'air ma foi très intéressant, je prends !

Surtout qu'il y a pas mal d'exemples d'applications potentielles pour le spatial. Il y décrit par exemple une méthode de construction d'un moteur fusée assez surprenante (le mot "croissance" est en fait plus adapté...).

Space Opera a écrit:
Sinon concernant l'accélération d'un grain de sable, tu as l'air de considérer une accélération de type "accélérateur de particules" voire une propulsion embarquée. ne serait-il pas plus judicieux d'imaginer le tirer depuis le sol (ou l'orbite) avec un laser ? On pourrait rajouter une couche protectrice à notre grain qui s'évaporerait sous la chaleur, accélérant ainsi notre charge utile, puis on continuerait alors à le pousser par un faisceau dirigé. Cette propulsion peut être efficace d'après toi ?

La vaporisation ne doit pas produire une Isp très importante, ce qui me fait préférer les processus électromagnétiques, ou nucléaires. A voir. Sinon, il vaut quand même mieux tirer depuis l'espace, sous peine de voir notre grain sable terminer sa vie en banale étoile filante...
Il s'agissait surtout de pointer le fait qu'il peut y avoir des méthodes qui n'ont aucun sens pour une sonde classique, mais qui peuvent mériter  réflexion dans le cas d'objets méso/microscopiques.

A+

AMHA le problème majeur des nanorobots serait de récupérer et de traiter les matériaux nécessaires à leur réplication...et si ces matériaux sont moléculaires et comme par hasard H2O , CO2 , NH3, H2S , PH3...des ADN, ARN et des protéines synthétiques, tout ça dans un emballage que l'on pourrait nommer néobactérie, pourraient convenir ;) ...une nouvelle histoire de la Vie !...une panspermie volontaire !

Bon, je continue à vous suivre, on en est à la 16 eme page.

Bien, on a exclu du processus les voiles solaires vu qu'entre
les étoiles il n'y a peut-être pas de quoi les gonfler !
Quoique nous n'en savons rien, imaginez une sorte de Mega Super
Gulfstream spatial il pourrait même emporter un radeau spatial !

On a exclu aussi le graviton qui est une des intéractions
fondamentales certaine, mais qui résiste à l'observation alors
que le photon s'est montré si docile dès le début du XX Siècle.
Dis-je, le graviton pourrait en le maîtrisant nous fournir de
nouvelles machines (inimaginable pour moi).

De toute façon les qqs calculs basés sur les lois de la physique
actuelle que Lambda0 et autres collègues ont esquissés ne laissent
aucun espoir pour l'Homo Sapiens Sapiens.
Pour l'Homo Sapiens sans doute, mais après ; l'histoire n'est pas
finie il y aura des successeurs l'Homo Manogénéticus moyenant quoi
enfin peut-être ne se heurteront-ils pas contre les faits têtus de
la physique, ils pourront les contourner.

Comme j'aime le dire on ira pas si loin avec notre actuelle maturité,
il en faudra bien d'autres pour jouer les audacieux "Christophe Colomb
Galactique".

Attention ; d'ailleur qqun y a fait allusion dans cette discussion,
mais j'y reviens, il arrive qu'il y ait des poses dans notre
évolution. Je ne fais pas allusion qu'au Moyen Age, celui la n'a pas
duré longtemps, mais par exemple pour passer de l'époque des tailleurs
de pierres grossières et en arriver aux silex subtilement taillés,
il s'est passé qqs dizaines de millénaires, qu'est-ce que nos aînés
ont pu faire pendant ces poses, peut-être est-ce tout simplement
nécessaire pour notre évolution. Il y en aura encore sans doute (?)

Tien, au fait c'est hors sujet mais enfin c'est original.

J'ai lu dernièrement que la "collision" de notre système solaire
avec son voisin se produira alors que le soleil sera encore actif
et donc la Terre itou. Il lui restera même encore 2 milliards
d'années à vivre ce grand moment.

Mais alors, le voila notre super vaisseau intersidéral : la TERRE,
elle a encore 4 à 5 milliards d'années d'autonomie, encore pas mal
de places assises (au moins encore 5 milliards en se poussant un peu)

Il y a de l'air encore pour longtemps (si on y prend garde) de quoi
manger (presque pour tout le monde) alors ; QUOI,

on est pas bien là ?

A vous suivre...



:sage:

Astro-notes a écrit:
...
Quoique nous n'en savons rien, imaginez une sorte de Mega Super
Gulfstream spatial il pourrait même emporter un radeau spatial !
...

Pour l'anecdote, ce "Gulf Stream" existe peut-être : les courants et les champs de la dynamo galactique. Pas de quoi accélérer un astronef cependant, mais j'avais quand même évalué que ça pouvait théoriquement permettre des corrections de trajectoire sur un vaisseau interstellaire se déplaçant à grande vitesse.
Vivement qu'on envoie une sonde au delà des limites du système solaire pour mesurer tout celà :bounce1:

A+

Salut,

Pour l'accélération des nanosonde on pourrait peut être s'inspirer du mécanisme d'accélération des rayons cosmiques dans l'enveloppe des supernova (mécanisme de Fermi). Il faudrait créer un nuage de plasma magnétisé extrêmement véloce (accélérateur de particule, laser...) et injecter un nanosonde possédant un champs magnétique dedans. Le nuage a une action de miroir magnétique et la particule rebondit à l'intérieur de manière aléatoire et peu à peu emprunte de l'énergie cinétique au nuage. Bon après faut voire au niveau de l'application numérique ce que ça donne.

a+

Gilgamesh a écrit:Salut,
Pour l'accélération des nanosonde on pourrait peut s'inspirer du mécanisme d'accélération des rayons cosmiques dans l'enveloppe des supernova (mécanisme de Fermi). Il faudrait créer un nuage de plasma magnétisé extrêmement véloce (accélérateur de particule, laser...) et injecter un nanosonde possédant un champs magnétique dedans. Le nuage a une action de miroir magnétique et la particule rebondit à l'intérieur de manière aléatoire et peu à peu emprunte de l'énergie cinétique au nuage. Bon après faut voire au niveau de l'application numérique ce que ça donne.
a+

Celà me semble très intéressant à investiguer.
De mon côté, j'étais parti sur un "moteur" radioisotopique, mais le mécanisme dont tu parles pourrait éventuellement permettre des vitesses plus élevées.

Cas 1 : propulsion radioisotopique
Principe: une couche monoatomique d'un isotope radioactif alpha est déposée sur un substrat. En se désintégrant, les atomes radioactifs émettent des noyaux alpha à une vitesse de l'ordre de 10000 à 20000 km/s. L'émission étant isotrope, la moitié des noyaux est éjectée vers l'arrière dans l'espace, le reste vient se ficher dans le substrat. Il en résulte donc une poussée.
Par ailleurs, le substrat peut être un semi-conducteur et les particules alphas qui y sont absorbées génèrent des paires électrons-trous. Avec des électrodes judicieusement disposées, il y a génération d'un courant par effet alphavoltaique. On a donc aussi une source d'énergie pour la nanosonde.
Exemple : pour les voyages à l'intérieur du système solaire, le polonium 210 pourrait convenir. Emetteur alpha, période=138 j, E=5.6 MeV.
Pour des temps de vol assez long, prendre un radioélément avec une période plus longue.
Point à vérifier : masse du moteur comparativement aux particules éjectées, il est possible que ce ne soit intéressant que pour les vols dans le système solaire.

Dans ces conditions, il est peut-être possible de fabriquer un moteur nucléaire aussi petit que l'on veut, même de quelques dizaines de microns. On peut imaginer une sonde spatiale de 100 microns de diamètre propulsée par un tel moteur, et les nanomachines constituant la charge utile auraient un peu d'énergie à l'arrivée, provenant de la radioactivité résiduelle, jusqu'à ce qu'elles soient capables de reconstruire des dispositifs permettant de capter l'énergie du milieu ambiant.

Cas 2 : accélération par mécanisme de Fermi
A développer et préciser.
Point à vérifier : compte tenu des facteurs d'échelle, il me semble qu'il est plus facile de générer des champs électriques que des champs magnétiques microscopiques.
La nanosonde pourrait être incluse dans une coquille isolante et électriquement chargée, qui serait éjectée en fin d'accélération.

A+

EDIT:
Pour fixer les idées, l'article suivant, de Drexler, donne quelques indications sur l'importance des facteurs d'échelle en fonction des quantités physiques considérées :
http://www.e-drexler.com/d/05/00/ProductiveNanosyst.pdf

lambda0 a écrit:

Celà me semble très intéressant à investiguer.
De mon côté, j'étais parti sur un "moteur" radioisotopique, mais le mécanisme dont tu parles pourrait éventuellement permettre des vitesses plus élevées.

Cas 1 : propulsion radioisotopique
Principe: une couche monoatomique d'un isotope radioactif alpha est déposée sur un substrat. En se désintégrant, les atomes radioactifs émettent des noyaux alpha à une vitesse de l'ordre de 10000 à 20000 km/s. L'émission étant isotrope, la moitié des noyaux est éjectée vers l'arrière dans l'espace, le reste vient se ficher dans le substrat. Il en résulte donc une poussée.
Par ailleurs, le substrat peut être un semi-conducteur et les particules alphas qui y sont absorbées génèrent des paires électrons-trous. Avec des électrodes judicieusement disposées, il y a génération d'un courant par effet alphavoltaique. On a donc aussi une source d'énergie pour la nanosonde.
Exemple : pour les voyages à l'intérieur du système solaire, le polonium 210 pourrait convenir. Emetteur alpha, période=138 j, E=5.6 MeV.
Pour des temps de vol assez long, prendre un radioélément avec une période plus longue.
Point à vérifier : masse du moteur comparativement aux particules éjectées, il est possible que ce ne soit intéressant que pour les vols dans le système solaire.

Dans ces conditions, il est peut-être possible de fabriquer un moteur nucléaire aussi petit que l'on veut, même de quelques dizaines de microns. On peut imaginer une sonde spatiale de 100 microns de diamètre propulsée par un tel moteur, et les nanomachines constituant la charge utile auraient un peu d'énergie à l'arrivée, provenant de la radioactivité résiduelle, jusqu'à ce qu'elles soient capables de reconstruire des dispositifs permettant de capter l'énergie du milieu ambiant.

Cas 2 : accélération par mécanisme de Fermi
A développer et préciser.
Point à vérifier : compte tenu des facteurs d'échelle, il me semble qu'il est plus facile de générer des champs électriques que des champs magnétiques microscopiques.
La nanosonde pourrait être incluse dans une coquille isolante et électriquement chargée, qui serait éjectée en fin d'accélération.

A+

EDIT:
Pour fixer les idées, l'article suivant, de Drexler, donne quelques indications sur l'importance des facteurs d'échelle en fonction des quantités physiques considérées :
http://www.e-drexler.com/d/05/00/ProductiveNanosyst.pdf

On pourrait imaginer de combiner les deux. Le dépôt en couches minces permet sans doute de fabriquer un genre de miroir à rayon X. Une particule alpha qui se freine (même peu de temps) dans le substrat de la sonde pourrait générer un bremsstrahlung reflechit vers l'arrière par le bouclier-miroir à l'avant, qui jouerait le rôle d'une tuyère. Le tout c'est de s'assurer que statistiquement la sonde pointe dans la direction du mouvement...

Ça serait vraiment intéressant de quantifier tout cela.

edit : mais si on compte sur un bremsstrahlung, un émetteur bêta- serait bien plus intéressant (l'électron produisant un rayonnement bien plus élevé par freinage qu'un noyau alpha).

a+

Gilgamesh a écrit:
On pourrait imaginer de combiner les deux. Le dépôt en couches minces permet sans doute de fabriquer un genre de miroir à rayon X. Une particule alpha qui se freine (même peu de temps) dans le substrat de la sonde pourrait générer un bremsstrahlung reflechit vers l'arrière par le bouclier-miroir à l'avant, qui jouerait le rôle d'une tuyère. Le tout c'est de s'assurer que statistiquement la sonde pointe dans la direction du mouvement...
Ça serait vraiment intéressant de quantifier tout cela.
edit : mais si on compte sur un bremsstrahlung, un émetteur bêta- serait bien plus intéressant (l'électron produisant un rayonnement bien plus élevé par freinage qu'un noyau alpha).
a+

Euh... j'ai quand même quelques doutes sur la faisabilité physique de miroirs X efficaces avec des couches minces et pour des angles d'incidence faible comme ici...
Par ailleurs, on cherche à expulser des particules les plus massives possibles. Avec de l'activité beta, on n'aura pratiquement pas de poussée, compte tenu du rapport masse(électron)/masse(noyau).
Chaque particule expulsée ajoute dp=Racine(2*m*E).
Mieux vaut rester sur une radioactivité alpha, et on aimerait bien expulser des particules encore plus massives.
Vérification faite, en quantifiant tout celà, j'arrive à la conclusion que le substrat ne doit pas avoir plus de quelques centaines de nm d'épaisseur pour produire un delta(V) de quelques km/s. Mais il doit être quand même assez épais pour récupérer la quantité de mouvement de la particule alpha.
Ce serait donc éventuellement intéressant pour voyager dans le système solaire, mais probablement pas pour accélérer une sonde interstellaire, au moins avec la géométrie que j'imaginais (mais il peut y en avoir d'autres auxquelles je n'ai pas pensé, exploitant également le fait que la désintégration produit des particules à 10000-20000 km/s).

Par contre, ce que tu as évoqué avec le mécanisme de Fermi pourrait être développé plus avant : les rayons cosmiques sont quand même accélérés à des vitesses très élevées. Mais je visualise mal l'application de ce principe pour l'instant.

A+

lambda0 a écrit:Mais il doit être quand même assez épais pour récupérer la quantité de mouvement de la particule alpha.

J'avoue ne pas comprendre cette phrase... En quoi une couche trop mince serait pénalisante ?

Space Opera a écrit:

lambda0 a écrit:Mais il doit être quand même assez épais pour récupérer la quantité de mouvement de la particule alpha.

J'avoue ne pas comprendre cette phrase... En quoi une couche trop mince serait pénalisante ?

Parce que si la particule alpha ressort de l'autre côté du substrat sans avoir cédé sa quantité de mouvement, celà compense la poussée créée par les particules qui sont parties dans l'autre direction, puisque l'émission est isotrope. Pour qu'il y ait une poussée nette, il faut que les particules alpha qui sont émises dans la direction du substrat soient arrêtées.
Donc la couche substrat doit avoir une épaisseur supérieure au libre parcours moyen des alpha dans le matériau de ce substrat, et je ne pense pas que ça puisse être très inférieur à quelques centaines de nanomètres (mais c'est à vérifier).

A+

EDIT: je suppose qu'il n'y a rien derrière le substrat, la charge utile se trouve sur la périphérie. Je vais faire un petit schéma et je reviens...

lambda0 a écrit:EDIT: je suppose qu'il n'y a rien derrière le substrat, la charge utile se trouve sur la périphérie. Je vais faire un petit schéma et je reviens...

Là je comprends mieux, je ne voyais pas la nécessite absolue que ça finisse dans le substrat si ça pouvait percuter la charge utile. :)

Voici une image de cette nanosonde spatiale.
On récapitule le fonctionnement.
- Une couche monoatomique d'un isotope radioactif alpha est déposée sur un substrat
- Les particules alpha émises dans le demi-espace vu par la couche d'isotope contribuent à la poussée
- Les autres sont absorbées dans le substrat
- Si de plus le substrat est un semi-conducteur, les particules alpha peuvent générer des paires électrons-trous et un courant électrique avec des électrodes convenablements disposées, ce qui fournit une source d'énergie pour la charge utile
- La charge utile est disposée en périphérie pour ne pas être perturbée par les particules alpha mais aussi maximiser le rapport poussée/masse, la poussée étant proportionnelle à la surface dans cette géométrie, et la masse de la charge utile proportionnelle aux dimensions linéiques générales.
- Cette charge utile est constituée de nanomachines dont la programmation permet de reconstruire progressivement des composants macroscopiques une fois arrivés à destination

La masse de chaque nanosonde étant inférieure à 1 milligramme, un tir de fusée peut permettre d'expédier ainsi plusieurs milliards de sondes vers la planète Mars par exemple. On s'arrange pour qu'elles arrivent à une vitesse relative pas trop importante et tombent doucement vers le sol, comme des poussières, en étant dispersées par les vents sur toute la planète. On peut bien en perdre 99.9%, il en reste encore des millions qui atteignent le sol sans encombre dans une zone propice à leur croissance et arrivent à reconstruire une antenne de communication avec la Terre, en suivant leur programmation.

Faisabilité : quand on saura réellement manipuler la matière à l'échelle atomique.

A+