Thème et variations sur les voyages interstellaires

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+

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...

Y'a un problème d'incidence ça c'est sur (il faut avoir une sonde très longue par rapport à son diamètre). Mais est ce que le fait de n'opposer que des couches minces posent un pb ?

Par exemple : Des chercheurs de l'institut Fraunhofer d'optique appliquée et de mécanique fine ont mis au point un miroir d'un nouveau type pour des rayons X mous(...) Ces miroirs sont constitues d'une plaque de silicium recouverte par des couches alternées de chrome et de scandium dont le nombre peut atteindre 1 200. Le miroir peut réfléchir jusqu'a 15 % du rayonnement incident.

Un miroir fait de couches minces ça ne me choque pas... Si dans la structure de la sonde, on a des plans alternée de très faibles incidences, y a peut être moyen de rediriger du rayonnement vers l'arrière.

Bon ceci dit, je reconnais que ça amène à une géométrie compliquée. Mais le domaine étant si neuf...

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.

Sur le fond il me semble que la logique de la propulsion implique que l'on cherche à expulser les particules les plus véloces, pas les plus massives ?

a+

Gilgamesh a écrit:
Y'a un problème d'incidence ça c'est sur (il faut avoir une sonde très longue par rapport à son diamètre). Mais est ce que le fait de n'opposer que des couches minces posent un pb ?
Par exemple : Des chercheurs de l'institut Fraunhofer d'optique appliquée et de mécanique fine ont mis au point un miroir d'un nouveau type pour des rayons X mous(...) Ces miroirs sont constitues d'une plaque de silicium recouverte par des couches alternées de chrome et de scandium dont le nombre peut atteindre 1 200. Le miroir peut réfléchir jusqu'a 15 % du rayonnement incident.
Un miroir fait de couches minces ça ne me choque pas... Si dans la structure de la sonde, on a des plans alternée de très faibles incidences, y a peut être moyen de rediriger du rayonnement vers l'arrière.

L'exemple que tu donnes illustre bien ce que je disais : il faut se donner du mal pour réfléchir seulement 15% sur des X mous, alors que dans le visible, on fait facilement des empilements de couches minces qui réfléchissent 100%. Ca dépend de l'énergie de ces rayons X. L'explication physique est que quand la longueur d'onde arrive à l'ordre de grandeur des distances inter-atomique, et en dessous, les atomes ne réagissent plus collectivement, et tout se passe comme si les photons passaient "entre" les atomes. Une autre façon de voir est que la fréquence du champ est tellement élevée que les électrons n'ont plus le temps de réagir.
On arrive quand même à réfléchir les rayons X pas trop énergétiques, en incidence rasante, mais c'est quand même assez sportif. Il faut voir quel est le spectre du rayonnement de freinage, mais je ne m'attend quand même pas à ce que le coefficient de réflexion soit très important. Je ne dis pas que c'est impossible, mais il faut faire très attention au budget de masse, et des empilements de plusieurs milliers de couches, ça commence à faire beaucoup ici.
Sinon, géométriquement, la zone où est générée le rayonnement de freinage pourrait être placée au foyer d'un miroir parabolique.

Sur le fond il me semble que la logique de la propulsion implique que l'on cherche à expulser les particules les plus véloces, pas les plus massives ?

Tenir compte du fait que la masse du "moteur" est beaucoup plus importante que la masse éjectée.
Chaque particule éjectée ajoute en quantité de mouvement : dp=Racine(2*m*E)
(avec en fait un facteur cosinus puisqu'on n'est pas collimaté)
Les particules alpha issues de la désintégration sont typiquement à quelques MeV, pour une masse de 4 uma.
Les émissions beta sont en général un peu moins énergétiques, mais peuvent quand même dépasser 1 MeV. Par contre, la particule éjectée (un électron) est environ 7000 fois moins massive qu'une particule alpha (penser éventuellement à corriger la formule ci-dessus si les électrons sont relativistes, mais ça ne change pas les ordres de grandeur).
Reporter ces chiffres dans la formule ci-dessus.

A+

Un commentaire simplet et une suggestion.

Commentaire simplet
Peut-on imaginer de partir un moment de l’autre bout ? I.e. du ‘paradoxe de Fermi’ : « Where is everybody ?» Dans l'hypothèse spéculative que les questions que vous posez se seraient posées aussi à d'autres, ailleurs.

Dans les branches logiques où « there is someone(s) », une sous-branche est que « les vols sont rares et lents » ; voir notamment le modèle de percolation http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/percolation.htp de Landis .

°°° speculation ON

Cela pourrait militer en faveur des vols d’Arche par rapport à ceux de micro-sondes. Les vols d’Arche, même dans une longue durée, sont rares, lents, individuellement risqués, et susceptibles de s’arrêter en route avant, éventuellement, de ‘repartir’. Donc ils pourraient, même après un temps long, et même s’ils partent de nombreux endroits, laisser de larges espaces non visités.

Inversement, des ‘tirs’ de sondes, une fois initiés, sont fréquents (micro-sondes), économiques, auto-réplicants (mini-sondes), globalement peu risqués. Ils ‘percolent’ mieux. La probabilité de les voir est plus élevée (ou de voir débarquer leurs expéditeurs un peu plus tard). Or on ne les voit pas.

Le paradoxe de Fermi, si on en explore les embranchements du type « There is somebody out there mais il n’est pas encore venu chez nous », tendrait alors à nous montrer que les tirs de micro-sondes ne sont pas couronnés de succès. Pourquoi ? Je ne sais pas mais par exemple :
- soit parce que, lorsqu’on arrive au niveau technologique requis, on sait aussi faire des arches (mais pas d’ engins très rapides, car alors where is everybody ?) ;
- soit parce que ‘certains’ envoient des micro-sondes mais qu’elles échouent dans une immense majorité, pour une raison non envisagée ici – et dans ce cas leur efficacité exploratoire ne serait pas très bonne
- soit (tout de même) parce que la plupart des ‘expéditeurs’ trouvent dans leur majorité que la chaîne carbonée sent vraiment trop mauvais, beurk, et donc ils vont ailleurs (en Arche).
- …
°°° speculation OFF


Suggestion (Vu le nb de commentaires record et la durée du présent sujet)

Lorsqu’on travaille, ou a travaillé, dans le spatial ou des domaines connexes, on se garde bien de trop parler du, ou penser au, voyage spatial. On améliore les paliers de la turbopompe, on recolle les tuiles etc.

Ceux qui recollent des tuiles ou dimensionnent des lanceurs ont besoin de soutien public (et de rêver un peu), et ce soutien aura de plus en plus besoin d’un point de fuite que ne fournira pas le tourisme spatial, mais que fournirait une réflexion solide sur le voyage interstellaire.

Serait-il idiot de dériver le présent sujet vers un club (ou n’importe quoi de plus élargi que ce forum) ?

Aux USA, il y a la fondation Tau Zéro, the Planetary Society… Pas grand-chose en France, me trompé-je ? Et s’il n’y a rien, ne peut-on l’organiser ?

Blindside a écrit:
Peut-on imaginer de partir un moment de l’autre bout ? I.e. du ‘paradoxe de Fermi’ : « Where is everybody ?» Dans l'hypothèse spéculative que les questions que vous posez se seraient posées aussi à d'autres, ailleurs.
...

Sur le paradoxe de Fermi, quelques idées ici :
https://astronautique.actifforum.com/Technique-c5/Autres-f21/Reflexions-sur-le-paradoxe-de-Fermi-t2480.htm

Blindside a écrit:
...
Ceux qui recollent des tuiles ou dimensionnent des lanceurs ont besoin de soutien public (et de rêver un peu), et ce soutien aura de plus en plus besoin d’un point de fuite que ne fournira pas le tourisme spatial, mais que fournirait une réflexion solide sur le voyage interstellaire.
...

Tu tapes assez juste là, et j'aime bien cette idée de "point de fuite"...
Je serais bien plus excité à l'idée de voir les premières images des hypertéléscopes, ou d'assister de mon vivant à l'exploration du système de Epsilon Eridani par une sonde automatique, que par un tourisme spatial pour milliardaires (ou au moins millionnaire) qui n'a même pas la puissance symbolique de l'exploration humaine de Mars. Pour les hypertéléscopes, je ne désespère pas quand même, en me ménageant un peu. Pour ce qui est de la sonde automatique, il aurait fallu qu'elle soit lancée sous l'empire Romain. Ou alors que le supplice de la découverte à distance d'une planète extra-solaire portant une biosphère mais physiquement inaccessible avant des millénaires soit vraiment insupportable au point qu'on entame des recherches sérieuses sur le vol interstellaire...
Mais bon, le spatial "ludique" présente l'intérêt d'être plus médiatique, "palpable", que les spéculations éthérées sur les voyages interstellaires, et on ne sait jamais, celà peut aussi déboucher sur des progrès intéressants.

A+

Blindside a écrit:Le paradoxe de Fermi, si on en explore les embranchements du type « There is somebody out there mais il n’est pas encore venu chez nous », tendrait alors à nous montrer que les tirs de micro-sondes ne sont pas couronnés de succès. Pourquoi ? Je ne sais pas mais par exemple :
- soit parce que, lorsqu’on arrive au niveau technologique requis, on sait aussi faire des arches (mais pas d’ engins très rapides, car alors where is everybody ?) ;
- soit parce que ‘certains’ envoient des micro-sondes mais qu’elles échouent dans une immense majorité, pour une raison non envisagée ici – et dans ce cas leur efficacité exploratoire ne serait pas très bonne
- soit (tout de même) parce que la plupart des ‘expéditeurs’ trouvent dans leur majorité que la chaîne carbonée sent vraiment trop mauvais, beurk, et donc ils vont ailleurs (en Arche).
- …

Autres idées (je continue sur le mode spéculatif) :
- soit parce que les autres civilisations ne parviennent pas à développer la technologie spatiale pour diverses raisons : planètes trop massives, atmosphères trop denses, populations trop faibles réparties sur une toute petite surface de leur planète à cause de la grandeur des océans ou des zones glacées ou au contraire trop chaudes ou trop sèches ..., règlementation planétaire interdisant tout objet dans l'espace suite à une guerre mondiale impliquant des armes en orbite ...
Les humains ne se rendent peut-être pas compte de la chance qu'ils ont d'être nés sur une Terre propice au développement des technologies spatiales.

Cordialement,
Argyre

lambda0 a écrit:Ou alors que le supplice de la découverte à distance d'une planète extra-solaire portant une biosphère mais physiquement inaccessible avant des millénaires soit vraiment insupportable au point qu'on entame des recherches sérieuses sur le vol interstellaire...

En parlant de ça, je me suis souvent demandé si "j'aimerais" qu'on trouve une planète habitée, ou du moins où la vie est sure à plus de 99%, spectres et photos à l'appui.
Je pense personnellement que ça serait horrible pour notre génération, d'une part parce que l'engouement médiatique risque de durer 1 mois avant de doucement redescendre et que donc les fonds ne suivraient de toute façon pas, mais pour nous autres passionnés cette réalité sera vraiment insupportable.
Ca serait une joie profonde, mais pas autant que notre frustration. La portée symbolique aurait beau être immense, elle nous fera d'autant plus remarquer que nous sommes des terriens condamnés à rester ici alors qu'en ouvrant la fenêtre nous aurons su qu'il y a probablement une infinité d'autres choses à voir. Condamnés par notre propre espèce qui ne s'intéressera à l'annonce que dans un but ludique ou onirique, mais pas tellement d'exploration et d'investissement (personnel donc financier). Nous serons bloqués parce que les terriens sont malheureusement des humains.

Ne préfererait-on pas finir innocents mais confiants sans aucun résultat probant, que heureux mais désespérés ?

Space Opera a écrit:En parlant de ça, je me suis souvent demandé si "j'aimerais" qu'on trouve une planète habitée, ou du moins où la vie est sure à plus de 99%, spectres et photos à l'appui.
Je pense personnellement que ça serait horrible pour notre génération, d'une part parce que l'engouement médiatique risque de durer 1 mois avant de doucement redescendre et que donc les fonds ne suivraient de toute façon pas, mais pour nous autres passionnés cette réalité sera vraiment insupportable.
Ca serait une joie profonde, mais pas autant que notre frustration. La portée symbolique aurait beau être immense, elle nous fera d'autant plus remarquer que nous sommes des terriens condamnés à rester ici alors qu'en ouvrant la fenêtre nous aurons su qu'il y a probablement une infinité d'autres choses à voir. Condamnés par notre propre espèce qui ne s'intéressera à l'annonce que dans un but ludique ou onirique, mais pas tellement d'exploration et d'investissement (personnel donc financier). Nous serons bloqués parce que les terriens sont malheureusement des humains.

Ne préfererait-on pas finir innocents mais confiants sans aucun résultat probant, que heureux mais désespérés ?

Je me disais qu'au delà des coups médiatiques, une telle découverte pouvait avoir toutes sortes d'implications philosophiques et religieuses, et même des conséquences sociétales imprévisibles. Il n'y a qu'à voir dès maintenant la prolifération de sectes religieuses qui interprètent de vagues lueurs dans le ciel. Et comment se redéfinirait par exemple l'humanisme à partir du moment où serait établie l'existence d'une vie évoluée ET, éventuellement consciente au sens où on l'entend ?
La preuve de l'existence d'une vie évoluée ailleurs que sur la Terre achèverait aussi la révolution copernicienne, même si le contact physique est impossible à échéance prévisible.
Mettons que celà ne changerait peut-être pas le cours de l'histoire du jour au lendemain, mais il me semble certain que celà aurait des conséquences profondes, qui se révèleraient éventuellement sur des décennies ou des siècles, comme celà  a été le cas à partir du changement de point de vue introduit par Copernic.
Peut-on vraiment refuser l'acquisition de cette connaissance si elle est techniquement à notre portée ?

Je suis un peu moins optimiste que toi. Il est vrai qu'une telle découverte obligerait à se poser beaucoup de questions. Cependant, le changement ne serait pas profond dans le sens où:
- Les moins extrémistes des religieux et le commun des athés sont déjà dans une vision copernicienne du monde, et pour nous autres cette information ne modifiera pas profondément notre propre vision de la place de l'Homme dans l'univers. Quelque part, nous sommes déjà convaincus que nous ne sommes pas seuls ou, au pire, que si nous sommes seuls et bien l'inverse aurait été parfaitement possible aussi.
- Pour ceux chez qui le bouleversement serait le plus profond serait ceux qui croient en des dogmes qui supportent mal le changement. Malheureusement, ils ont prouvé qu'il arrivaient toujours à faire coller leur croyance sur la science, ou même parfois à faire coller la science à leur croyance. Dernier exemple, certes extrême mais très clair: les créationnistes. Nous sommes bien placés pour savoir qu'un moon-hoa*** ou un fou de Dieu n'a pas besoin d'arguments pour défendre sa thèse, seule sa conviction compte.
En gros, il y aura certes un changement, mais déjà quelque chose d'inaccessible risque de ne pas convaincre les gens aussi profondément qu'un réel contact. Autour de moi, je connais des gens qui ne connaissent rien au spatial, souvent des personnes agées ou des jeunes inintéressés, qui pensent déjà que la science a découvert des traces de vie sur Mars, ou encore que Voyager a photographié d'autres systèmes solaires... et ils ne semblent pas perturbés le moins du monde.
Notons aussi qu'à l'heure actuelle, la NASA et maintenant l'Europe de plus en plus, usent de l'argument "vie" pour justifier toute mission d'exploration: Mars, Europe, Titan, TPF, Corot, etc... J'ai bien peur que cette surexploitation du filon a le mauvais effet d'ancrer dans l'esprit du grand public que la vie sera bientôt découverte, et que de toute façon ça n'est pas extraordinaire puisque aujourd'hui on en parle déjà ouvertement. De plus, le fait que ça ne soit surement pas des petits hommes verts avec qui on peut communiquer facilement nécessitera un niveau d'extrapolation, voire d'abstraction pour faire un parallèle bactérie-vie développée, peut-être trop grand pour créer une déferlante philosophique.

Paradoxalement, le bouleversement le plus profond risque de se produire en nous, nous qui nous attendons déjà à cet évenement et qui y réfléchissons depuis quelques temps. Quand on voit notre passion pour quelque chose de très hypothétique à l'heure actuelle, imaginons-la pour quelque chose de vrai ! C'est probablement pour ça que c'est justement pour nous que ça risque d'être le plus dur, l'incompréhension du passionné en voyant le reste du monde ne pas être bouleversé autant que lui. Quand il s'agit de vols habités classiques c'est déjà rageant de se sentir un peu seul au monde, alors pour la vie ET nous risquons vraiment de subir un retour à la réalité assez violent...

Juste un petit détail pour illustration, j'ai déjà l'impression de me sentir seul dans ce topic: http://www.forum-conquete-spatiale.fr/Art-et-medias-c6/Films-series-et-videos-f23/La-Terre-vue-depuis-la-bas-t3335.htm

Pour moi ces images ont une portée philosophique folle, qui autour de nous (et même ici) peut honnêtement se dire bouleversé par ces images ?

Space Opera a écrit:Je suis un peu moins optimiste que toi. Il est vrai qu'une telle découverte obligerait à se poser beaucoup de questions....

Je ne sais pas si c'est de l'optimisme (en ce qui concerne les changements), et par ailleurs,  je ne "souhaite" pas spécialement qu'on découvre cette vie. Ce que je souhaite est plutôt d'être capable de trancher  dans un sens ou dans l'autre. La démonstration de l'extrême rareté de la vie est une information tout aussi importante.
Ensuite, le changement peut-être bien plus subtil et progressif que les effets de mode qui traversent le grand public : celà peut lancer la réflexion de scientifiques, de philosophes, etc. dans de nouvelles directions, ou élaguer des possibilités. Le point de vue de Copernic n'a pas changé le monde du jour au lendemain, et celà n'a affecté au départ qu'une minorité.
Par contre, tu soulignes avec raison une différence : beaucoup de gens "souhaitent" ardemment que cette vie existe, même des scientifiques de haut niveau, au point de tordre les arguments logiques pour le démontrer en l'absence de preuves, ce qui me semble être un sujet d'étude sociologique assez intéressant.
Voir aussi ma petite remarque dans le fil sur le paradoxe de Fermi, concernant le parallèle avec les scholastiques et l'argument ontologique.

A+

Puisque l'on fait une petite pause philosophique avant de reprendre notre voyage interstellaire vers les exo planètes, voici une autre hypothèse... mais vraiment hypothétique!
Les partisans que la Vie peut s’installer en quelques millions d’années (donc un laps de temps court à l’échelle cosmique ) si les conditions physiques et chimiques sont remplies, s’appuie sur l'expérience Urey-Miller de 1953. Mais que prouve cette expérience : seulement que les briques de la vie que sont les acides aminés peuvent être synthétisés assez facilement, mais il reste alors à ces acides aminés à s’organiser en structures plus complexes que sont les protéines, les ARN, ADN, etc. Et s’est pas fini, tout çà doit s’organiser en des superstructures qui sont les bactéries au minimum puisque les virus ne peuvent pas être autonomes. Jacques Monod avait peut-être raison : la probabilité d’obtenir spontanément ce résultat est peut-être infime, même peut-être à l’échelle de notre galaxie. Alors de deux choses l’une, soit c’est sur notre Terre que ce hasard extraordinaire s’est produit… ou alors c’est sur une autre exo planète que cela s’est produit il y a très longtemps et rajoutons encore une hypothèse ( au point où on en est !) seuls les voyages interstellaires avec des nano engins sont possibles et les nano machines réplicatives : ce sont justement des bactéries et nous sommes le résultat d’un de ses ensemencements. Avec de telles hypothèses les planètes propices à la vie peuvent être nombreuses, mais stériles en attendant d’être ensemencées ( c’est bien Pasteur qui rejetait l’hypothèse de la génération spontanée, toutefois, c’est vrai, pas sur des millions d’années… mais qui sait ?) Est-ce que la découverte de la vie ou de vestiges de la vie sur Mars pourrait contredire ces hypothèses ? A la condition que le code génétique sur Mars soit différent de celui de la Terre… car sinon Mars aurait pu être ensemencé par les mêmes extraterrestre !

Oui, c'est vrai, on s'écarte un peu du sujet. Pour le paradoxe de Fermi, autant continuer sur le fil adapté.
Pour en revenir à l'application des nanotechnologies au problème du vol interstellaire : il n'y a pas de raison de se limiter aux nanomachines protéiques et de mimer la nature sous tous ses aspects. On peut théoriquement faire bien mieux. Une automobile est plus rapide qu'un cheval de course, et pendant des siècles, on s'est fourvoyé à essayer de construire des machines volantes qui battaient des ailes comme les oiseaux.
Selon Drexler, les premières nanomachines pourraient être protéiques parce que c'est le plus simple, et on commence avec des molécules connues dotées de propriétés intéressantes, mais les nanomachines de seconde génération seront d'acier et de silicium, comme nos machines macroscopiques.
Pour répondre à une remarque faite plus haut (il y a déjà une ou deux pages) : des nanomachines travaillant en collaboration pour reconstruire des objets macroscopiques une fois arrivées à destination ne devraient pas plus nous surprendre, conceptuellement, qu'une chaine de montage robotisée. Ces nanomachines ne sont pas censées prendre des décisions complexes, pas d'IA ici : elles travaillent en collaboration comme le font les automates d'une usine robotisée qui suivent une programmation déterministe et sont connectées en réseau.

L'avantage des nanomachines pour l'exploration spatiale, par rapport aux solutions classiques, est l'introduction d'une forte redondance, puisqu'on produirait en série et lancerait des sondes spatiales par milliards. Par ailleurs, l'énergie requise pour lancer de telles sondes vers les étoiles, avec une source non embarquée, est déjà à notre portée : une sonde d'une masse de 1 mg se déplaçant à 10% de la vitesse de la lumière a une énergie cinétique de 450 MJ, ce qui correspond à 10 litres d'essence, ou la fission de quelques mg d'uranium. Reste après à voir comment on freine à l'arrivée, la sonde devrait quand même avoir son système de propulsion pour celà, mais on aura au moins divisé par deux le delta(V) requis provenant d'une source embarquée, et là encore, il peut y avoir d'autres solutions auxquelles on n'a pas pensé.

Pour l'instant, ces nanomachines artificielles n'existent pas, mais le sujet de recherche est très actif, et l'idée proposée ici est que cette façon de voyager vers les étoiles est peut-être finalement moins spéculative, et a plus de chance de devenir crédible dans le courant de ce siècle que des sondes interstellaires de plusieurs millions de tonnes (Daedalus était censé peser 50000 tonnes mais ne pouvait pas freiner à l'arrivée).
Les nanomachines existent dans la nature, depuis des milliards d'années : ce sont les cellules vivantes, des nanomachines protéiques. Et on cherche à faire mieux, avec des principes similaires, mais des matériaux plus solides, et aussi en miniaturisant à l'extrême les mécanismes macroscopiques qui nous sont familiers.
On a déjà accompli de telles réductions spectaculaire de dimensions : la puissance d'un ordinateur des années 50, qui pesait à l'époque des tonnes et occupait une pièce, est maintenant implémentée sur une puce à peine visible à l'oeil nu. Et c'est encore au moins 1000 fois plus gros que ce que permettent les lois de la physique.
Qu'est-ce qui empêche finalement de réduire autant les dimensions d'une sonde spatiale ? La physique impose une taille à certains éléments, comme l'antenne de communication, ou à certains instruments de mesure. Mais cette limitation disparait si la sonde est une usine automatisée qui a la capacité de reconstruire ces composants à l'arrivée en assemblant atomes et molécules.

lambda0 a écrit:Pour l'instant, ces nanomachines artificielles n'existent pas, mais le sujet de recherche est très actif,

D'ailleurs la recherche avance réellement en ce qui concerne des nano-objets autonomes et capables d'actions élémentaires en société ?
Quels sont les pas qui restent à franchir pour pouvoir avoir des nano-briques qui soient capable de se former spontanément en macro-machine fonctionelle ?

Space Opera a écrit:

lambda0 a écrit:Pour l'instant, ces nanomachines artificielles n'existent pas, mais le sujet de recherche est très actif,

D'ailleurs la recherche avance réellement en ce qui concerne des nano-objets autonomes et capables d'actions élémentaires en société ?
Quels sont les pas qui restent à franchir pour pouvoir avoir des nano-briques qui soient capable de se former spontanément en macro-machine fonctionelle ?

On sait déjà fabriquer des systèmes micromécaniques, ce qu'on appelle les "MEMS", et il y a déjà des applications industrielles.
Sur la propulsion, on pourrait déjà construire des moteurs ioniques microscopiques. Voir discussion ici :
https://www.forum-conquete-spatiale.fr/Technique-c5/Propulsions-et-lanceurs-f18/MEMS-Nanoparticle-Electric-Propulsion-for-Space-Exploration-t2978.htm

En ce qui concerne le comportement autonome et la collaboration, il faut penser "automates et chaîne de montage", comme il en existe dans nos usines robotisées, et non à une "intelligence artificielle". Donc a priori, rien d'insurmontable avec les concepts et techniques actuelles, du point de vue de l'algorithmique. Il s'agit bien de problèmes de physique liés à la miniaturisation.

Le pas décisif correspondrait à ce que Drexler appelle des "assembleurs", ce qu'on commence à faire pour l'instant avec des protéines.
Voir le site de Drexler à ce sujet.

A+

A noter le lien de Nanorex, sa compagnie: http://www.nanoengineer-1.com/content/ ...

... et l'article sur les nano-technologies basées sur l'ADN... je vais lire ça !

Il y a quelques vidéos amusantes sur ce site de Nanorex.

En suivant les liens depuis le site de Nanorex, pour les applications spatiales :
http://www.understandingnano.com/space.html
http://snl.mit.edu/

Voir également :
http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/annual/oct04/914Mavroidis.pdf

Le programme NASA sur le sujet :
http://www.ipt.arc.nasa.gov/Graphics/nanotech_nasamissions.pdf

Un petit up ça faisait longtemps :) .

Les formules ci-dessous permettent de calculer les valeurs de l'accélération, de la vitesse et de distance de l'Arche à son point de départ en fonction du temps.

La difficulté était de prendre en compte une accélération croissante : la puissance des moteurs est optimisée, on est donc toujours plein gaz et la poussée est constante (F = 8 Mt). Par contre, la masse m de l'Arche diminue et l'accélération a = F/m augmente lentement. A partir de l'expression de l'accélération il faut intégrer deux fois pour obtenir d'abord la vitesse puis la position.

C'est un résultat général pour tout aéronef qui se propulse à l'aide d'une éjection de carburant.


Pour une arche de masse initiale m, éjectant un débit massique q à la vitesse u,

[*] L'expression de l'accélération a en fonction du temps t est :




[*] La vitesse v est :




[*] L'abscisse x est :






Code LaTeX :

Code:



a\ =\ \frac{uq}{m-qt}

v\ =\ u.\ln\frac{m}{m-qt}

x\ =\ ut\ \left[1\ +\ ln\frac{m}{m-qt}\right]\ -\ \frac{1}{q}\ um\ ln\frac{m}{m-qt}

Salut !



Schimz rencontré sur hardware.fr est en train de dessiner une représentation 3D de l'Arche assez enthousiasmante et nous sommes actuellement en train de discuter de la corole motrice.

Pour rappel, il s'agit de cette arche là.




Le corps de l'Arche est en noir. Les anneaux bleus représentent le carburant cryogéniques : il n'en
restera qu'un à l'avant dans la version finale, à cause de l'aspect
thermique dont je voudrais discuter ici justement.

Les douze pétales blancs à l'arrière doivent fournir une poussée de 8 Mt.

Je rassemble les moteur en unités hexagonales de 60 moteurs dont je pave chaque pétale.

Comme ça :




Il y a 60 moteurs * 144 hexagones * 12 pétales soit ~100 000 moteurs.

Détaillons un hexagone et les moteurs qu'il abrite. Il s'agit de moteur à fusion, et dans l'idée directrice du concept, la fusion se réalise dans une cage électrostatique et magnétique légère au milieu d'un plasma raréfié selon le principe du moteur WB6 de Bussard.

La question que je me pose concerne les pertes thermiques, qui sont inévitables s'agissant d'un concept réaliste, même très futuriste. Vu le niveau de puissance, de l'ordre de 25 000 GW par moteur , on ne peut pas laisser cet aspect là dans l'ombre, c'est le cas de le dire.

S'il y a 10% de perte et que le radiateur pour évacuer cette puissance thermique est à T*=1500 K il faut une surface de ~ 1e7 m² de radiateur par moteur. Rien qu'en surface (sans compter la masse !) ce n'est pas possible. Il faut donc d'emblée prévoir une surface rayonnante à très haute température, de l'ordre de T* = 20 000 K. La surface radiative nécessaire tombe à ~ 300 m² par moteur et ça devient jouable. Mais donc ça ne peut pas être une surface solide. Il faut encore jouer avec Monsieur Plasma. J'imagine donc autour de chaque moteur - d'ouverture 30 m de diamètre - un genre de "tokamak" de plasma de ~10 m de diamètre rayonnant à 20 000 K (=>dans l'UV) avec au centre, la "bouche à feu" qui crache le faisceau accéléré de particules alpha jaillissant d'une sphère à 1GK. Et en dessous, protégeant l'Arche, une surface miroir UV ultra réfléchissante... La production d'énergie électrique (non représentée ci dessous) serait faite derrière cet écran également.

Dans l'idée, un truc comme ça :



Il faut également ajouter qu'il y aura un dégagement abondant de neutrons (s'aggissant d'une fusion D-D pour l'essentiel) qu'il faudrait pouvoir capter avec la section efficace optimale (donc thermalisés ?) pour fertiliser de l'hydrogène léger et faire d'une pierre deux coups, s'il est possible, en protégeant le corps de l'Arche tout en surgénérant du carburant.

Donc voila, en essayant de pousser le plus possible la réflexion théorique, s'agissant d'un concept très futuriste, est ce que ça vous semble satisfaisant dans l'ensemble ?

Hein Lambda ? :bounce: :face:


a+

Salut

Je ne vois pas très bien d'où provient cette valeur de 20000K, on n'a pas le droit de la fixer a priori parce que ça nous arrangerait pour l'évacuation thermique. S'il s'agit de structures qui chauffent à quelques centaines de degrés (par exemple), il s'agit de chaleur à basse température, et on ne peut pas remonter cette température (2ème principe de thermo).
A mon avis, il est difficile de poursuivre un calcul "réaliste" sans détailler le fonctionnement théorique du moteur de Bussard pour voir où sont les pertes.
Miroir UV à haut coefficient de réflexion, et surtout sur une large bande : quelques doutes là-dessus aussi.

A+

lambda0 a écrit:Salut

Je ne vois pas très bien d'où provient cette valeur de 20000K, on n'a pas le droit de la fixer a priori parce que ça nous arrangerait pour l'évacuation thermique. S'il s'agit de structures qui chauffent à quelques centaines de degrés (par exemple), il s'agit de chaleur à basse température, et on ne peut pas remonter cette température (2ème principe de thermo).
A mon avis, il est difficile de poursuivre un calcul "réaliste" sans détailler le fonctionnement théorique du moteur de Bussard pour voir où sont les pertes.
Miroir UV à haut coefficient de réflexion, et surtout sur une large bande : quelques doutes là-dessus aussi.

A+

Tu as raison, on ne choisit pas, mais l'idée c'est de faire en sorte que les
pertes thermiques ne soient qu'à la marge assumées par des structures
solides.

Je pense que ça relève d'un problème très général : on rassemble un très grand nombre de point hyper-chaud (1 GK ou plus) dans une surface restreinte, et la question se pose de savoir comment protéger la structure habitable qui est derrière et avant ça, la structure même des moteurs. L'idée est d'utiliser le plasma comme un bouclier thermique absorbant suffisemment les pertes et dégradant le rayonnement jusqu'à une fenêtre spectrale où ce rayonnement thermique devient réflechissables par des surfaces miroirs "classiques" (probablement multicouches).

Il s'agirait donc :

[*] de diminuer au maximum la masse solide de la structure en contact
avec le rayonnement, de telle sorte que le refroidissement de la masse
puisse être assumée par des radiateur "basse température" rayonnant
devant le mur froid de l'espace par exemple sur les côté de la coroles (et par de la production d'électricité)

[*] de faire assumer le maximum de pertes par un plasma d'une certaine épaisseur optique. Ce plasma chauffé dégrade le rayonnement reçu de
telle sorte qu'il arrive dans une fenêtre spectrale où il devient
massivement réflechissable par des surfaces miroirs.

Le défis technologique clé qui traduisent cette exigence deviennent :

- d'assurer la contention magnétique et la production d'un champs
électrostatique avec le minimum de matériaux solides, ceux ci devant
être refroidit (par un courant gazeux circulant à l'intérieur a priori).

- de produire de grandes surfaces ultra réflechissantes sur un large spectre.

a+

Salut

Je n'ai lu que les pages 1, 2 et 18, donc si ce que je dis est complétement idiot grâce à l'une des 15 autres pages, ne m'en voulez pas, j'essaierai de trouver le temps de tout lire un de ces quatre ;-)

Page 2 on peut lire : "population = 50 000 personnes"
Page 2 aussi : "...les parties en charge sont triplées..."
Page 18 : "100 000 moteurs"

La question qui m'est tout de suite venue à l'esprit c'est : comment fait-on la maintenance d'un tel vaisseau ?

Parce que selon moi il est illusoire de croire qu'une population de 50 000 personnes rende le problème possible. Les 100 000 moteurs, la structure, et toutes les autres choses vitales qui nécessiteraient de l'action humaine mobiliseraient bien plus de personnes. A plein temps.

Si la réponse ou la réflexion sur ce point est dans une page précédente, merci de m'y conduire sans se moquer :P

Jules Verne a écrit:Salut

Je n'ai lu que les pages 1, 2 et 18, donc si ce que je dis est complétement idiot grâce à l'une des 15 autres pages, ne m'en voulez pas, j'essaierai de trouver le temps de tout lire un de ces quatre ;-)

Page 2 on peut lire : "population = 50 000 personnes"
Page 2 aussi : "...les parties en charge sont triplées..."
Page 18 : "100 000 moteurs"

La question qui m'est tout de suite venue à l'esprit c'est : comment fait-on la maintenance d'un tel vaisseau ?

Parce que selon moi il est illusoire de croire qu'une population de 50 000 personnes rende le problème possible. Les 100 000 moteurs, la structure, et toutes les autres choses vitales qui nécessiteraient de l'action humaine mobiliseraient bien plus de personnes. A plein temps.

Si la réponse ou la réflexion sur ce point est dans une page précédente, merci de m'y conduire sans se moquer :P

Non, c'est une remarque des plus pertinente :)

Sans s'attacher exagérément aux chiffres du nombre de moteurs, le trajet interstellaire nécessite bien un saut technologique majeur concernant la "densité de puissance" du travail humain.

En consacrant 20% de l'effectif total, soit 10 000 personnes, on a un total de 230 heure.homme par moteur et par an (en comptant 300 j de 8h par personne). Ramenée à la puissance moteur, ça représente une efficacité de la conversion temps de travail-puissance de 1 million de GW ! C'est tout à fait considérable ; en ramenant ça au débit massique de carburant consommé, on tombe sur qqchose de beaucoup plus raisonnable (~6,8t/s) mais le concept de moteur doit assurément évoluer radicalement... Il me semble exclu de faire fonctionner tout cela avec des "pièces d'usures" : pompes, réservoir sous pression, tuyères, etc. Un moteur ça ne peut pas être autre chose qu'une assemblage de pièces statiques fonctionnant sans friction, à faible pression et tension interne et toute la chaine cinématique de la propulsion doit être assurée par un ingénierie des champs électro-magnétiques.


a+

Tu n'es pas le seul à te pencher sur le sujet Gilgamesh :
http://the-up.org/

Henri a écrit:Tu n'es pas le seul à te pencher sur le sujet Gilgamesh :
http://the-up.org/

Ouiii ! :bounce1:

J'aurais du le mentionner sur ce fil. Lambda me l'avait signalé et je suis en communication avec eux.

J'y ai déjà publié une version de la Constitution de la Nation spatiale
http://the-up.org/phpBB2/viewtopic.php?t=80


a+

Gilgamesh a écrit:
La question qui m'est tout de suite venue à l'esprit c'est : comment fait-on la maintenance d'un tel vaisseau ?

AMHA, la maintenance, c'est rien en comparaison du reste ....
Perso, je m'intéresse à l'installation de bases autonomes sur Mars, et sans avoir 1 seul moteur à maintenir, je pense qu'il est très difficile de parvenir à l'autonomie dans un environnement aussi hostile, mais sans doute moins hostile qu'un gigantesque vaisseau spatial !
Les besoins en ressources humaines sont énormes, car il faut des gens pour la production agricole (et pas qu'un peu), des gens pour la production industrielle (minerais, verre, métal, plastics, briques, vêtements, outils, récipients, mobilier, électronique, tuyaux, toles, four, fils, conteneurs, véhicules, médicaments ....), l'énergie, le recyclage, la réparation, la gestion de l'écosystème (eau, sol, air, vie), des gens pour élever et éduquer les enfants, des gens pour diriger, contrôler, gérer, des médecins, des cuisiniers, des nettoyeurs... et j'en oublie inévitablement beaucoup !
On sent bien qu'il y a un facteur d'échelle et qu'on peut optimiser certains paramètres (par exemple, une classe de 10 ou de 20 élèves ne requiert qu'1 seul enseignant).Il existe donc probablement un nombre seuil minimal à trouver, mais lequel ?
Sur Mars, on peut rester sous-optimal concernant le recyclage, en allant se ravitailler en eau, en minerais ou en CO2 un peu partout sur la planète. Mais dans un vaisseau spatial, c'est impossible, le recyclage doit être de 100%. Le nombre minimal est donc certainement plus grand, sauf si on considère un vaisseau spatial d'une taille quasi-planétaire, mais ce serait au détriment de l'efficacité de la poussée, donc il faudrait au contraire minimiser sa masse.
50000 ? Vu le nombre de paramètres mal connus, je dirais peut-être.
Ca voudrait dire que pour une base autonome sur Mars, quelque chose comme 5000 personnes pourraient suffire ?
Peut-être ... mais j'ai du mal à voir comment on peut calculer un tel chiffre.

A+,
Argyre