Thème et variations sur les voyages interstellaires

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

Argyre a écrit:

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

Depuis le départ de cette réflexion, je recherche une méthode pour rationnaliser ce nombre N d'archonautes et effectivement, je ne vois pas trop comment y arriver. Je lui ai donné la valeur de "la population d'une petite ville" comme pis aller.

Ceci dit, la densité de la population 50000/314 = 160 hab/km2 est vraiment modeste et la consommation d'énergie par tête de pipe est négligeable rapportée à la puissance lumineuse dispensée au milieu (125 GW), de sorte que N peut facilement décupler sans que ça change grand chose aux fondamentaux du projet.

La taille de la structure est en fait déterminé par un notion d'horizon basée sur L'INDIVIDU : l'Arche doit permettre à un individu de disposer d'un environnement qui ne lui fasse pas regretter la Terre, en surface et en volume offert au regard.

a+

Je résume les derniers développements...

Protection contre les pertes thermiques

Une remarque de bon sens de gillesh sur Futura science : la puissance de la surface moteur est tellement gigantesque qu'il faut s'attendre à une émission thermique considérable.

On a en effet quelque 54 moteurs * 144 hexagones moteurs * les 12 pétales de la corolle = 93312 moteurs. Chacun représente une puissance unitaire de 50 000 GW.

je dirais qu'il y a quand meme une limite minimale à la taille du système : en effet il est assez improbable qu'on puisse éviter une dissipation de chaleur dans ton système, et la température d'équilibre sera au minimum celle imposée par une loi de corps noir. Si on prend comme température maximale pour les matériaux environ 1000 K, on obtient une taille minimale de

où f est la fraction dissipée sous forme de chaleur. Pour fP = 2 GW (centrale électrique ), on obtient une source d'environ 200 mètres ce qui me semble un bon ordre de grandeur. Si un moteur développe 50 000 GW, avec seulement 1 % de perte, il devrait faire quand meme au moins 2 ou 3 km de large.... si tu en veux 100 000 il te faut une structure au minimum de 1000 km soit .... la Lune environ, sauf erreur....

Pour résoudre ce problème, je résume l'idée directrice :

Point 1 : les moteurs fonctionnent à 1 GK. Soit un spectre X et gamma. Plus un flot énorme de neutrons.

Point 2 : Aucune surface solide n'est capable d'encaisser cela, avec un tel flux surfacique de puissance.

Point 3 : Donc les moteurs doivent être "le moins solide possible" :o. J'entend par là que l'accès à un tel débit de puissance passe par la maitrise des plasma.

Point 4 : Il faut donc insérer entre les moteurs et l'Arche une couverture plasma assez opaque pour
1/ encaisser le flux de rayonnement thermique et neutronique dans sa totalité
2/ réemettre les pertes à une température suffisante pour que le débit surfacique reste compatible avec les ~200 km² de la corole.


Schéma de principe :





Le coussin de plasma émet comme un corps noir dans toutes directions. Quand il émet en direction de l'Arche le flux doit être intercepté par la surface réflechissante et lui être renvoyé. Il ne perd donc rien de ce côté. Il ne perd rien non plus sur les côtés, puisque les température radiatives des différents tores plasma sont toutes les mêmes évidemment.

Le coussin ne peut perdre de l'énergie qu'en la cédant à la "paroi froide" de l'espace, vers le haut dans le schéma (dans la direction du jet propulsif -- ce qui procure un chouia de propulsion suplémentaire du fait de la pression radiative !). La température du coussin est donc constante si le flux de perte reçu Pp :



avec f le % de pertes et Phi la puissance totale

..égale la puissance radiative Pr :



avec A la section qui fait face à l'espace, sigma la cte de Stefan, T la température effective de rayonnement.

Pour T=20 000 K on a une puissance radiative de 9,1 GW/m². Par rapport à la puissance totale (50 GW/m2), on est donc bien dans l'ordre de grandeur des pertes thermiques auxquelles on peut s'attendre, le réglage effectif des perte pouvant se faire en ajustant l'aire radiative A. Il faut, je pense, travailler à densité et température d'émission constante car ce sont ces deux variables qui déterminent l'opacité et que les variations sont très abruptes. Si le coussin perd son opacité, ça représente quelque chose d'assez catastrophique.

Vue de face d'un hexagone moteur (le motif des moteurs forme un pavage universel du plan). La variation du diamètre des sections bleutées (tores plasma) permet d'ajuster l'effet radiateur.



a+

Calculs de densité du plasma permettant un opacité quasi complète de la "couverture".

Discussion sur futura (qui permet d'afficher du LaTeX).
http://forums.futura-sciences.com/thread213091.html


Les données de base sur l'opacité des plasma en fonction de leur densité et composition sont sur la base OPAL dont l'adresse m'a été fort obligeamment fournie par Calvert sur Futura.


The logarithm of the Rosseland mean opacity [cm**2/g] as a function
of log(T) for columns of constant log(R), where

R=density[g/cm**3]/T6**3, T6=1.e-6*T[degrees]
log(T) range: 70 values from 3.75 to 8.70
log(R) range: 19 values from -8.0 to +1.0

NOTE: Tables are NOT rectangular
values=9.999 or blanks are out of table range

Composition parameters:
X = Hydrogen mass fraction
Y = Helium mass fraction
Z = Metal mass fraction
dXc = extra C mass fraction beyond that in Z
dXo = extra O mass fraction beyond that in Z


Dans le tableau #115 des données OPAL j'ai le cas de l'hydrogène pur :

X=1.0000 Y=0.0000 Z=0.0000 dXc=0.0000 dXo=0.0000

Soit kappa l'opacité en cm2.g-1, T la température en K et RHO la masse volumique en g.cm-3 (multiplier par 1000 pour avoir en kg.m-3).

Le tableau me donne log(k) en fonction de log(T) et log(R)

avec :

logR = logRHO - 3 * ( logT - 6 ) , i.e., R = RHO / T6^3

où T6 = T/10^6


L'objectif est de rechercher à quelle densité rho minimale on a une extinction quasi totale sur une épaisseur s de plasma à une température assez grande pour avoir ionisation de l'hydrogène (ce qui permet d'augmenter l'opacité et permet sa contention par un champs magnétique) et autrement minimale pour minimiser le flux vers l'arche et minimiser la pression, donc le champ magnétique de contention. Disons aux alentours de T = 20 000 K (soit logT ~ 4,30) pour voir.





Comme seuil d'extinction quasi total, on va prendre que Phi, la densité surfacique de flux des pertes (en rouge) devient après passage à travers notre matelas opaque égale à la densité de flux thermique de l'arche (qui rayonne à Ta=280K), sans même prendre en compte le miroir situé entre le plasma et l'arche.

L'extinction d'un rayonnement (en W/m²) par un plasma est une exponentielle de -kappa.rho.s avec s l'épaisseur, rho la masse volumique et kappa l'opacité spécifique.

On veut que ce flux transmis ne dépasse pas le rayonnement de l'Arche, en sigma.T^4.

Soit :



avec sigma la cte de Stefan.

On ajustera l'épaisseur s en fonction de la densité de flux Phi.



soit





On ne sait pas trop quelles vont être les pertes par rayonnement, au juste. Mais comme Phi est au log, prenons que les pertes sont totales :D , la différence sur le calcul de l'épaisseur ne sera pas très grande.

Soit Phi = 1e19 W / 200 km² = 50 GW/m² :face: .


L'arche rayonne en = 350 W/m².

Soit un rapport d'amortissement du flux de ~1e-8. Disons 1e-9 par sécurité.

En cherchant dans la table, pour une température de logT = 4,30, je commence a avoir des valeurs élevées d'amortissement pour :
log k = 3,47, à log R = -1

soit : rho = 0,8 g/m3.

Avec une épaisseur de s=10 m l'amortissement est de 6e-11, ce qui est inférieur au seuil fixé.

Moins d'1 g par m3 ! si je ne me suis pas gouré, je suis agréablement surpris [:d75] !


Calcul du champs magnétique permettant la contention du plasma de couverture

La pression P de ce milieu est :



avec k la cte de Boltzmann, µ la masse moléculaire moyenne (0,5 pour de l'hydrogène completement ionisé : mais est ce le cas ? Il faut que je calcule l'équation de Saha et m_p la masse du proton.

Il faut que la pression magnétique Pb de contention égale la pression du plasma.



avec B l'intensité du champ magnétique, en tesla et µ_r la perméabilité magnétique du milieu... que je ne connais pas, arf :S:

J'ai donc :



(/!\ ne pas confondre les deux µ, z'ont rien à voir)

En prenant µ = 0,5 et µ_r=µ0=2.pi.10-7 je trouve :

B = 0,8 Tesla.

C'est beaucoup et en même temps assez raisonnable, je trouve.

voila, à suivre : équation de Saha et perméabilité magnétique du plasma.


Voyons maintenant les exigences au niveau du miroir.



Calcul de la réflexivité du miroir

Le plasma étant opaque et de température uniforme en première approx, il rayonne comme un corps noir. La réflexivité R du miroir situé entre les deux doit filtrer une fraction suffisante et là encore, on va prendre comme seuil que ce qui traverse le miroir doit être du même ordre que l'émissivité propre de l'arche à 280 K.



soit :



Pour T=20 000 K et Ta = 280 K, j'ai un (1-R) de 4e-8

Soit à peu près la limite technologique actuelle pour des miroirs de qq cm (du type employé dans les interféromètres à onde gravitationnelles VIRGO, LIGO et cie). ça représente un gros défis technologique, d'atteindre un transmittance (1-R) de l'ordre 1e-8 sur de très grandes surfaces... Un simple couche d'alu est très loin de pouvoir réaliser cette performance.

C'est pourrait représenter le côté "nanotechnologie" du projet.

J'imagine un film fin, formé de couches d'atomes très régulières disposées avec un pas de réseau variable permettant un réflexion quasi parfaite sur l'ensemble du spectre thermique à dominante UV du plasma protecteur. Le pas de réseau est calculé pour provoquer des interférences avec les fronts lumineux aux différentes longueur d'onde ce qui permet une réflexion parfaite si on s'y prend bien.


Alternative : il y a peu être moyen de faire 2 surfaces réflechissantes successives, en plaçant la seconde en "rideau vénitien" à 45° ; si c'est possible alors le reflexivité exigible devient tout à fait raisonnable : au lieu de (Ta/T)^4, on n'a plus besoin que de surface en (Ta/T)^2, soit (1-R)~2.10-4 ce qui est nettement faisable, même sur de très grandes dimensions.


La face avant est un miroir parfait, la face arrière est noire, pour lui permettre de rayonner l'énergie absorbée. Il doit être fin pour que la conduction de la chaleur de la face avant à la face arrière se fasse le plus rapidement possible (sinon, réflexivité ou pas, le miroir se vaporise rapidement, sa surface étant à la température de rayonnement). Et dans tous les cas, il est sans doute indispensable de réaliser une surface défilante.





a+

a+

Configuration de la propulsion et des glaces-carburant


Avec donc comme contraintes pour les masses carburant :

[*] protection contre les chocs => on a toujours une masse à l'avant
[*] capacité de rayonnement vers l'espace => on essaye de dégager au moins une surface face au mur froid de l'espace
[*] protection contre le rayonnement de la corole => on se sert de la masse "tiede" de l'arche comme protection (sauf au freinage (*))
[*] minimisation des manoeuvres => seule la corole propulsive manoeuvre pour entamer le freinage.

Par ailleurs il faut protéger les flancs de poupe du rayonnement de la surface propulsive. On place donc un cône tronqué miroir sur à peu près 20% de la portée de la câblerie de la corole propulsive (surface dégradée moche en transparence au centre de la corole).


C'est le même film que l'on dispose sur le "plancher" des hexagones moteur.

(*) Il faut refroidir plus activement le carburant M2 lors de la phase de freinage. Une solution possible : utiliser le mât de poupe, désormais libre, comme radiateur vers l'espace !




Voici ce que ça donnerait :

M1 : masse du carburant d'accélération (57% en masse)
M2 : masse du carburant de freinage (43% de la masse)

/!\ Non représenté : les cônes carburants sont composés pareillement de 12 pétales épais, disposés en coroles, comme les moteurs. Les pétales de M1 et M2 sont décalés d'une demi-période (soit pi/24) afin d'assurer une protection uniforme contre les chocs et maximiser le rayonnement vers l'espace.

corole rouge : chaude
corole bleue : froide









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Gilgamesh a écrit:
...
Pour T=20 000 K et Ta = 280 K, j'ai un (1-R) de 4e-8
Soit à peu près la limite technologique actuelle pour des miroirs de qq cm (du type employé dans les interféromètres à onde gravitationnelles VIRGO, LIGO et cie)...

On atteint des coefficients de réflexions très élevés pour des spectres quasi-monochromatiques, ou une faible ouverture angulaire, dans le domaine visible ou pas trop loin.
Un miroir à R=1-2.10^-4 sur un spectre large, avec une large ouverture angulaire (dont des incidences quasi-normales), et dans l'UV profond, parait un peu utopique.

Pas le temps de lire le reste en détail maintenant, je regarderai plus tard.

A+

Gilgamesh a écrit:On a en effet quelque 54 moteurs * 144 hexagones moteurs * les 12 pétales de la corolle = 93312 moteurs. Chacun représente une puissance unitaire de 50 000 GW.

50 000 GW !!!!

C'est exactement la puissance dont j'ai besoin pour mon convecteur spatio-temporel afin de retourner en 1954 !!!

Skyboy a écrit:

Gilgamesh a écrit:On a en effet quelque 54 moteurs * 144 hexagones moteurs * les 12 pétales de la corolle = 93312 moteurs. Chacun représente une puissance unitaire de 50 000 GW.

50 000 GW !!!!
C'est exactement la puissance dont j'ai besoin pour mon convecteur spatio-temporel afin de retourner en 1954 !!!

Seulement 2,2GW et un morceau de plutonium, en montant tout ça sur une Delorean ;)

Gilgamesh:
Tu ne tiens pas compte de la conductivité du plasma et je ne vois pas de raison qu'il soit non collisionnel.
=> dissipation de l'énergie magnétique

A+

Skyboy a écrit:50 000 GW !!!!
C'est exactement la puissance dont j'ai besoin pour mon convecteur spatio-temporel afin de retourner en 1954 !!!

Nom de Zeus !

lambda0 a écrit:

Gilgamesh a écrit:
...
Pour T=20 000 K et Ta = 280 K, j'ai un (1-R) de 4e-8
Soit à peu près la limite technologique actuelle pour des miroirs de qq cm (du type employé dans les interféromètres à onde gravitationnelles VIRGO, LIGO et cie)...

On atteint des coefficients de réflexions très élevés pour des spectres quasi-monochromatiques, ou une faible ouverture angulaire, dans le domaine visible ou pas trop loin.
Un miroir à R=1-2.10^-4 sur un spectre large, avec une large ouverture angulaire (dont des incidences quasi-normales), et dans l'UV profond, parait un peu utopique.
A+

Voui, ça me fait bien soucis...

Je pensais à un truc : en jouant sur l'intensité de la pression magnétique, ne peut on pas aménager un cycle comportant une décompression adiabatique (P1,T1 --> P2, T2, avec P1>P2) dans la partie basse de la trajectoire, un peu comme ça, dans l'idée (u étant la vitesse constante de circulation du plasma) :



Le spectre du rayonnement côté miroir pourrait ainsi migrer vers le domaine optique.

Qu'en penses-tu ?


a+

lambda0 a écrit:

Seulement 2,2GW et un morceau de plutonium, en montant tout ça sur une Delorean ;)

Restons précis, il s'agit de gigowatt.

Gilgamesh:
Tu ne tiens pas compte de la conductivité du plasma et je ne vois pas de raison qu'il soit non collisionnel.
=> dissipation de l'énergie magnétique

A+

Je ne demande pas mieux que de le prendre en compte. Tu pense que ça se calcule facilement (à la louche bien sur) ?

J'ai trouvé un super formulaire sur les plasma :

http://wwwppd.nrl.navy.mil/nrlformulary/

(en bas à droite, téléchargement libre du PDF)



Et sinon, maintenant que j'ai une température et une densité plasmatique, sais tu comment je pourrais estimer le libre parcours moyens des neutrons produit par la réaction D-D pour qu'ils se thermalisent et réagissent avec le plasma de deuton pour former du tritium (qui serait réinjecté dans le moteur) ? Faudrait voir à eux tout seuls ce qu'ils représentent comme puissance de chauffe...

a+

Steph a écrit:

Skyboy a écrit:50 000 GW !!!!
C'est exactement la puissance dont j'ai besoin pour mon convecteur spatio-temporel afin de retourner en 1954 !!!

Nom de Zeus !

C'est un fait que s'il faut un saint patron, c'est lui :D

a+

Gilgamesh a écrit:

lambda0 a écrit:
Seulement 2,2GW et un morceau de plutonium, en montant tout ça sur une Delorean ;)

Restons précis, il s'agit de gigowatt.

Sur différents forums, on trouve :

Dans la VF il faut 2,21 Gigowatts pour permettre à la DeLorean de retourner dans le futur, alors qu'il n'y a besoin que d'1,21 Gigowatts dans la VO... les traducteurs sont vraiment nazes ou y'a un truc ?

Nan, en VO, il faut 1.21 gigawatts. On en déduit que 1gigowatt=1.21/2.21 gigawatt. Ou alors que les traducteurs étaient vraiment nazes (pour ça en tout cas, le reste du film n'est pas trop mal traduit).

Et pour revenir au sujet principal, les différentes mesure (1.21 GW >> 2,21 GW) on était changé pour une meilleur synchronisation des paroles Fr sur la Bouche de C. Lloyd.

à noter que depuis 1985 on dit gigAwatt, et plus gigOwatt.

Donc 50000GW, ça fait de la puissance pour 41 322 machines à voyager dans le temps...


Mais bon, je pense que c'est pas la discussion que voulait avoir Gilgamesh... C'est juste que nous, on est un peu largué, on peut pas trop t'aider pour ton arche.
Mais à la rigueur si tu y mets des robots...

Skyboy a écrit:

Gilgamesh a écrit:

lambda0 a écrit:
Seulement 2,2GW et un morceau de plutonium, en montant tout ça sur une Delorean ;)

Restons précis, il s'agit de gigowatt.

Sur différents forums, on trouve :

Dans la VF il faut 2,21 Gigowatts pour permettre à la DeLorean de retourner dans le futur, alors qu'il n'y a besoin que d'1,21 Gigowatts dans la VO... les traducteurs sont vraiment nazes ou y'a un truc ?

Nan, en VO, il faut 1.21 gigawatts. On en déduit que 1gigowatt=1.21/2.21 gigawatt. Ou alors que les traducteurs étaient vraiment nazes (pour ça en tout cas, le reste du film n'est pas trop mal traduit).

Et pour revenir au sujet principal, les différentes mesure (1.21 GW >> 2,21 GW) on était changé pour une meilleur synchronisation des paroles Fr sur la Bouche de C. Lloyd.

à noter que depuis 1985 on dit gigAwatt, et plus gigOwatt.

Donc 50000GW, ça fait de la puissance pour 41 322 machines à voyager dans le temps...


Mais bon, je pense que c'est pas la discussion que voulait avoir Gilgamesh... C'est juste que nous, on est un peu largué, on peut pas trop t'aider pour ton arche.
Mais à la rigueur si tu y mets des robots...

C'était juste de l'humour :oops:


De toutes les façon 1 ou 2 GW ça reste totalement nébuleux puisque ça n'est que l'expression d'une puissance, et qu'il manque la durée pour connaitre les besoin énergétique de l'engin (et gigo n'a jamais été un préfxie correcte, que ce soit avant ou après 85).

Sinon, le simple fait de répondre aux questions les plus diverses sur la faisabilité de cette utopie m'aide pas mal à dégrossir le concept. Depuis les premières ébauches l'arche a quand même pas mal changée d'allure

AVANT :


a+

Gilgamesh a écrit:
...
Sinon, le simple fait de répondre aux questions les plus diverses sur la faisabilité de cette utopie m'aide pas mal à dégrossir le concept...

Certes, pour l'habitacle lui-même.
Cependant, on s'enlise un peu dans les détails des sous-systèmes d'un système de propulsion extrêmement spéculatif, dont la physique de base n'a pas été validée (les espoirs sur le moteur de Bussard reposent sur la détection de 3 neutrons, dans une expérience qui n'a jusqu'à présent pas été reproduite. Accessoirement, le plasma du moteur de Bussard n'est pas thermique, et je ne vois pas de raison que le rayonnement qui en sort le soit, ça doit être plus compliqué que ça).
Je ne suis pas très convaincu que ce qui précède ait vraiment un sens physique.

Autant rester générique, en posant comme hypothèse qu'on dispose d'une propulsion avec une Isp donnée, une masse spécifique donnée, etc., et en prenant des marges sans trop préciser ce qu'il y a dedans.
A mon avis, le seul système (de propulsion par fusion) pour lequel on pourrait descendre dans les détails en restant un peu réaliste est le nucléaire pulsé style Orion.

A+

lambda0 a écrit:

Gilgamesh a écrit:
...
Sinon, le simple fait de répondre aux questions les plus diverses sur la faisabilité de cette utopie m'aide pas mal à dégrossir le concept...

Certes, pour l'habitacle lui-même.
Cependant, on s'enlise un peu dans les détails des sous-systèmes d'un système de propulsion extrêmement spéculatif, dont la physique de base n'a pas été validée (les espoirs sur le moteur de Bussard reposent sur la détection de 3 neutrons, dans une expérience qui n'a jusqu'à présent pas été reproduite. Accessoirement, le plasma du moteur de Bussard n'est pas thermique, et je ne vois pas de raison que le rayonnement qui en sort le soit, ça doit être plus compliqué que ça).
Je ne suis pas très convaincu que ce qui précède ait vraiment un sens physique.

Autant rester générique, en posant comme hypothèse qu'on dispose d'une propulsion avec une Isp donnée, une masse spécifique donnée, etc., et en prenant des marges sans trop préciser ce qu'il y a dedans.
A mon avis, le seul système (de propulsion par fusion) pour lequel on pourrait descendre dans les détails en restant un peu réaliste est le nucléaire pulsé style Orion.

A+

Mais justement, il me semble qu'il s'agit ici d'un problème très générique, et qui correspond à des hypothèses assez peu particulières : pour une puissance donnée, dont dépend directement la valeur de l'accélération et la durée du trajet, on se retrouve face à des flux d'énergie qui rendent inévitable le problème de refroidissement et donc de surfaces radiatives.


a+

Gilgamesh a écrit:et gigo n'a jamais été un préfxie correcte, que ce soit avant ou après 85)

Ben si : Gigo d'agneau....

(je sors...)

Gilgamesh a écrit:
...
Mais justement, il me semble qu'il s'agit ici d'un problème très générique, et qui correspond à des hypothèses assez peu particulières : pour une puissance donnée, dont dépend directement la valeur de l'accélération et la durée du trajet, on se retrouve face à des flux d'énergie qui rendent inévitable le problème de refroidissement et donc de surfaces radiatives.

Salut
On ne connait rien sur le spectre du rayonnement ni sa puissance ou même sa directivité, tout celà varie beaucoup d'un réacteur de fusion à l'autre, suivant les réactifs utilisés, les conditions de pression, température, etc., la géométrie, l'intensité des champs électriques/magnétiques, etc.
Comme je le proposais dans un message précédent, il faudrait au moins regarder tout celà d'un peu plus près, sinon on empile trop d'hypothèses non vérifiées pour que le résultat soit crédible.

A+

lambda0 a écrit:...A mon avis, le seul système (de propulsion par fusion) pour lequel on pourrait descendre dans les détails en restant un peu réaliste est le nucléaire pulsé style Orion.

A+

Surtout à l'échelle de taille et de masse envisagée pour une telle arche interstellaire, plus aucune miniaturisation ne serait nécessaire.

Henri a écrit:

lambda0 a écrit:...A mon avis, le seul système (de propulsion par fusion) pour lequel on pourrait descendre dans les détails en restant un peu réaliste est le nucléaire pulsé style Orion.

A+

Surtout à l'échelle de taille et de masse envisagée pour une telle arche interstellaire, plus aucune miniaturisation ne serait nécessaire.

Tout à fait. Etant donné la masse du bébé, on doit pouvoir lui donner des tapes au derrière avec des bombes H d'une mégatonne sans que ça lui fasse plus que des chatouilles.
J'avais déjà donné des docs sur Orion version interplanétaire des années 60, mais je n'ai pas trouvé pour la version interstellaire.

A+

EDIT:
Voir ici pour les références sur l'Orion interplanétaire
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/autres-f21/theme-et-variations-sur-les-voyages-interstellaires-t690-150.htm

Gilgamesh a écrit:C'était juste de l'humour :oops:

J'avais bien compris, ne t'inquiète pas. J'ai mis les discussions sur les forums parce que le détail m'a amusé et que j'ai vu qu'il avait déjà fait l'objet de débats intenses sur le net.
On en apprend tous les jour.

Gilgamesh a écrit:
De toutes les façon 1 ou 2 GW ça reste totalement nébuleux puisque ça n'est que l'expression d'une puissance, et qu'il manque la durée pour connaitre les besoin énergétique de l'engin (et gigo n'a jamais été un préfxie correcte, que ce soit avant ou après 85).

Je me demandais justement si ils n'avaient pas inventé un nouveau préfixe... au-delà du Petawatt !

Gilgamesh a écrit:Sinon, le simple fait de répondre aux questions les plus diverses sur la faisabilité de cette utopie m'aide pas mal à dégrossir le concept. Depuis les premières ébauches l'arche a quand même pas mal changée d'allure
AVANT :

a+

Ton arche est vraiment grand. À partir de quelle masse, la gravité des éléments de l'arche commencera à devenir un facteur significatif pour la résistance des structures ?

En tout cas... Magnifique concept utopique

lambda0 a écrit:

Henri a écrit:

lambda0 a écrit:...A mon avis, le seul système (de propulsion par fusion) pour lequel on pourrait descendre dans les détails en restant un peu réaliste est le nucléaire pulsé style Orion.

A+

Surtout à l'échelle de taille et de masse envisagée pour une telle arche interstellaire, plus aucune miniaturisation ne serait nécessaire.

Tout à fait. Etant donné la masse du bébé, on doit pouvoir lui donner des tapes au derrière avec des bombes H d'une mégatonne sans que ça lui fasse plus que des chatouilles.
J'avais déjà donné des docs sur Orion version interplanétaire des années 60, mais je n'ai pas trouvé pour la version interstellaire.

A+

EDIT:
Voir ici pour les références sur l'Orion interplanétaire
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/autres-f21/theme-et-variations-sur-les-voyages-interstellaires-t690-150.htm

Il me semble tout de même que sans particulariser le problème à un type de propulsion, on se retrouve inévitablement devant un problème de température de surface.


Soit une surface quelconque de dimension L (et de surface L²), de masse surfacique e.rho avec e l'épaisseur et rho la masse volumique. Soit L².e.rho sa masse.

On la propulse à la vitesse v sur une durée d'accélération t à l'aide d'un carburant de densité d'énergie epsilon (en J/kg).

On applique l'équation de Tsiolkovski ; la masse de carburant est :



La puissance totale Pt (propulsion + perte) qui se dégage de cette surface durant la durée t est M.epsilon/t, soit :



La puissance radiative des pertes est :

P = f.Pt (avec f le % de perte)

et doit être rayonnée :

P = sigma.L².T^4
avec sigma la cte Stefan et T la température effective de surface (on suppose qu'une seule face rayonne ce qui correspond au cas très général où on souhaite une surface "froide").

Soit :



Pour :
e.rho = 10 000 kg/m²
epsilon = 5e14 J/kg
v/ve = 0,3, soit exp(v/ve)-1 = 0,35
t = 50 ans soit 1,6e9 s
et
f = 0,5

j'ai un T de l'ordre de 10 000 K

J'ai particularisé le problème dans l'application numérique, mais ça ne concerne pas le mode de propulsion, si ce n'est que ça fonctionne avec un carburant à très haute densité d'énergie, caractéristique de la fusion.

Il faudrait arriver à un taux de perte thermique f de l'ordre du cent-millième pour arriver à des température de surface inférieur à 1000 K, compatible avec la tenue de la plupart des matériaux solides. Ca me semble irréaliste. Si on augmente les surfaces radiative, cela nécessite de la masse suplémentaire, ça ne résout pas non plus le problème.

C'est pour ça que la résolution générale du problème du rayonnement des pertes dans l'espace par des surfaces haute température me semble digne d'être abordée au plan théorique.





M\ =\ L^2 e \rho \left(e^{\frac{v}{v_e}}\ -\ 1\right)
P_t\ =\frac{1}{t}\epsilon \ L^2 e \rho \left(e^{\frac{v}{v_e}}\ -\ 1\right)
T^4\ =\ f \frac{1}{t}\frac{\epsilon}{\sigma}e \rho \left(e^{\frac{v}{v_e}}-1 \right)

...et du coup, la question que je me pose c'est : comment est ce que ça se négocie dans le projet Orion ? Je fais l'hypothèse que ça se raisonne avec la surface ablative du bouclier qui produit un "pic" énorme de luminosité lors de la détonation, avec un plasma à qq millions de K... C'est ça ?

a+

Gilgamesh a écrit:...et du coup, la question que je me pose c'est : comment est ce que ça se négocie dans le projet Orion ? Je fais l'hypothèse que ça se raisonne avec la surface ablative du bouclier qui produit un "pic" énorme de luminosité lors de la détonation, avec un plasma à qq millions de K... C'est ça ?

a+

A peu près, avec en plus que lorsqu'une surface métallique est brusquement chauffée puis brusquement refroidie elle peut résister à des températures bien supérieures à ses températures de fusion et de sublimation, réduisant ainsi l'ablation à des valeurs raisonnables.
http://minilien.com/?kVQmjltPNa
Malheureusement, comme lambda0, les documents dont je dispose décrivent plutot un tel dispositif pour l'interplanétaire, cad avec des dimensions relativement modestes et donc des Isp assez faiblardes pour ce type de propulsion. Il y avait bien un site Internet avec une illustration de ce gigantesque Orion interstellaire, mais il semble avoir disparu de la toile... :???:
Sinon, j'ai déniché aussi ce lien :
Use of Mini-Mag Orion and superconducting coils for near-term interstellar transportation
Mais le papier est payant... :down:

Henri a écrit:Use of Mini-Mag Orion and superconducting coils for near-term interstellar transportation
Mais le papier est payant... :down:

Avec les abonnements du labo, j'y ai accès. Si Gilgamesh ou d'autres veulent ce papier, ils peuvent me le demander par MP.