Sur le moteur VASIMR

Pour ceux qui se demandent à quoi sert l'ISS et quelles obscures expériences on y mène : un moteur VASIMR de 25 kW devrait être testé sur l'ISS d'ici quelques années. Ce moteur servirait accessoirement à rehausser l'orbite de la station.
Il s'agit d'un moteur plasmique dont la particularité est qu'il est possible de faire varier son impulsion spécifique, ce qui le rend adapté aussi bien aux manoeuvres orbitales et phases d'injection/éjection, qu'aux phases de croisière interplanétaire, s'effectuant à faible poussée continue et haute impulsion spécifique. L'impulsion spécifique du VASIMR peut ainsi varier de 1000 s à 30000 s.

Pour une description :
http://spaceflight.nasa.gov/shuttle/support/researching/aspl/vasimr.html
http://spaceflight.nasa.gov/shuttle/support/researching/aspl/flightexp.html
http://www.nasatech.com/Briefs/Sep01/MSC23041.html
http://www.nasaexplores.com/show2_912a.php?id=03-027&gl=912

Lambda0,

Attention à ne pas verser dans "l'hyperoptimisme"... Vasmir est un concept élégant et prometteur sur les planches à dessin, mais pas le moindre petit boulon du moteur n'a encore été monté ou testé...

Je subodore que techniquement, on est pas, mais alors pas du tout au bout de nos peines : l'ISS sera probablement retombée dans l'atmosphère depuis belle lurette avant que (et si) Vasmir fonctionne...

Par ailleurs, mais c'est un vieux débat, justifier les 150 milliards de la navette + les 100 milliards de l'ISS pour la conception d'un moteur 200 fois moins cher est pour le moins curieux.

C'est justement ces recherches avancées, entre autres, qui sont ponctionnées à chaque vol de navette : 1,3 milliard de dollars !

Lambda0 = 1,3 milliard de dollar par vol (estimation 2005 de la cours des comptes américaine...)!

Combien de dollars, jusqu'ici, ont été dépensées pour Vasmir ?

S

SBrunier a écrit:
Attention à ne pas verser dans "l'hyperoptimisme"... Vasmir est un concept élégant et prometteur sur les planches à dessin, mais pas le moindre petit boulon du moteur n'a encore été monté ou testé...
S

Euh, il y a un prototype en cours de test depuis quelques années (le VX-10) au JSC. Je ne vois pas pourquoi tu parles d'hyperoptimisme : je peux éventuellement fournir les rapports de recherche, thèses, etc. montrant l'avancement du développement des différents composants, et expliquer le fonctionnement en détail, ainsi que les différents problèmes à résoudre et solutions envisagées.

Il est vrai que ces développements avancés on eu beaucoup de mal à se financer dans les années 80, la navette ayant asséché les budgets, mais la situation s'est renversé à partir du début des années 90. En fait quand on s'est rendu compte de l'avance qu'avaient les russes en physique des plasmas. Il s'est produit une petite révolution à la NASA en 1993 quand les ingénieurs ont commencé à désosser le moteur Hall des russes, et du coup, ça a relancé toute la filière des autres moteurs plasmiques, dont le VASIMR.

Un autre problème est que la communauté spatiale a fini par devenir très conservatrice : les moteurs plasmiques ont été utilisés depuis les années 70 pour le controle d'attitude des satellites, depuis 1998 comme propulsion principale de plusieurs sonde, mais il y a encore pas mal de gens qui n'y croient pas et voient ça comme des gadgets de SF, sans doute parce que le fonctionnement est plus complexe et requiert des connaissances différentes (électromagnétisme et physique des plasmas contre thermodynamique et physique de la combustion pour les moteurs chimiques).

Mais on n'ira probablement jamais vers Mars sans l'un de ces systèmes de propulsion.
En attendant, un des objectifs de Prometheus est bien de développer un générateur nucléaire qui servira aussi à alimenter un moteur plasmique, pour des sondes dans un premier temps.

A+

Oups,
Excuses moi : je croyais que tu voulais dire en orbite...
Oui, des petits morceaux sur des bancs, on sait faire, mais regarde où a mené Nerva, sur Terre, ca oui, ca marchait...
Quant à Prometeus, avec l'abandon de Jimo et la volonté affichée du retour sur la Lune, j'ai bien peur que les financements ne suivent pas...

S

L'abandon de NERVA est bien plus politique que technique, le projet a été abandonné en phase finale, et le nucléaire commençait à avoir mauvaise presse. Mais on n'a néanmoins pas totalement renoncé au nucléothermique, même si je considère que c'est une voie peu probable.
Sinon, il faut bien commencer par expérimenter sur banc d'essai, non ?
Pour tous les systèmes existant aujoud'hui, on a commencé comme celà.
C'est de la recherche.
En ce qui concerne le VASIMR, on obtient déjà des Isp supérieure à 15000 s, 30 ou 40 fois plus élevées que le meilleur moteur chimique, et même 3 fois plus élevées que le moteur ionique de Deep Space 1.
Des moteurs plasmiques sont opérationnels depuis plusieurs années, et il n'y a pour l'instant pas de raison de penser que le VASIMR n'aboutira pas. D'ailleurs, un satellite aurait dû être lancé en 2003 depuis la navette, équipé de ce moteur (la mission RTD). Mais il semble que la NASA ait eu quelques problèmes avec la navette cette année là, et d'autres priorités, mais celà ne remet pas en cause cette mission, c'est tout au plus un contretemps.

En ce qui concerne Prometheus, l'application va un peu plus loin que la propulsion des sondes. Il s'agit aussi de développer une source d'énergie compacte et fiable pour alimenter une base planétaire. Si on veut un jour construire une base sur la Lune, ou ailleurs, on aura de toute façon besoin d'un réacteur nucléaire, d'une puissance de l'ordre de 100 kW, ce qui est justement le niveau de puissance envisagé pour la propulsion de grosses sondes.

Je ne suis évidemment pas devin pour dire ce qui marchera ou ce qui ne marchera pas, je mentionne seulement que le VASIMR est une voie de développement prometteuse, sur laquelle on commence à investir des moyens plus importants, après la période de vaches maigres des années 80.
Je crois que vu d'Europe, on est encore loin de mesurer le saut technologique amorcé aux Etats-Unis depuis déjà presque 10 ans, en ce qui concerne les systèmes de propulsion.

A+

Un petit aperçu de VASIMR en oeuvre...
EDIT 12/09/2006 : J'ai modifié le post pour que la vidéo ne démarre pas automatiquement. Il faut cliquer sur le contrôle vidéo pour l'activer (sous IE & Win XP) puis cliquer sur le petit triangle noir pour que la vidéo démarre
(Pensez à mettre le son)
Attention : codec audio VoxWare MetaSound indispensable (bien lire le mode d'emploi pour l'installer)

J'espère que la petite vidéo illustrant l'utilisation de moteurs VASIMR a été lisible pour tous, j'ai édité le post de la vidéo pour faire pointer un lien vers la page de téléchargement du codec.
Sinon, une quinzaine de PDF très intéressants et pointus sur le moteur VASIMR à cette adresse :
http://minilien.com/?AHoS93wnwP
Me contacter en message personnel si vous avez des problèmes avec la vidéo ou avec ce lien.

c'est bien sur que ce type de propulsion a quand même un avenir, parce qu'il est hors de question d'entreprendre des expéditions habités vers d'autres mondes avec des moteurs à propulsion conventionnelle. J'imagine que les moteurs traditionnels seront utilisés encore longtemps pour s'échapper de l'Attraction terreste, mais une fois rendu dans l'espace, il es clair que d'autres options devront être absolument être requises.

Très juste. Pour ce qui est de décoller d'une surface planétaire, on ne voit pas pour l'instant d'alternative très crédible aux fusées actuelles et à la propulsion chimique. Aucune source d'énergie connue ne permettrait à une propulsion plasmique de décoller d'une planète, et d'ailleurs, ces systèmes ne fonctionnent que dans le vide.

Merci à Henri pour ces documents (que j'avais déjà, de mon côté).
On se rend compte en particulier que ce qui a pu brider le développement des moteurs plasmiques est surtout la disponibilité d'une source d'énergie compacte et puissante : on peut utiliser des panneaux solaires jusqu'à quelques kW, mais au delà, on a besoin d'un générateur nucléaire, moins massif que le solaire à puissance égale.
Un générateur de 12 MWe permet a un moteur VASIMR d'amener une charge utile de 60t vers Mars en 100j environ, pour une mission d'une durée totale de 235j (exactement, 101j pour l'aller, 30j sur place, 104j pour le retour). A 200 MWe, le temps de vol peut descendre en dessous de 40 j, à comparer aux 8 mois de la propulsion chimique+vol balistique.
Mais tout celà est aussi lié aussi aux progrès sur les réacteurs nucléaires : une étude commandée par la NASA à General Atomics en 2000 aboutissait à un générateur de 200 MWe pesant plus de 400t si on utilisait uniquement des techniques classiques (coeur UO2, cycle Rankine, rendement inférieur à 20%), alors qu'on descend à moins de 60t avec une conversion MHD (coeur gazeux UF4, rendement supérieur à 55%).

Le VASIMR sera plutôt utilisé sur des satellites et sondes dans un premier temps, et la disponibilité de ces générateurs nucléaires de puissance nécessaires aux vols habités est plutôt envisagée vers 2030.

A+

Henri a écrit:
...
http://ams.cern.ch/AMS/ETB/Appendix%20D-Anghaie.pdf
...

Le rendement de 70% évoqué sur la dernière page est pertinent pour les centrales terrestres/navales, pour un générateur spatial, l'optimum parait se trouver plutôt autour de 25% (la minimisation de la masse des radiateurs est contradictoire avec la maximisation du rendement).

Cette utilisation d'une striction magnétique pour atteindre la criticité est une superbe idée, ce bonhomme (S.Anghaie) a souvent de bonnes idées, et c'est vrai qu'on ne pense pas beaucoup aux systèmes pulsés pour produire de l'électricité pour une propulsion (alors que le nucléaire pulsé ouvert, les explosions, est un concept exploré depuis les années 60).
Mais bon, champ magnétique de 10 T, supraconduteurs, pompes fonctionnant à 2000 K en environnement hautement radioactif, problèmes de corrosion à ces hautes températures, etc., c'est quand même assez musclé, d'où l'intérêt d'essayer de capter des financements militaires...

A+

HS:
J'espère que ce labo fonctionne toujours, j'ai lu il y a quelques mois que S.Anghaie avait eu quelques problèmes avec la NASA.