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 A propos de la durée des vol terre-mars

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peronik




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MessageSujet: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 11:30

j’ai 2 questions pour nos experts

Si on oublie toute idée d’économie de carburant ou de simplicité de procédure de vol a combien de jours le voyage LEO -> Mars peut descendre si on reste en propulsion chimique classique? pour du cargo et pour du habité

Autre hypothèse ;
Prenons un vaisseau hypothétique, déjà en LEO ,dont le système de propulsion travaille en accélération permanente de près de 1G donnant de ce fait au vaisseau une « pesanteur artificielle »
Avec ce système un voyage terre mars serait réduit certes mais de combien de jours ?
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Mustard
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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 11:39

En fait il est difficile de répondre à ta question car tout dépend de la puissance des moteurs et du poids du vaisseau.
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lambda0


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 11:59

Sans trop descendre dans le détail, si on est prêt à monter 100000 tonnes de propergols, voire plus, on doit bien pouvoir faire le trajet en 2 mois.
Voir la malédiction formule de Tsiolkovski.

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Space Opera
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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 12:06

Le chiffre de 30j avait été annoncé avec un descendant potentiel du Vasimr.
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Akwa


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 12:58

Avec une accélération de 1G jusqu'à la mi-trajet, puis une décélération de 1G jusqu'à l'arrivée, ça fait 10m/s² d'accélération puis de décélération.
Au plus près, la Terre et Mars sont distantes de 50.000.000 de km.
Si on reprend la formule de base D = 1/2 gt², on calcule :
Avec D = 25.000.000.000 m, g = 10 m/s², t = √(2*D/g)
=> t = 70710 s = 19 h.
La vitesse atteinte est v = gt => v = 10 * 70710 = 707100 m/s = 707 km/s

Il faut ensuite freiner, le calcul est le même.

On parcourt donc la distance Terre-Mars en 38h, avec une vitesse de pointe de 707 km/s.

En réalité, les corps décrivent des orbites (y compris notre vaisseau), on part avec la vitesse orbitale de la Terre (+ la vitesse de satellisation autours de la Terre), et il faut arriver avec la vitesse orbitale de Mars (+ la vitesse de satellisation).

(Pour le fun, la formule de Tsiolkovski nous dit que pour atteindre 707000 m/s avec hydrogène/oxygène, il faut une masse de départ de 10^86 kg seulement)
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Argyre


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 14:24

Akwa a écrit:
Avec une accélération de 1G jusqu'à la mi-trajet, puis une décélération de 1G jusqu'à l'arrivée, ça fait 10m/s² d'accélération puis de décélération.
Au plus près, la Terre et Mars sont distantes de 50.000.000 de km.
Si on reprend la formule de base D = 1/2 gt², on calcule :
Avec D = 25.000.000.000 m, g = 10 m/s², t = √(2*D/g)
=> t = 70710 s = 19 h.
La vitesse atteinte est v = gt => v = 10 * 70710 = 707100 m/s = 707 km/s

Il faut ensuite freiner, le calcul est le même.

On parcourt donc la distance Terre-Mars en 38h, avec une vitesse de pointe de 707 km/s.

En réalité, les corps décrivent des orbites (y compris notre vaisseau), on part avec la vitesse orbitale de la Terre (+ la vitesse de satellisation autours de la Terre), et il faut arriver avec la vitesse orbitale de Mars (+ la vitesse de satellisation).

(Pour le fun, la formule de Tsiolkovski nous dit que pour atteindre 707000 m/s avec hydrogène/oxygène, il faut une masse de départ de 10^86 kg seulement)
Very Happy
En fait, tu as négligé l'attraction gravitationnelle du vaisseau ! Rien qu'en positionnant le vaisseau en orbite terrestre, on assisterait dans un premier temps à la chute de la Terre sur le vaisseau, puis à la chute de Vénus et Mars et un peu plus tard à la chute du soleil ! En fin, de compte, le vaisseau n'a pas besoin de se déplacer, ce sont les planètes qui viennent à lui ...

ps : je suppose que le vaisseau a malgré tout un volume relativement faible, la masse étant par exemple confinée dans un trou noir.
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Akwa


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 14:30

Argyre a écrit:

Very Happy
En fait, tu as négligé l'attraction gravitationnelle du vaisseau ! Rien qu'en positionnant le vaisseau en orbite terrestre, on assisterait dans un premier temps à la chute de la Terre sur le vaisseau, puis à la chute de Vénus et Mars et un peu plus tard à la chute du soleil ! En fin, de compte, le vaisseau n'a pas besoin de se déplacer, ce sont les planètes qui viennent à lui ...

ps : je suppose que le vaisseau a malgré tout un volume relativement faible, la masse étant par exemple confinée dans un trou noir.

MDR
C'est vrai !
D'après Wikipedia, la masse de l'univers serait de 10^54 kg : je crois que notre vaisseau engloutirait l'unviers entier à lui tout-seul.
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Argyre


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 14:42

peronik a écrit:
j’ai 2 questions pour nos experts

Si on oublie toute idée d’économie de carburant ou de simplicité de procédure de vol a combien de jours le voyage LEO -> Mars peut descendre si on reste en propulsion chimique classique? pour du cargo et pour du habité

Autre hypothèse ;
Prenons un vaisseau hypothétique, déjà en LEO ,dont le système de propulsion travaille en accélération permanente de près de 1G donnant de ce fait au vaisseau une « pesanteur artificielle »
Avec ce système un voyage terre mars serait réduit certes mais de combien de jours ?

En fin de compte, nos réponses ne te satisferont sans doute pas ...
En gros, la question importante, c'est de savoir à quel point tu souhaites t'écarter des théories connues en physique et des savoir-faire actuels ?
a) Respect de la physique et savoir-faire actuels ou envisageables court terme : je dirai 6 mois, c'est ce qui est proposé dans les scénarios déjà publiés, que ce soit en chimique ou en nucléaire thermique;
NB : comme l'a dit Mustard, cela dépend fortement de la masse du vaisseau, on parle ici d'une masse raisonnable, du style 30 à 100 tonnes. Si c'est plus, il faut augmenter les durées ou envisager plusieurs vaisseaux.
b) Respect de la physique et savoir-fare moyen terme (>année 2100) : je dirai 4 mois (propulsion électrique)
c) Respect de la physique, mais extrapolation optimiste : 1 mois (propulsion électrique améliorée)
d) Pas de respect de la physique (ou découverte révolutionnaire) : au choix, entre instantané et 1 mois.

A+,
Argyre
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lambda0


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 15:15

peronik a écrit:

...
Si on oublie toute idée d’économie de carburant ou de simplicité de procédure de vol a combien de jours le voyage LEO -> Mars peut descendre si on reste en propulsion chimique classique? pour du cargo et pour du habité
...
Argyre a écrit:

...
En gros, la question importante, c'est de savoir à quel point tu souhaites t'écarter des théories connues en physique et des savoir-faire actuels ?
...
Eh, Argyre, il y a de la poussière martienne sur les lunettes de ton avatar Laughing

Sinon moi, je trouve l'évaluation de 10^86 kg très optimiste, c'est juste pour accélérer. Si on oublie de freiner à l'arrivée, paf! le chien
Donc deltaV = 2*707 = 1414 km/s.

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Kostya


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 16:31

lambda0 a écrit:
...
Voir la malédiction formule de Tsiolkovski.
Evil or Very Mad Et si l'on en venait à maitriser l'antigravité ? Peut-être le cas (d) évoqué par Argyre ? scratch
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Akwa


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 16:37

lambda0 a écrit:

Sinon moi, je trouve l'évaluation de 10^86 kg très optimiste, c'est juste pour accélérer. Si on oublie de freiner à l'arrivée, paf! le chien
Donc deltaV = 2*707 = 1414 km/s.

C'est vrai en plus...
Comme quoi, le rendement du moteur-fusée chimique est vraiment nul.

C'est un vrai miracle que ce système nous ait permis d'aller jusqu'à la Lune (puisque l'accélération raisonnable maximum qu'on obtient est de l'ordre de 15 km/s).

Tant qu'on n'aura pas de moteur nucléaire type Nerva, ou carrément les fusées à "eau salée", on ira pas loin.
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Kostya


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 16:56

Akwa a écrit:
...
C'est vrai en plus...
Comme quoi, le rendement du moteur-fusée chimique est vraiment nul.

C'est un vrai miracle que ce système nous ait permis d'aller jusqu'à la Lune (puisque l'accélération raisonnable maximum qu'on obtient est de l'ordre de 15 km/s).

Tant qu'on n'aura pas de moteur nucléaire type Nerva, ou carrément les fusées à "eau salée", on ira pas loin.
Primitif tout cela ! Comme l'était le voyage en ballon avant l'apparition des avions. Personnellement, je propose une inversion locale du champ de Higgs et un rétablissement à proximité de Mars. bounce1
Dans ces conditions, l'accélération de 1g ne demanderait que très peu d'énergie... contrairement à celle nécessaire à l'inversion mais qui sait ? scratch
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Argyre


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 17:59

Kostya a écrit:
Akwa a écrit:
...
C'est vrai en plus...
Comme quoi, le rendement du moteur-fusée chimique est vraiment nul.

C'est un vrai miracle que ce système nous ait permis d'aller jusqu'à la Lune (puisque l'accélération raisonnable maximum qu'on obtient est de l'ordre de 15 km/s).

Tant qu'on n'aura pas de moteur nucléaire type Nerva, ou carrément les fusées à "eau salée", on ira pas loin.
Primitif tout cela ! Comme l'était le voyage en ballon avant l'apparition des avions. Personnellement, je propose une inversion locale du champ de Higgs et un rétablissement à proximité de Mars.
Dans ces conditions, l'accélération de 1g ne demanderait que très peu d'énergie... contrairement à celle nécessaire à l'inversion mais qui sait ? scratch

AMHA on prend le problème à l'envers. Plutôt que de chercher à augmenter l'énergie pour envoyer un vaisseau lourd vers Mars, il vaut mieux réduire la masse de ce qu'il faut envoyer. Avec les futures clés USB qu'on va inventer au prochain siècle, on pourra stocker 10^72 Go. Il suffira alors de coder l'information contenue dans une personne humaine et de faire "Save as ..." dans la clé USB de 10g. Ensuite, on insère la clé dans l'ordinateur de la NASA, on fait "Send to Mars" et un rayon laser envoie tout ça à la vitesse de la lumière, à raison de 10^70 Go par seconde. Au bout de 100 secondes, tout est envoyé. Avec le décalage planétaire, ça fait tout de même de 5 à 20 minutes de délai pour la réception sur Mars. Et ce n'est pas fini, il faut qu'un opérateur appuie sur le bouton "Recreate Person" avec comme entrées les données qui viennent d'être reçues. La création d'un humain peut demander un peu de temps, mettons 1/4 d'heure avec la nouvelle technologie appelée "Frankenstein" et hop nous revoici sur Mars !
Bilan, moins d'1 heure pour faire le trajet ! Et s'il y a un problème, il suffit d'appuyer sur le bouton "Abort" ...
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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 18:26

J'espère juste que le taux d'erreur-bit n'est pas très important dans le bilan de liaison...
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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 19:53

Le siècle prochain, je dirais simplement cette phrase :

Beam me up Scotty! (les plus vieux d'entre nous comprendront) Wink

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Le savoir est un trésor à partager avec tout le monde...
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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 19:58

Cà y est .... ils sont arrivés à destination !

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Apolloman
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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Jeu 5 Juil 2012 - 20:01

montmein69 a écrit:
Cà y est .... ils sont arrivés à destination !




Je vois que nous avons les mêmes connaissances en culture générale Wink

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Kostya


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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Ven 6 Juil 2012 - 0:47

Spock, faites quelque chose, il sont devenus fous clown

Même si contrairement à la thermodynamique, le champ scalaire de Higgs ne fait pas encore l'objet d'une discipline à part entière, il y a fort à parier que l'émergence d'une baryodynamique dans la décennie à venir permettra de démontrer qu'à l'instar de la température, il est possible d'influer sur ce champ. Et n'oublions pas qu'entre les travaux de Carnot et les premiers moteurs à explosion, il s'est écoulé bien moins d'un demi-siècle... Je ne reviendrai pas non plus sur les avancées récentes autour des condensats de Bose-Einstein (je crois me souvenir que ça a déjà été évoqué sur le forum) qui justement s'appliquent aux bosons mais les bases sont bien là et la baryodynamique n'attend plus que son "Lenoir". bounce1
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jojo.dodo




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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Sam 21 Juil 2012 - 20:06

Argyre a écrit:
Kostya a écrit:
Akwa a écrit:
...
C'est vrai en plus...
Comme quoi, le rendement du moteur-fusée chimique est vraiment nul.

C'est un vrai miracle que ce système nous ait permis d'aller jusqu'à la Lune (puisque l'accélération raisonnable maximum qu'on obtient est de l'ordre de 15 km/s).

Tant qu'on n'aura pas de moteur nucléaire type Nerva, ou carrément les fusées à "eau salée", on ira pas loin.
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Dans ces conditions, l'accélération de 1g ne demanderait que très peu d'énergie... contrairement à celle nécessaire à l'inversion mais qui sait ? scratch

AMHA on prend le problème à l'envers. Plutôt que de chercher à augmenter l'énergie pour envoyer un vaisseau lourd vers Mars, il vaut mieux réduire la masse de ce qu'il faut envoyer. Avec les futures clés USB qu'on va inventer au prochain siècle, on pourra stocker 10^72 Go. Il suffira alors de coder l'information contenue dans une personne humaine et de faire "Save as ..." dans la clé USB de 10g. Ensuite, on insère la clé dans l'ordinateur de la NASA, on fait "Send to Mars" et un rayon laser envoie tout ça à la vitesse de la lumière, à raison de 10^70 Go par seconde. Au bout de 100 secondes, tout est envoyé. Avec le décalage planétaire, ça fait tout de même de 5 à 20 minutes de délai pour la réception sur Mars. Et ce n'est pas fini, il faut qu'un opérateur appuie sur le bouton "Recreate Person" avec comme entrées les données qui viennent d'être reçues. La création d'un humain peut demander un peu de temps, mettons 1/4 d'heure avec la nouvelle technologie appelée "Frankenstein" et hop nous revoici sur Mars !
Bilan, moins d'1 heure pour faire le trajet ! Et s'il y a un problème, il suffit d'appuyer sur le bouton "Abort" ...

Juste une petite remarque en passant... en utilisant la lumière comme porteuse, étant donné que la fréquence du spectre visible (là ou on sait faire des lasers) ne dépasse pas 1015 Hz, ça risque de prendre un peu plus que 100 secondes pour le transfert....
... mais bon, je dis ça, je dis rien...
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MessageSujet: Re: A propos de la durée des vol terre-mars   Lun 23 Juil 2012 - 15:07

jojo.dodo a écrit:
...

Juste une petite remarque en passant... en utilisant la lumière comme porteuse, étant donné que la fréquence du spectre visible (là ou on sait faire des lasers) ne dépasse pas 1015 Hz, ça risque de prendre un peu plus que 100 secondes pour le transfert....
... mais bon, je dis ça, je dis rien...
Bien joué Super La théorie du signal aussi introduit des limites. Cela dit, les lasers les plus visibles sont plus proches du rouge certes mais il existe aussi des lasers dans des fréquences bien plus élevées notamment en photolithographie qui peuvent ne plus être dans le visible. Il y a même des Lasers X qui pourraient amener la porteuse dans la gamme des 1019 Hz. Mais bon, je dis ça, je chipote (on gagnerait au mieux un facteur 1000 en prenant en compte, de plus, le code de correction d'erreurs) mais il faudrait déjà pouvoir en moduler la phase (pas de modulation de fréquence sur des lasers dont justement la fréquence est des plus stables), ce qui est loin d'être acquis What a Face
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