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 Charge utile d'une navette

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pleboeuf5




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MessageSujet: Charge utile d'une navette   Dim 12 Juin 2016 - 0:51

Nous avons souvent vu que la charge utile diminuait avec la distance à parcourir.

J’ai entendu dire que la charge qu’on pouvait transporter en direction de la lune était de 45 Tonnes.

Bien sûr on parle du programme Apollo.

Ma question est la suivante !

Si l'on construisait une fusée sur la lune qui serait identique quelle serait la charge utile qu’on pourrait lancé sur la terre!
J'imagine que la charge devrait être supérieure à 45 tonnes vu que nous avons une faible gravité.
Une charge de 45*6=270 tonnes.


Ce que je suis en train de faire de mon coté est de simulé le cout exploitation d'une telle base lunaire.


Dernière édition par pleboeuf5 le Dim 12 Juin 2016 - 16:09, édité 1 fois (Raison : Correction)
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BBspace
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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Dim 12 Juin 2016 - 10:32

Une vingtaine de fautes d'orthographe, ça décourage un peu de tenter de répondre...
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Toph




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Dim 12 Juin 2016 - 10:52

Comme il n'y a aucun matériaux de construction sur la Lune, il faudra tout faire venir de la Terre.
Au final, il y aura une multitude de petites et moyennes charges pour la construction de la base + le lanceur et la charge sur place.
Tout ça pour lancer plus lourd ? mais à quel prix...
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Aramis




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MessageSujet: titane sur la lune   Dim 12 Juin 2016 - 11:17

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Henri
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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Dim 12 Juin 2016 - 13:44

Aramis a écrit:
Il semble que la lune puisse contenir du titane :
http://www.maxisciences.com/lune/la-lune-recele-du-titane-en-abondance_art17607.html
Heu, c'est pas franchement neuf... Dans l'encyclopédie visuelle de l'exploration de l'espace (Kenneth Gatland, préfacée par Arthur C. Clarke) parue en 1980-81, en page 234, figure un diagramme indiquant que les échantillons de la mission Apollo 11 prélevés du site d’atterrissage de la Mer de la Tranquillité contiennent 7,6 % d'oxyde de titane...

On redécouvre donc périodiquement le titane sur la Lune comme la glace d'eau sur Mars... Very Happy

_________________
Les fous ouvrent les voies qu'empruntent ensuite les sages. (Carlo Dossi)
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pleboeuf5




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Dim 12 Juin 2016 - 16:19

BBspace a écrit:
Une vingtaine de fautes d'orthographe, ça décourage un peu de tenter de répondre...
Désoler pour mon français.


Je pense que ma question a été mal compris! Imaginons que nous avons déjat notre base de construis.



A la surface de notre lune nous somme déjà entrain exploiter ces ressources. Dans ce cas quelle serait notre capaciter de transport de la lune vers la terre.


la charge utile que nos navette pourrais transporté en minerais.
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pleboeuf5




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Dim 12 Juin 2016 - 17:11

Simulation Colonisation de la lune enfin exploiter ces ressources primaires.

Phase 1. Construction d'un habitacle lunaire.
Pour vous donner une idée du type habitation lunaire.

http://www.lepoint.fr/science/bientot-une-base-lunaire-grace-a-l-impression-3d-06-02-2013-1624611_25.php

Je n'est pas réussie obtenir les spécifications de impriment 3d au niveau d’électricité quelle consomme.
Mais avec quelle que recherche j'ai pu déduire quelle avait besoin de 480 kW/heure pour fonctionné.

Le poids du module lunaire fait 1.5 tonnes.

Ca consommation serait de 150 kW/heures


Si nous prenons des panneaux solaires de 250 watts, nous avons besoin de 1920 unités pour produire cette énergie.
Les panneaux que j'ai vus avaient un poids de 75kg par unité.

Pour le moment je n’ai pas pu déterminer la quantité de produits chimiques qui foulait pour construire la protection au tour de cet habitacle lunaire.

Ce qui est sur ce que nous allons avoir besoin de batterie pour emmagasiner l'énergie pour une période de deux semaines.

J'ai pensé à ce genre de batterie.

http://www.rtflash.fr/texas-inaugure-plus-grosse-batterie-monde/article


sont poids est de 50 Tonnes.

Nous aurions besoin de 3 batteries au total.



À ce stade nous pourrions habiter cette unité sur une courte période pour un équipage constituer de 4 membres. On parle de 7 jours.



Si ont calcul la charge a emporté pour la phase no1 elle totalise 297 174 kg



Pour emporté cette charge nous aurions besoin de 7 voyages et un séjour de 3 jours pour monter le tous.



Coût de la mission 22,4 milliards
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anthoemt




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Dim 12 Juin 2016 - 17:25

Mes yeux saignent dommage ,le sujet n'est pas inintéressant mur
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montmein69




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Lun 13 Juin 2016 - 12:39

Merci de lire la présentation de plebeuf5.
Il y a des handicaps physiques, d'autres comme la dyslexie ou la dysorthographie, tous sont invalidants et méritent la compréhension et la bienveillance.
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Sidjay




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Lun 13 Juin 2016 - 12:50

anthoemt a écrit:
Mes yeux saignent dommage ,le sujet n'est pas inintéressant mur

Bon, alors autant vous le dire de suite, l'équipe du forum peut analyser l'adresse IP de chacun d'entre vous.
De facto et après analyse je vous demande d'être un peu plus indulgents avec nos amis Francophones, lesquels n'ayants pas grandi ou étudié dans nos structures scolaires institutionnelles Françaises. Que ça soit au Canada, en inde ou ailleurs d'autres dans le monde où ça peut parler français, il peut y avoir des erreurs d'écriture ou autre formulation de phrase. L'équipe est évidemment plus indulgente avec ces individus volontaires dans l'écriture française, malgré que l'effort d'une orthographe potable soit toujours demandé.
Les miens saignent lorsque un bon francophone de France écrit de la m***de et parfois c'est souvent sur ce forum.

Je demande un effort de toutes part, merci.
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BBspace
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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Lun 13 Juin 2016 - 13:03

Je présente mes plus plates excuses pour mon post au sujet de l'orthographe. Je n'avais pas lu la présentation de l'auteur.Embarassed
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sankhamon




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Lun 13 Juin 2016 - 14:11

Je n'ai fait que lire ces échanges, mais je retire tout ce que j'ai pensé, après avoir lu la présentation de pleboeuf5. Comme quoi, on ferait mieux parfois de laisser tourner 7 fois son cerveau dans son crâne avant de le laisser réagir!
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Sidjay




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Lun 13 Juin 2016 - 16:00

N'en parlons plus et avançons sur le fond de ce débat. Wink
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Thierz




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Lun 13 Juin 2016 - 17:26

Pour répondre au fond de la question, faisons un petit jeu didactique et découpons notre trajet Terre-Lune en 3 parties, à la mode Apollo :

  1. Décollage de la Terre jusqu'à l'orbite basse terrestre
  2. Injection trans-lunaire pour aller de l'orbite basse terrestre à l'orbite lunaire
  3. Descente de l'orbite lunaire jusqu'au sol lunaire


Chaque étape nécessite un "delta-V" à fournir, prenons les chiffres suivants :

  1. 9,3 km/s
  2. 4,1 km/s
  3. 1,6 km/s


C'est important de noter que le chiffre est valable dans les deux sens : il faut pousser à équivalence de 9,3 km/s pour partir du sol et aller en orbite basse terrestre, mais il faut aussi freiner à équivalence de 9,3 km/s pour aller de l'orbite basse au sol terrestre. TOTAL = 15 km/s pour aller sur le sol lunaire. 

On peut donc prendre l'hypothèse simplificatrice qu'une Saturn V partant de la Lune serait à même de déposer un LM sur Terre, au regard du delta-V que l'ensemble des étages pourrait fournir. Ce serait faire l'abstraction de deux effets de l'atmosphère terrestre :

  • Celle-ci au décollage lutte CONTRE le lanceur, de par la pression de l'air sur le véhicule, et à l'inverse elle lutte POUR l'atterrisseur, en le freinant et en lui permettant de produire son freinage avec moins d'ergols.
  • A haute vitesse elle génère sur le vaisseau un échauffement contre lequel il faut lutter. Dans le sens du décollage, on n'a pas la vitesse suffisamment élevée pour que ce soit un problème insurmontable. On sort "vite fait" de l'atmosphère avant d'avoir pris trop de vitesse, et donc pas de souci. Pour l’atterrissage par contre on arrive plus vite (~7 km/s de vitesse orbitale) et là ça chauffe vite quand on "rentre" dans l'atmosphère.


Une Saturn V qui décollerait de la Lune serait sur une trajectoire de retour rapidos sans avoir épuisé les ergols de son premier étage (probablement, à vérifier). Il faudrait ensuite calculer dans la masse restante comme optimiser au mieux les rétro-fusées, boucliers thermiques et autres parachutes pour ramener le maximum de fret sur Terre. Certains sur ce forum connaissent les équations par cœur ;-)
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phenix




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Lun 13 Juin 2016 - 17:56

Pour en revenir au sujet :

Il faut un delta V d’environ 2220m/s pour se mettre en orbite lunaire, puis 1000m/s pour se mettre sur une trajectoire de retour vers la terre, de la soit tu fais une aerocapture pour te mettre en orbite soit tu atterrir directement, dans les deux cas c’est presque gratuit d’un point de vu delta V.
 
Depuis la surface de la lune, tu as donc besoin d’accélérer de 3220m/s (et d’un bon bouclier thermique) a comparer au 13 600m/s  (9500m/s pour se mettre en orbite terrestre + 3000m/s pour se mettre en orbite de transfert + 1100m/s pour se mettre en orbite lunaire car tu n’as pas d’atmosphère pour ralentir) qu’il faut depuis la surface de la terre pour se mettre en orbite lunaire (à cela il faut rajouté au moins 2500m/s pour se poser)
De là tu peux utiliser la formule
Delta V= vitesse des gaz éjectés * ln (masse au début de la poussé/ masse fin de poussé)
 
Pour un moteur fusée on peut facilement calculer la vitesse d’éjection des gaz comme étant 9,81*l’impulsion spécifique (isp, tu peux la trouver pour la plupart des moteurs sur Wikipédia) *9,81)
 

Donc si tu réussi à avoir une saturn V d’Apollo 17 avec c’est 2962,38tonnes sur la lune,  vu que la vitesse d’éjection des gaz est de 2550m/s (au niveau du sol, elle est meilleur dans l’espace mais je n’ai pas les chiffres), si on brûle tout le carburant du première étage (2169,29 tonnes) tu as un Delta V de 3360m/s (suffisant pour rentrer) et après avoir largué l’étage ( 130 tonnes) il te reste 663,09 tonnes a poser sur terre.
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Space Opera
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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Lun 13 Juin 2016 - 19:49

Thierz a écrit:
On peut donc prendre l'hypothèse simplificatrice qu'une Saturn V partant de la Lune serait à même de déposer un LM sur Terre, au regard du delta-V que l'ensemble des étages pourrait fournir. Ce serait faire l'abstraction de deux effets de l'atmosphère terrestre :

  • Celle-ci au décollage lutte CONTRE le lanceur, de par la pression de l'air sur le véhicule, et à l'inverse elle lutte POUR l'atterrisseur, en le freinant et en lui permettant de produire son freinage avec moins d'ergols.
  • A haute vitesse elle génère sur le vaisseau un échauffement contre lequel il faut lutter. Dans le sens du décollage, on n'a pas la vitesse suffisamment élevée pour que ce soit un problème insurmontable. On sort "vite fait" de l'atmosphère avant d'avoir pris trop de vitesse, et donc pas de souci. Pour l’atterrissage par contre on arrive plus vite (~7 km/s de vitesse orbitale) et là ça chauffe vite quand on "rentre" dans l'atmosphère.
Ce qui fait perdre du delta-V depuis la Terre par rapport à la Lune, ça n'est pas l'atmosphère (c'est pas énorme), c'est les pertes gravitationnelles.
Une Saturn V qui irait vers la Terre depuis la Lune pourrait atterrir sans même avoir consommé son premier étage en entier. Il lui faudra un gros bouclier thermique et des gros parachutes par contre !
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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Mar 14 Juin 2016 - 2:41

Merci beaucoup d’avoir répondu à ma question. J’aime beaucoup les mathématiques! Pourrais tu me donner équation, que tu as utilisée?

Comment faire pour calculé le carburent nécessaire d’une fusée pour partir d’un point (a) à (b) en incluent la charge utile emportée? J’ai remarqué que vos estimations étaient de 663,09 Tonnes. J’ai été consulté le Wikipédia pour voir les Dimensions de la soute navette Discovery 4,6 m par 18,3 m, pour un volume de 300 m³ don que ça fait environs une masse 2,21 tonnes m³ la ont peut en conclure que la navette a cette capacité de transport. Il disait que le coût d’une mission Apollo était de 2,5 milliards par lancement. Est-ce que ça inclut les frais de charge?



Je pense que si on fait une base lunaire que les ressources primordiales à exploiter seront la glace pour en extraire son oxygène et son hydrogène. Il parle qui aurais d’azotes sur la lune. Ce qui éviterait beaucoup de difficulté pour produire de l’air. Si ce n'est pas le cas ! j’ai une hypostase pour produire d’azote artificiel.

Le traitement des minéraux recueillis produits du co2. Ce co2 pourrait servir à produire du pétrole vert. Apprêt ont pourrais extraire l’azote contenu dans ce pétrole et en même temps peu être produire du carburent.

http://terriensjevousaime.com/index.php/technologies/energies/63-l-essence-bio


Dernière édition par pleboeuf5 le Jeu 16 Juin 2016 - 0:14, édité 1 fois
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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Mar 14 Juin 2016 - 7:33

Pour passer du point A au point B il faut fournir a-t-on vaisseau une accélération (appelé delta V)  que tu peux lire sur le graphique si dessous.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Deltavs-fr.svg?uselang=fr

 
Si tu veux un graphique plus complète, tu n’as qu’à taper delta V map sur internet, mais fait attention a se qu’il n’y ai pas écrit KSP dessus.
 
Un fois que tu as ton delta V tu peux calculé le carburant que tu consomme avec la formule
Delta V=isp*9,81*ln ((masse a vide+ masse carburant)/ masse a vide)
 

Isp se trouve pour la plupart des moteurs sur wikipedia, la masse a vide comprend le poids des moteurs, du réservoir et de ta charge utile.
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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Jeu 16 Juin 2016 - 0:16

Le cout de la mission étais de 2.5 milliards de dollars par lancement.

Pensez-vous que le coût de mission serait réduit avec la technologie que nous avons à ce jour?
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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Jeu 16 Juin 2016 - 0:29

Non, pas franchement. On fera mieux, mais pas moins cher. Et faire moins bien ne couterait pas moins cher.
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MessageSujet: Réduction de temps   Jeu 16 Juin 2016 - 0:38

j'ai vue ces information sur le wiki pour la Date de lancement 16 juillet 1969 et la date d'atterrissage 24 juillet 1969.

Don-que ont peut calculé 8 jours pour ce rendre sur la lune.

combien de temps ca pendrait pour aller sur la lune avec les moyen actuel ?
[th][/th]

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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Jeu 16 Juin 2016 - 0:45

On n'a rien changé à la propulsion, donc les temps de trajets seraient exactement les mêmes aujourd'hui. Les améliorations n'auraient rien à voir avec le temps de trajet mais plus avec la consommation de carburant, l'accessibilité à des zones plus dangereuses, etc. Une plus grand sécurité/fiabilité également.
Et il ne faut pas 8j pour aller sur la Lune, il faut 8j pour y aller et en revenir, en faisant des pauses au passage comme Apollo 11.
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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Jeu 16 Juin 2016 - 0:55

Space Opera a écrit:
On n'a rien changé à la propulsion, donc les temps de trajets seraient exactement les mêmes aujourd'hui. Les améliorations n'auraient rien à voir avec le temps de trajet mais plus avec la consommation de carburant, l'accessibilité à des zones plus dangereuses, etc. Une plus grand sécurité/fiabilité également.
Et il ne faut pas 8j pour aller sur la Lune, il faut 8j pour y aller et en revenir, en faisant des pauses au passage comme Apollo 11.

Si ont a optimiser le carburant pour ce rendre sur la lune, il me semble que ca doit faire baissé les cout de mission ?
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aRes




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Jeu 16 Juin 2016 - 1:36

La vitesse de satellisation pour injection trans-lunaire est d'environ 10,5 km/s. Sachant que pour être en orbite autour de la Terre tu as besoin au minimum d'une vitesse orbitale de 7,9 km/s, dans ce cas tu vas donc devoir ajouter un deltaV de 2,6 km/s à ton vaisseau depuis l'orbite terrestre.

10,5 km/s c'est la vélocité totale dont tu as besoin pour allonger suffisamment ton orbite terrestre et frôler la Lune. Attention tu ne quittes pas l'orbite terrestre (tu ne t'en libères pas), tu rallonges juste ton apogée. Te reste ensuite à freiner pour t'insérer en orbite lunaire (te faire "attraper" par la Lune). Grosso modo c'est ça.

Donc si tu veux raccourcir ton trajet Terre-Lune il va falloir augmenter ta vitesse d'injection ce qui va tendre ta trajectoire et ta vélocité finale.
Tu arriveras plus vite vers la Lune, mais tu devras d'autant plus freiner, donc tu doubleras le deltaV supérieur à 10,5 km/s (accélération, puis décélération), et le deltaV c'est du carburant supplémentaire d'une masse exponentielle.

Tu pourrais quand même décider de t'injecter très vite vers la Lune, mais là, un autre danger te guette : la vitesse de libération. En effet la vitesse de libération (ou vitesse d'évasion) terrestre est de 11,2 km/s (seulement), donc à partir de cette vitesse si ta décélération autour de la Lune foire, tu te retrouveras au mieux en orbite solaire ayant complètement quitté l'attraction terrestre, dérivant dans l'espace inter-planétaire....

C'est bien pour cela que les missions Apollo 8, 10 et 11 s'injectaient sur une trajectoire trans-lunaire de retour libre, et effectuaient les manoeuvres de capture lunaire au tout dernier moment. En cas d'avarie le vaisseau contournait la Lune et retournait sans intervention nécessaire directement vers la Terre.
Les missions suivantes (Apollo 12 à 17) débutaient leurs manoeuvres de capture lunaire à mi-chemin de la Lune, c'est ce qui obligea Apollo 13 (qui avait déjà commencé ses manoeuvres de capture) a effectuer des corrections de trajectoires au moyen du moteur de son LEM pour récupérer cette trajectoire de retour libre.

Donc l'amélioration du carburant et des moteurs te donneront une meilleur impulsion spécifique: te feront gagner de la masse sur ton vaisseau mais pas de temps de trajet.
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pleboeuf5




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MessageSujet: Re: Charge utile d'une navette   Jeu 16 Juin 2016 - 3:21

Scénario no1. Besoin en air , eau et nourriture

Tous est importé depuis la terre pour les besoins de la base. 3 repas par jour, ce qui représente 1.5 kg par personne durant toute une année complète. Nous avons un équipage de 4 personnes dans la station. Leur besoin est de 2 190 kg de nourriture a emporter. L'air est estimé a 15m³ par jour pour chacun des membres de l’équipage. Ce qui fait une masse de 24 637.5 kg pour l'air pour un an. Pour l'eau on calcule un besoin de 3.5 litres par jour, pour un total de 5110 litre ou kg. En ce basant sur une moyenne de 20 000$/kg le coût total revient a 638 750 000 $

Scénario no2. Basé sur les systèmes de survie de ISS.

Nous avons la capacité de recycler notre a 80% et pour air de la reconstituer a 100% en éliminant le co2. Je ne sais pas combien le système de survie consomme en électricité par contre. Ce qui se traduit par une économie substantielle au niveau des charges a importer sur la lune. Pour eau on aurait besoin dans ce cas, 1 022 kg, mais on a toujours besoin de la même quantité de nourriture que le scénario no1. Ce qui fait une masse de 3 212 kg pour un an, le coût total reviens a 64 240 000 $

Scénario no3. La base lunaire est semi-autonome.

Cela inclus le système de survie de ISS en plus que les colons exploitent la glace et les minéraux enfin de constituer leur air précieux et l'eau qu'ils ont besoin. Seule la nourriture doit être importer pour le moment ce qui a fait chuter le coût exploitation sur une année a 43 800 000 $, Il faut envisager une espace supplémentaire pour la transformation de la glace et pour traiter les minéraux et enfin extraire l'azote. Ce pendant il est difficile évaluer espace qu'on aurait besoin pour ces opérations.

Il nous faut un four pour la glace, ce four pourrait probablement servir à purifier les minéraux.

Le four lui a besoin de 1500 kW/heure et a une capacité de 1 tonne. Ce qui me semble suffisent pour le début exploitation.

Mais pour extraire l'azote contenu dans les minerais, je ne vois pas ce dont nous aurions besoin.

Peu être qui nous faut 3 espaces différents pour effectuer ces opérations, dans ce cas on aurait besoin d'un 2e four pour la glace. Quelle serait la taille des pièces minimale pour effectuer ces 3 opérations différentes.

En se basant sur nos moyens actuels quelle serait le scénario possible.

[Wakka: correction du texte]
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Charge utile d'une navette
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