Développements technologiques pour l'exploration de Vénus

katalpa a écrit:Le problème est bien la pression de 90 atmosphères (au sol), mais la pression peut aussi être transformée en énergie pour protéger l'engin spatial.

Ça fait longtemps que vous n'avez pas eu un cours de thermodynamique on dirait...

Hé oui, c'est la différence de pression qui peut s'exploiter en énergie, pareil pour la chaleur. Une locomotive à vapeur ne fonctionnerait pas si la température extérieure égalait la température intérieure de la chaudière.

Créer un circuit de refroidissement avec un liquide (coolant) qui remonterait dans les hautes couches de l'atmosphère pour y trouver une température "plus fraiche" et permettre un échange de calories, ce serait loin d'être trivial à réaliser.
Même en se mettant en "attitude zen" et en positivant, les lois de la physique ne peuvent être ignorées.


https://fr.wikipedia.org/wiki/Pompe_%C3%A0_chaleur
https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9frig%C3%A9rateur

Le premier objectif , c'est d'en savoir plus sur l'environnement et les conditions régnant au sol sur des durées les plus longues possibles avec des sondes totalement autonomes capables de supporter la température et la pression régnant au sol ( c'est surtout la température qui pose problème car si tout le matériel est immergé sous une pression uniforme, il ne risque pas d'être écrasé)
Plus tard , il sera peut-être possible d'exploiter les conditions locales mais cela dépend de ces premières observations: 
- Le rayonnement solaire reste-t-il exploitable malgré l'opacité de l'atmosphère ?
- Peut-on envisager des éoliennes qui ressembleraient plutôt à des hydroliennes vu la densité de l’atmosphère à proximité du sol?
Impossible d'y répondre avant des observations préalables !

On connait déjà ça:
- le rayonnement solaire au sol est d'environ 100W/m², ce qui est quand même raisonnable.
- Les vents de surface ont été mesurés à environ 2m/s, de quoi faire trembler et même légèrement déplacer les atterrisseurs. Ca fait pas mal de joules à récupérer, et certains y ont déjà pensé des 2 côtés du détroit de Bering:




On peut même faire d'une pierre 2 coups avec du solaire et de l'éolien:

Heu, des capteurs photovoltaïques à ces températures se transformeraient vite en toaster... :hot:
Mais de petites éoliennes pourraient avoir d’excellentes performances compte tenu de la densité de l'atmosphère et de la vitesse des vents, reste à voir la tenue et la lubrification des paliers à ces températures...

Henri a écrit:Heu, des capteurs photovoltaïques à ces températures se transformeraient vite en toaster... :hot:
Mais de petites éoliennes pourraient avoir d’excellentes performances compte tenu de la densité de l'atmosphère et de la vitesse des vents, reste à voir la tenue et la lubrification des paliers à ces températures...

Effectivement à moins d'une avancée extraordinaire dans le domaine photovoltaïque , cela ne peut convenir !
Pour les éoliennes , on doit pouvoir trouver une lubrification vers 500 °C : cela ne parait pas insurmontable  surtout que des turboréacteurs doivent fonctionner dans de telles conditions.
On peut  - si on crée une source chaude vers 700°C -, faire fonctionner un moteur du type Stirling ... d'accord le rendement serait assez faible vu le faible écart entre les sources chaude et froide , mais si la source de chaleur est disponible comme du solaire thermique, cela pourrait fonctionner.
Il y a aussi les générateurs thermoélectriques radio -isotopiques ... les RTG !

Pour les éoliennes ,on serait sans doute tributaire du relief local et des conditions météorologiques vénusiennes qui nous sont peu connues.
Pour n'en pas être pas trop tributaires , on peut envisager des éoliennes à axe verticale dans des cheminées solaires utilisant le mouvement de convection de l'air surchauffé : des mini-tours solaires 
la tour Ashalim

Intéressantes ces tours.

Astro-notes a écrit:Intéressantes ces tours.

Effectivement , même si actuellement ce n'est pas encore compétitif sur notre planète ! Toutefois la géopolitique et la défense de l'environnement incitent à les développer ... et avec l'expérience acquise, elles pourront finir par être compétitives.
Il en existe deux types principaux : à concentration ou à effet de cheminée .
Pour Vénus l'aspect compétitif n’intervient pas (pour le moment ;) ) et il suffit que çà fonctionne !
Dans ce cas , le principe à effet de cheminée (centrale aérothermique) plus rudimentaire me parait le plus simple à mettre en oeuvre :

Ah oui, cela marche aussi la nuit, je n'y avais pas pensé.  :up8:

Tout dépend de la hauteur de telles tours, car n'oublions pas qu'il faut installer cela au sol après un atterrissage "en douceur" et sans que cela bascule.
Et l'argument "avec une présence humaine" cela se ferait de façon bien plus efficace .... ne parait pas crédible dans le contexte vénusien. Et même des robots en céramique ???

Pour le moment, pour disposer d'énergie pour faire fonctionner un atterrisseur au sol, il faudra qu'il l'emporte à son bord et l'utilisation de dispositifs basés sur la désintégration nucléaire (genre RTG s'ils peuvent fonctionner efficacement - c'est une conversion thermo-électrique - ? moteur Stirling ... si çà ne coince pas ?) et avec une garantie de durée suffisante pour la mission, parait le plus raisonnable.

Giwa a écrit:
Effectivement à moins d'une avancée extraordinaire dans le domaine photovoltaïque , cela ne peut convenir !

C'est un réel challenge .... mais pourquoi pas ? Il faudrait que des chercheurs se penchent sur le problème

Cela dit, dans un avenir indéterminé ... les concepts façon SF permettent d'envisager à peu près tout.

Des piles à combustible sont envisagées pour les séjours de longue durée (plusieurs semaines) sur Vénus.

Gipeca a écrit:Bonjour,


@ Giwa
La tour Ashalim ne fonctionne pas par convection d'air. 
C'est une centrale solaire thermodynamique comme celle de Themis 

C'est bien ce que j'avais dit qu'il existait deux types principaux de tours solaires basées sur des principes différents : à concentration et à effet de cheminée.
D'accord il est important de préciser que la tour Ashalim appartient au premier type : à concentration de flux de lumière solaire  et que l'effet cheminée, c'est une façon imagée de parler du second mode : par convection.
C'est d'ailleurs pour çà que j'ai envoyé un second poste avec un schéma de centrale par convection dont le rendement est inférieur au premier puisque le différentiel de température est plus petit -(sauf pour d'immenses tours  sur notre planète en rotation rapide permettant à l'effet cyclonique de se déclencher ... mais cela ne concerne pas Vénus) -, mais plus robuste et simple à gérer. 

Certes comme le dit montmein69 , tout de même pas évident pour des premiers postes robotiques vénusiens  et un RTG serait plus simple à mettre en oeuvre et je rejoins aussi son voeux qu'il serait utile de se pencher sur la limitation en température des cellules photovoltaïques pour voir si une révolution ne serait pas possible dans ce domaine ... 
Disons que ce sujet est ouvert et les propositions sont multiples.

Pour reprendre le mode par convection avec turbine , on peut opter pour d'autres sources de chaleur que le solaire avec par exemple un générateur thermique radio-isotopique

Une étude (NASA John Glenn Research Center 2006) pour alimenter un rover vénusien avec plusieurs techniques envisagées

http://tinyurl.com/h7kl7wf

montmein69 a écrit:Une étude (NASA John Glenn Research Center 2006) pour alimenter un rover vénusien avec plusieurs techniques envisagées

http://tinyurl.com/h7kl7wf

Très intéressante cette étude   

Les derniers développements dans l'électronique haute température permettraient de se passer de l'avion - drone accompagnateur , d'embarquer toute l'électronique dans le roveur lui-même et si on n'irait pas jusqu'à supprimer complètement la climatisation , on pourrait la réduire et la localiser que sur les composants les plus fragiles. 

Intéressant de savoir aussi que l'on se préoccupe de mettre au point des cellules photovoltaïques résistant aux hautes températures même si sur Vénus la gamme des longueurs d'ondes passantes sur le sol est dans le rouge et que celles vers le bleu sont absentes: il y a en effet d'autres applications pour des sondes passant  à proximité du Soleil.

Bien lu le sujet aussi. Je ne suis pas convaincu par l'utilisation de panneaux solaires à cause de la lumière, et de son spectre comme le rappelle Giwa. Le RTG me semble là approprié, on économisera un peu sur la masse de la batterie. Je suis également intéressé par les annonces d'applications possibles de composants électroniques à très haute température (sans refroidissement). C'est un peu ce sujet qui a redonné vigueur aux réflexions sur l'exploration vénusienne.

y a t'il des projets de "rover sautant" (je connais pas le vrai nomme du concepts). En gros utiliser un ballon captif comme camp de base qui lâche des Rovers qui peuvent survivre 100h a la surface (le temps que l’atmosphère et le ballon face un tour de la planète) avant de remonté pour pouvoir se refroidir et faire le plein d’électricité. A haute altitude, il serait bien plus rentable d'utilisé des panneaux solaires.

phenix a écrit:y a t'il des projets de "rover sautant" (je connais pas le vrai nomme du concepts). En gros utiliser un ballon captif comme camp de base qui lâche des Rovers qui peuvent survivre 100h a la surface (le temps que l’atmosphère et le ballon face un tour de la planète) avant de remonté pour pouvoir se refroidir et faire le plein d’électricité. A haute altitude, il serait bien plus rentable d'utilisé des panneaux solaires.

N'oublions pas que la pesanteur sur Vénus est pratiquement équivalente à celle de la Terre  et si malgré tout des composants fragiles à la température obligent  à une réfrigération permanente , la solution d'une source d'énergie embarquée de très longue durée radio-isotopique couplée à des machines thermiques Stirling (du type bêta comme proposé dans l’abstract) servant à assurer la propulsion, la recharge des batterie  et la climatisation active et non plus par inertie me parait la solution à mettre en oeuvre dans un premier temps . 
Après c'est de la futurologie  et cela dépendra aussi beaucoup des événements à venir sur notre Terre  : on n' a eu déjà quelques surprises après la destruction du mur de Berlin en s'imaginant que l'Histoire était finie ... d'autres murs  ont vu le jour... très longue Histoire depuis la muraille de Chine et le mur d'Hadrien !

Tien puisque nous parlons de Vénus, mais je suis un peu en marge du sujet, voyez un article francophone du Bulletin de veille scientifique de l'Ambassade de France aux USA : 

Ce n'est pas en marge AMHA mais en plein dans le sujet.

Si c'est dupliqué* dans un FIL consacré à Venera D* (à créer **) ce sera aussi une bonne information.

* info recopiée ou avec adresse de ce message.
** il y a un necro-post inutilisable (il est fait mention d'une collaboration Russi/Europe qui est caduque)
https://www.forum-conquete-spatiale.fr/t4163p25-vers-une-mission-venera-d

Astro-notes a écrit:Tien puisque nous parlons de Vénus, mais je suis un peu en marge du sujet, voyez un article francophone du Bulletin de veille scientifique de l'Ambassade de France aux USA : 

La mission venusienne russo-américaine Venera-D 
Space.com, 17 janvier 2017
Une équipe russo-américaine devrait remettre sous peu un rapport à la NASA ainsi qu’à l’Institut de recherche spatiale de l’académie des sciences russe, proposant des objectifs précis pour la prochaine mission Venera-D.
Pilotée par la Russie, qui travaille au développement du projet depuis plus de dix, cette mission - comparable à celle du véhicule martien Curiosity (2,5Md$) – devrait inclure un orbiteur (devant passer au minimum trois ans en orbite) ainsi qu’un atterrisseur construits par la Russie et destinés à l’étude de la trace éventuelle de vie sur Vénus. Celui-ci devrait notamment étudier la dynamique de l’atmosphère de Vénus ainsi que la composition de la planète, où l’appareil devrait se poser pour quelques heures. Venera-D pourrait également emporter de petites stations destinées à la collecte de données sur la surface de Vénus pendant environ un mois ainsi qu’un véhicule à propulsion solaire. La NASA, impliquée dans ce projet depuis trois ans sur proposition de la Russie, devrait quant à elle fournir des instruments scientifiques plus petits.  
Le lancement de Venera-D n’est pas attendu avant 2025 ou 2026 au plus tôt, à bord d’une fusée russe Angara A5 – actuellement en cours de développement.

Intéressant ! Toutefois il faut préciser que pour le véhicule à propulsion solaire envisagé , il s'agirait d'une VAMP (sans doute je pensais à Aphrodite, mais j'ai rectifié ;)  soit une "Venus Atmospheric Maneuverable Platform " .... donc un drone aérien)

katalpa a écrit:Japonaise aussi, la sonde Atatsuki (Venus Climate Orbiter, une voile solaire me semble-t-il) a eu des difficultés, mais a réussi sa mise sur orbite en décembre 2015.

Je reviens sur ce point de détail que je n'ai pas rectifié en son temps pour ne pas interrompre  les discussions en cours.

Oui, la Sonde Akatsuki, après une première mise en orbite ratée  le 7 décembre 2010, a réussi 5 ans plus tard à se mettre en orbite avec son réacteur de contrôle d’attitude (donc non prévu pour ça !) en remplacement de son réacteur de mise en orbite défaillant: bel exemple d'ingéniosité et de ténacité :ven: 

Toutefois Akatsuki n'est pas un voilier spatial solaire, c'était Ikaros lancé simultanément avec Akatsuki, le 21 mai 2015 qui est ce démonstrateur  de voilier solaire et qui croise entre les orbites de la Terre et de Vénus : le dernier contact date du 29 mai 2015.

C'est vrai Giwa que tu avais suivi avec attention cette expérience et tu nous en faisais un compte rendu régulier. Puis le sujet est sorti de nos radars, j'ai pensé qu'il n'y avait plus rien à en dire. Mais je vois que dès que l'on fait allusion à "voile solaire" tu réagis vite  :up8:

Les voiles solaires et les propulsions électriques sont des modes de propulsion alternatifs intéressants.