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 Sur les autoroutes interplanétaires

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lambda0


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MessageSujet: Sur les autoroutes interplanétaires   Ven 15 Déc 2006 - 11:04

La nouvelle date un peu, mais celà me semble intéressant du point de vue de la mécanique orbitale :
http://www.jpl.nasa.gov/releases/2002/release_2002_147.html

L'idée consiste à se déplacer à travers le système solaire entre les divers points de Lagrange, ce qui permettrait des économies de carburant.

Pour en savoir plus :
http://www.gg.caltech.edu/~mwl/publications/papers/IPSAndOrigins.pdf
http://www.cds.caltech.edu/~shane/papers/lo_ross_2001.pdf
http://www.lpi.usra.edu/meetings/outerplanets2001/pdf/4118.pdf

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Argyre


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MessageSujet: Re: Sur les autoroutes interplanétaires   Ven 15 Déc 2006 - 16:21

lambda0 a écrit:
La nouvelle date un peu, mais celà me semble intéressant du point de vue de la mécanique orbitale :
http://www.jpl.nasa.gov/releases/2002/release_2002_147.html

L'idée consiste à se déplacer à travers le système solaire entre les divers points de Lagrange, ce qui permettrait des économies de carburant.
Bonjour,

Ca n'a pas l'air simple ...
Et sait-on quel gain en delta V on pourrait obtenir pour rejoindre Mars, par rapport à un Hohmann classique ?

Cordialement,
Argyre
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lambda0


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MessageSujet: Re: Sur les autoroutes interplanétaires   Ven 15 Déc 2006 - 16:31

Argyre a écrit:

Ca n'a pas l'air simple ...
Et sait-on quel gain en delta V on pourrait obtenir pour rejoindre Mars, par rapport à un Hohmann classique ?

Cordialement,
Argyre

Je ne sais pas, je suis en train d'étudier tout ça.
Il me semblait bien que la trajectoire de Hohmann était d'énergie minimale, mais il peut bien y avoir quelques subtilités qui rendent d'autres trajectoires intéressantes d'un point de vue énergétique, via des rebonds gravitationnels et des points de Lagrange justement (celà ne concerne pas la classique trajectoire d'opposition pour Mars avec rebond sur Vénus, qui est assez couteuse).

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lambda0


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MessageSujet: Re: Sur les autoroutes interplanétaires   Sam 16 Déc 2006 - 9:34

Commentaire de lecture
http://www.cds.caltech.edu/~shane/papers/lo_ross_2001.pdf

D'après cet article de Lo et Ross, il existe un corridor entre LL1, point de Lagrange Terre-Lune L1, entre la Terre et la Lune, et EL2, point de Lagrange Soleil-Terre, situé à 1.5 millions de km de la Terre : le passage entre ces deux secteurs ne demande pratiquement pas d'énergie, un deltaV de 50 m/s, et même moins. Depuis LEO(200 km), il faut deltaV=3150 m/s pour atteindre LL1, soit au total 3200 m/s pour atteindre EL2.
Dit autrement : ce corridor permet à un vaisseau d'échapper à l'attraction terrestre pour un coût pratiquement nul une fois qu'il a atteint LL1, puisque de EL2, il se retrouve pratiquement sur une trajectoire héliocentrique.
D'autre part, des transferts le long de ce corridor et des rebonds gravitationnels sur la Terre et la Lune, permettent de gagner de la vitesse.

De même, les différents points de Lagrange du système solaire sont reliés par des corridors de ce type, qui sont aussi parcourus par des astéroides et des comètes. La comète Shoemaker-Levy 9 qui a percuté Jupiter suivait un de ces chemins, tout comme peut-être l'astéroide qui a anéanti les dinosaures sur Terre...
Inversément, une très faible impulsion appliquée à un astéroide au moment où il traverse le "hub" EL2 permettrait de l'expédier vers LL1 et de le placer sur une orbite terrestre.

Je trouve ce concept de corridors gravitationnels assez fabuleux...
Et j'aime bien l'image que ces trajectoires sont aux orbites kepleriennes ce que les nombre rationnels sont aux nombres entiers. Article vivement conseillé à tous ceux intéressés par la mécanique céleste.

(Tiens, je repense à une des scènes finales de "2001, odyssée de l'espace", dans laquelle la capsule de Dave traverse une sorte de "gare de triage". Encore une intuition de Clarke...)

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Giwa
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MessageSujet: Re: Sur les autoroutes interplanétaires   Sam 16 Déc 2006 - 19:41

Ce concept de navigation spatiale par les corridors gravitationnels semble prometteur en l'associant pour les corrections fines à une propulsion ionique. Pour contourner son handicap qui me semble être le facteur temps pour les voyages habités, ne pourrait-on pas envisager de jalonner préalablement la trajectoire qu’empruntera par exemple un vol habité de bases de ravitaillement en ergols échelonnées le long du trajet, ergols ayant été apportés par des cargos automatiques utilisant cette navigation gravitationnelle et ionique qui eux peuvent se permettre de longues durées de voyage si cela leurs permet de diminuer le delta V. Les voyages habités , de ravitaillement en ravitaillement, pourraient alors se faire en vol propulsé, sans trop se soucier du delta v, donc sur quelques mois au lieu d’années.

Cordialement,

Giwa
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Argyre


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MessageSujet: Re: Sur les autoroutes interplanétaires   Sam 16 Déc 2006 - 22:44

lambda0 a écrit:
D'après cet article de Lo et Ross, il existe un corridor entre LL1, point de Lagrange Terre-Lune L1, entre la Terre et la Lune, et EL2, point de Lagrange Soleil-Terre, situé à 1.5 millions de km de la Terre : le passage entre ces deux secteurs ne demande pratiquement pas d'énergie, un deltaV de 50 m/s, et même moins. Depuis LEO(200 km), il faut deltaV=3150 m/s pour atteindre LL1, soit au total 3200 m/s pour atteindre EL2.

Bonjour,
A priori, pour aller vers Mars de manière classique, il faut 3,5 km/s en plus depuis LEO dans le cas le plus favorable. Même avec une autoroute efficace à 100% (ce qui n'est pas le cas), passer de 3,5 à 3,15 est intéressant, mais pas mirobolant.
En fait pour aller en LL1, ça dépasse quand même les 11 km/s de deltaV par rapport à la Terre. Or, au-delà de 11km/s, le gain est très rapide. Et donc, je ne suis pas sûr que ça révolutionne les voyages spatiaux.
Dans le même style, on sait très bien que pour avoir une vitesse de sortie du système solaire maximale, il faut tourner très près du soleil et placer son accélération au périhélie. Quelques km/s par seconde à cet endroit se traduisent par des dizaines de km/s en sortie du système solaire.

Cordialement,
Argyre
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lambda0


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MessageSujet: Re: Sur les autoroutes interplanétaires   Lun 18 Déc 2006 - 8:56

Argyre a écrit:

A priori, pour aller vers Mars de manière classique, il faut 3,5 km/s en plus depuis LEO dans le cas le plus favorable. Même avec une autoroute efficace à 100% (ce qui n'est pas le cas), passer de 3,5 à 3,15 est intéressant, mais pas mirobolant.
Le gain est marginal pour Mars, mais pourrait être significatif pour des missions demandant des deltaV plus importants, via des rebonds gravitationnels successifs entre la Terre et la Lune. Ce qui est intéressant est surtout qu'il s'agit d'un changement de paradigme dans le calcul des trajectoires qui semble potentiellement assez riche : on devrait par exemple pouvoir faire des choses très intéressantes avec Jupiter et son système de satellites massifs.
Cette notion d'orbites chaotiques accessibles depuis les points de Lagrange était connue depuis le 19ème siècle, par l'étude du problème des trois corps, et redevient d'actualité depuis qu'on dispose des moyens de calculs permettant d'exploiter ces possibilités. Je pense qu'il y a un vaste champ de recherche dans ce domaine, en tenant compte des caractéristiques des propulsions.

Argyre a écrit:

Dans le même style, on sait très bien que pour avoir une vitesse de sortie du système solaire maximale, il faut tourner très près du soleil et placer son accélération au périhélie. Quelques km/s par seconde à cet endroit se traduisent par des dizaines de km/s en sortie du système solaire.
Configuration très différente, où il y a continuité des orbites en fonction de l'impulsion. L'intérêt des points de Lagrange est aussi de servir de "hub" permettant d'accéder à des orbites très différentes par une petite variation d'impulsion (notion de chaos déterministe).

giwa:
oui, je pensais aux propulsions électriques, toujours mal à l'aise en fort champ gravitationnel, et qui trouvent ici un moyen d'échapper à l'attraction terrestre par ce corridor entre LL1 et EL2. Par contre, c'est plus long que des trajectoires plus directes, donc pas nécessairement pertinent pour des vols habités. Je pensais plutôt à des sondes, ou à du transport de frêt.

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Faboo


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MessageSujet: Re: Sur les autoroutes interplanétaires   Lun 23 Avr 2007 - 11:44

De plus (Giwa), si jamais il y a un pépin et que le rendez vous est loupé j'imagine la tête de l'équipage regardant dans le hublot les provisions et l'ergol s'en allant. Risque non acceptable je pense. Enfin j'imagine
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lambda0


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MessageSujet: Re: Sur les autoroutes interplanétaires   Lun 7 Mai 2007 - 9:51

Dans le numéro de Mai de "Pour la science", il y a un article sur les trajectoires décrites dans ce fil de discussion :
http://www.pourlascience.com/index.php?ids=obLGsmwAcrJRCkjKTCaJ&Menu=Pls&Action=3&idn3=5887

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Mustard
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MessageSujet: Re: Sur les autoroutes interplanétaires   Lun 7 Mai 2007 - 10:07

lambda0 a écrit:

Je ne sais pas, je suis en train d'étudier tout ça.
Il me semblait bien que la trajectoire de Hohmann était d'énergie minimale, mais il peut bien y avoir quelques subtilités qui rendent d'autres trajectoires intéressantes d'un point de vue énergétique, via des rebonds gravitationnels et des points de Lagrange justement (celà ne concerne pas la classique trajectoire d'opposition pour Mars avec rebond sur Vénus, qui est assez couteuse).
A+

Les trajectoires de type Hohmann sont plus économique mais plus lente aussi. après il faut voir ce qu'on recherche. Pour un voyage avec des hommes, je pense qu'on cherchera plutôt à minimiser le temps du trajet car cela réduira les risques d'exposition, de pannes en cours de vol, et de récupération physique.
Certes, avec une trajectoire plus directe, donc plus rapide, il faudra plus d'énergie pour l'éjection terrestre (TME), mais aussi pour la capture martienne (TMI). Mais vu le poids global de l'engin je pense qu'on ne sera pas à ça près.
Reste à voir quelles seront les priorité, le poids global ou la sécurité de l'équipage.
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