Revenir de Mars par Vénus

[PierreB87]

Bonjour,

Ceci est ma première participation à ce forum.

Je sais que pour aller sur Mars et y revenir la trajectoire la plus économique est l’orbite de transfert de Hohmann.

Je sais également qu’en raison de cette même orbite de transfert les astronautes qui débarqueront sur Mars devront y rester plusieurs mois afin de pouvoir avoir une fenêtre de tir pour le retour.

Et je sais aussi que pour envoyer une sonde vers les planètes externes on peut utiliser l’assistance gravitationnelle (Fly by) de planètes (Vénus, Terre, Jupiter), pour la placer sur une autre orbite.

Ces prémisses étant posées, elles permettront de savoir ce que je connais, afin d’éviter tout un tas d’explications inutiles.

Alors voici. Ma question est pûrement académique et je ne sais même pas si elle a un sens. Mais enfin, bon…

Supposons qu’une équipe d’exploration martienne rencontre un problème catastrophique peu de temps après leur arrivée. Disons après quelques jours. Je ne sais pas, moi, une tempête gigantesque, une panne irréparable, en tout cas, un truc qui risque de détruire les appareils au sol et le module de retour. La cause n’est pas importante. Ce qui est important est que leur seule chance est de décoller rapidement. Bon, le retour vers la Terre est impossible dans ces conditions. Les planètes ne sont pas dans les bonnes positions pour reprendre l’orbite de transfert. Alors que faire? En supposant que la configuration de Mars, Vénus et la Terre se prête à cette expérience de pensée, peut-on envisager ce qui suit, je veux dire, est-ce seulement pensable ?

Plutôt que de se mettre sur une orbite de Hohmann vers la Terre, on se met plutôt sur une orbite vers Vénus, puis on utilise Vénus pour un Fly By qui nous placerait sur une orbite vers la Terre.

Est-ce pensable? Faisable?

Je ne veux pas trop qu’on s’arrête à des considérations du genre, ils vont manquer de nourriture, d’air, etc. Je m’interroge principalement sur la faisabilité technique. Entre autre, le fait que la mission et le module de retour ont été prévus pour une orbite vers la Terre, la masse du module et quantité de carburant ont été calculés à cet effet. Dans ces conditions, l’orbite vers Vénus est-elle possible?

Merci à l’avance pour vos réponses et vos avis éclairés.

Pierre

[Dosage]

Welcome home rokkie :cheers: sois ici comme chez toi

[urix]

welcome home wookie :cheers: ici plus on est de fous moins y'a d'riz

[lambda0]

...
Plutôt que de se mettre sur une orbite de Hohmann vers la Terre, on se met plutôt sur une orbite vers Vénus, puis on utilise Vénus pour un Fly By qui nous placerait sur une orbite vers la Terre.[/size]
Est-ce pensable? Faisable?

En propulsion chimique, la masse de propergol nécessaire risque d'être rédhibitoire.
Mais en gardant une masse raisonnable, cette trajectoire est réalisable avec une propulsion ayant une impulsion spécifique suffisante : idéalement en propulsion électrique.

A+

[Argyre]

Bonjour,

En propulsion chimique, la masse de propergol nécessaire risque d'être rédhibitoire.
Mais en gardant une masse raisonnable, cette trajectoire est réalisable avec une propulsion ayant une impulsion spécifique suffisante : idéalement en propulsion électrique.

A+

A mon avis, avec une propulsion électrique, on peut revenir directement vers la Terre, pas besoin d'aller jusqu'à Vénus (en posant comme hypothèse qu'on ne reste pas longtemps sur Mars).
Sinon, avec une propulsion chimique, a priori on n'emporte que le strict minimum pour faire une Hohmann, donc il n'y a pas assez de propergol pour aller jusqu'à Vénus. De plus, si le trajet dure plus longtemps, il faut des réserves en eau plus importantes, donc plus d'énergie au décollage (au fait, dans ce scénario, y a-t-il un vaisseau qui attend en orbite martienne, où le tout est-il descendu à la surface ?)
En fait, si le salut est dans l'espace, il est plus simple d'attendre en orbite martienne pour se placer en orbite de transfert vers la Terre quelques centaines de jours plus tard ...
Sinon, dernière option avec une propulsion chimique, on tente directement le retour vers la Terre, après avoir laissé au sol le maximum d'objets (scaphandres, échantillons, objets personnels, quelques mètres cubes d'eau, ...), en s'imposant de fortes restrictions et en prenant quelques risques. En extrapolant, si on enlève suffisamment de poids, on doit d'ailleurs pouvoir atteindre Vénus de cette façon ... à condition toutefois que Vénus ne soit pas trop mal placée !

Cordialement,
Argyre

[lambda0]

La propulsion électrique permet de revenir pratiquement n'importe quand, mais les trajectoires passant par Vénus sont plus rapides. C'est ce qui permet par exemple les missions "short stay" : 450 jours en tout dont 30 à 90 jours sur Mars.
Pour le fly-by par Vénus en propulsion chimique, j'ai des souvenirs de masses très élevées, plusieurs milliers de tonnes.
Par contre, avec un moteur nucléo-thermique, ça peut éventuellement se discuter.

A+

[Argyre]

Pour le fly-by par Vénus en propulsion chimique, j'ai des souvenirs de masses très élevées, plusieurs milliers de tonnes.

Tu parles d'un trajet qui part de la Terre, là ?
Or, si j'ai bien compris, il est question d'un trajet qui part de Mars. Ca m'étonnerait que ça se chiffre en milliers de tonnes en partant de Mars ...

A+,
Argyre

[lambda0]

Pour le fly-by par Vénus en propulsion chimique, j'ai des souvenirs de masses très élevées, plusieurs milliers de tonnes.

Tu parles d'un trajet qui part de la Terre, là ?
Or, si j'ai bien compris, il est question d'un trajet qui part de Mars. Ca m'étonnerait que ça se chiffre en milliers de tonnes en partant de Mars ...
A+,
Argyre

Je n'ai pas souvenir de scénarios "short stay" en tout chimique avec des masses raisonnables, que le fly-by par Vénus soit exploité pour l'aller ou le retour, mais si tu as une référence, ou un calcul à fournir, je suis preneur.

A+

[PierreB87]

Ah mais meeeeerci !!! Que d'intéressantes suggestions.

Le tout est donc techniquement possible, du moins, scientifiquement crédible, disons, dans le cadre d'un ouvrage de fiction.

Question durée, et en supposant qu'ils doivent redécoller de Mars, disons, un mois après s'y être posés, peut-on estimer laquelle des durées suivantes serait la plus longue :

- Durée normale du séjour sur Mars + durée du voyage de retour normal

- Un mois sur Mars + voyage Mars vers Vénus + voyage Vénus vers la Terre

Je suppose que le voyage Mars-Terre équivaut à peu près au voyage Vénus-Terre, à peu de choses près, je me trompe ? Donc tout est donc de savoir si le voyage Mars-Vénus est plus long que ne le serait le séjour normal sur Mars.

En propulsion nucléothermique, on m'a récemment fait savoir que VonBraun et la NASA avaient justement planché sérieusement sur cette idée dans les années 60, avec le projet NERVA, qui prévoyait un retour de Mars en passant par Vénus, mais pour se freiner. Voici le lien :

http://jpcolliat.free.fr/lune/nerva_4.htm

On est cependant loin de mon scénario, où la situation n'est pas prévue au départ. Je suppose ainsi que dans mon scénario on est en chimique, et que le module de retour n'est pas en orbite martienne. L'idée de devoir abandonner tout un tas de trucs sur Mars pour assurer le voyage par Vénus me semble séduisante.

On peut continuer tant que vous voulez sur ce topic, mais comme ça, juste en apparté, c'est quoi la propulsion électrique ?

Pierre

[lambda0]

..

On est cependant loin de mon scénario, où la situation n'est pas prévue
au départ. Je suppose ainsi que dans mon scénario on est en chimique,
et que le module de retour n'est pas en orbite martienne. L'idée de
devoir abandonner tout un tas de trucs sur Mars pour assurer le voyage
par Vénus me semble séduisante.

Je pense que si c'était possible, ce scénario aurait déjà été envisagé comme solution de secours.
En l'absence d'étude technique et de calculs, je n'y crois pas beaucoup, surtout qu'on cherche déjà à minimiser les masses pour le retour (a priori, on ne ramène pas le matériel débarqué pour l'exploration par exemple).

...mais comme ça, juste en apparté, c'est quoi la propulsion électrique ?

Moteur ionique à grille, à effet Hall, magnétoplasmodynamique, VASIMR, etc. : le moteur éjecte des ions accélérés par des champs électromagnétiques plutôt que par l'énergie libérée par la combustion de propergol sous forme thermique.
Certains de ces moteurs sont utilisés depuis plus de 30 ans sur des satellites, depuis 10 ans comme propulsion principale sur des sondes, et pourraient être utilisés pour des vols habités vers Mars dans quelques décennies.
Pour plus de détails, voir les discussions de la section technique sur chacun de ces moteurs.

A+

[Argyre]

Bonjour,

Je n'ai pas souvenir de scénarios "short stay" en tout chimique avec des masses raisonnables, que le fly-by par Vénus soit exploité pour l'aller ou le retour, mais si tu as une référence, ou un calcul à fournir, je suis preneur.

A+

En fait, si, je pense qu'il y a eu des études en ce sens (je n'ai pas les réfs). Toutefois, on n'est plus sur une trajectoire de Hohmann, l'aller et le retour sont accélérés avec donc un besoin en énergie assez nettement augmenté, ce qui en fait une option peu viable.
Or, dans l'hypothèse ci-dessus, il est vrai qu'on fait l'aller en Hohmann, donc après réflexion, je pense que j'ai faux, il est trop tard pour partir de Mars.
Néanmoins, je ne suis pas totalement convaincu. Prenons l'hypothèse qu'il faut normalement 9 mois pour revenir et qu'il est prévu 5 kg d'eau par personne et par jour. Si l'équipage est de 5 personnes, ça fait à la louche 7 tonnes. Imaginons maintenant que la mission soit en péril et qu'il faille revenir coûte que coûte et le plus tôt possible. Dans ce cas, on peut envisager qu'ils passent outre les recommandations des experts et se limitent à 2 tonnes pour tout le monde; et qu'ils parviennent aussi à laisser 3 tonnes de plus de matériel sur Mars (tant pis pour le confort, l'antenne à haut gain, le panneau solaire de secours ...), ce qui fait donc une économie de 8 tonnes. 8 tonnes sur quelque chose comme 60 tonnes, c'est loin d'être négligeable. En conséquence, on doit pouvoir atteindre une vitesse importante. Reste à savoir si c'est suffisant pour rattrapper la Terre .... ou passer par Vénus.
C'est peut-être infaisable, mais pour un livre, ça ne me parait pas complètement absurde. En plus, le fait de devoir laisser sur place de l'eau, des affaires personnelles, des systèmes redondants etc. , ça rend le truc dramatique, non ?
A plus,
Argyre

(post sciptum : même s'il n'y a pas de vaisseau qui attend en orbite martienne, la solution de facilité est malgré tout d'atteindre l'orbite martienne, d'attendre 400 jours, et de partir ensuite vers la Terre. Mais c'est sans doute plus long que de passer par Vénus.)

[lambda0]

En fait, si, je pense qu'il y a eu des études en ce sens (je n'ai pas les réfs). Toutefois, on n'est plus sur une trajectoire de Hohmann, l'aller et le retour sont accélérés avec donc un besoin en énergie assez nettement augmenté, ce qui en fait une option peu viable.
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Je sais qu'il y a eu des études, je disais seulement que toutes celles que je connais (l'étude de l'ESA pour Aurora par exemple), aboutissent à des masses initiales élevées (et probablement rédhibitoires) pour les trajectoires passant par Vénus : l'étude ESA pour Aurora donne par exemple une IMLEO de presque 2500 tonnes pour une trajectoire passant par Vénus, en propulsion tout chimique.
Ce chiffre peut sûrement être réduit s'il y a production de propergol sur place, mais il faut que le vaisseau de retour ait été prévu dès le départ pour emporter bien plus de propergol que pour un retour normal par l'orbite de Hohmann (donc masse supplémentaire au départ), d'une part, et qu'on ait eu le temps de produire ce propergol supplémentaire, d'autre part.

A+

[Ithilian]

Bonsoir,

Je suis justement en train de bosser sur des sujets similaires, et des études existent pour permettre des retours ballistiques de Mars en passant par Vénus, à condition de lancer la mission dans les plages bien déterminées.

Voici la première page de l'article qui en parle : http://pdf.aiaa.org/jaPreview/JSR/2002/PVJAIMP3778.pdf. Pour voir le reste, il faudra payer sur le site de l'AIAA.

Pour ceux que les trajectoires intéressent, je conseille tous les articles de J.M.Longuski, qui semble être une sommité dans le domaine.

[Ripley]

Une possibilité tous les trente-deux (32) ans, quel pied ! :eeks: La prochaine est pour 2048. J'y serais bien allé. Dommage ! 8-)