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 Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?

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Giwa
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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Ven 4 Sep 2009 - 21:44

Puisque notre discussion nous a amenés par plaisanterie à parler d’élastique qui sous-tend le principe des arcs pour se propulser économiquement vers l’espace - ou plutôt dans l'Espace-, n’oublions pas les frondes : les projets sont sérieux, même s’ils sont un peu en veilleuse actuellement. L’essor de tels projets dépendrait bien sûr de progrès technologiques en particulier sur les matériaux, mais aussi sur l’augmentation du trafic spatial : on en revient à ce problème de marché !

http://www.astrosurf.com/voyager3/astro/transfutur/encadre2.htm

La question est sérieusement à l'étude, car les ingénieurs ont montré que des systèmes de cordes, ou, plus exactement, de câbles, peuvent propulser des objets dans l'espace de deux façons. D'une part, un câble épais, reliant deux satellites, peut permettre à l'un de propulser l'autre sur une orbite différente, un peu à la manière d'une fronde. On peut adapter ce concept au transport de charges utiles vers la Lune ou au-delà. D'autre part, un câble conducteur qui balaierait l'espace et, notamment, le champ magnétique terrestre, serait le siège de forces propulsives s'il était parcouru par un courant, conformément à la loi d'Ampère. L'avantage principal des câbles serait leur faible coût d'exploitation. Au lieu de consommer d'énormes quantités de propergols, ils fonctionneraient en récupérant une partie de la quantité de mouvement d'un corps déjà en orbite ou en utilisant l'énergie électrique fournie par des panneaux solaires.
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Giwa
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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Ven 4 Sep 2009 - 23:05

Si on allonge de plus en plus ces câbles spatiaux, on retrouve à la limite le fameux ascenseur spatial, sujet déjà en place sur notre forum :
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/autres-f21/l-ascenseur-spatial-une-descente-aux-enfers-t1218-60.htm

Un tel système permettrait de ne plus pratiquement consommer d’énergie pour le déplacement des charges selon le principe des contrepoids des ascenseurs, mais exigeraient des investissements colossaux avec un amortissement qui risquerait de se compter en siècles voire en millénaires – et n’oublions pas l’entretien : il faudrait que la société humaine est investie au moins tout le système solaire et exploite toutes ses ressources pour que cela soit économiquement viable.
Bon là pour notre siècle, c’est encore de la pure Science-fiction !
Mais au moins cela a le mérite de mettre en évidence que pour économiser il faut d’abord investir !
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Henri
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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Ven 4 Sep 2009 - 23:51

Même si on est un peu hors sujet, un éclaircissement est nécessaire sur la question du photovoltaïque. Le seul progrès dans ce domaine qui pourrait intéresser les installations terrestres serait une augmentation du rendement, or là il n'y a pas beaucoup d'illusions à se faire, les meilleurs rendements sont déjà atteints. Quelques artifices comme la concentration de la lumière et/ou l'utilisation d'éléments rares permettent de passer de 15 à 40 % de rendement, mais payer très cher quelques kg d'Indium en laboratoire ne signifie pas que l'on trouvera les milliers de tonnes d'Indium qui seraient nécessaires à grande échelle. (Il n'y a pas d’effet économique Père Noël pour un élément rare quel que soit le prix qu'on est prêt à payer). Ces "super-cellules" utilisent par ailleurs aussi des CIS (films photovoltaïques de faible épaisseur), mais il est impossible de les monter sur un toit par exemple ce ne sont que des prouesses de labo inexploitables à grande échelle. Enfin le photovoltaïque classique au sol souffre toujours des mêmes problèmes, il inutile dans les pays ensoleillés (autant utiliser directement la chaleur solaire pour se climatiser et chauffer son eau sans passer par la case électricité), tandis qu'ailleurs il est disponible au mauvais moment. En hiver allez donc vous chauffer au photovoltaïque (et même au solaire thermique) quand vous essuyez pluies, nuages, neige, journées courtes et soleil bas sur l'horizon...
On peut provisoirement entretenir les illusions en rachetant très cher (et sur fonds publics) la production estivale d'une petite minorité de personnes qui ont installé des panneaux sur leurs toits, mais au delà d'un certain volume cela sera impossible. En fait le photovoltaïque terrestre ne peut être réellement rentable que sous forme de grosses installations basées dans les pays ensoleillés qui exportent vers les pays éloignés des tropiques. Or là les problèmes apparaissent : dans le champ gravitationnel et dans l'atmosphère terrestres un panneau solaire doit être robuste donc couteux, régulièrement entretenu (intempéries, météo). Dans l'état actuel des choses personnes ne s'y risquerait, d'où les rêvasseries sur le "chacun son panneau sur son toit" qui sera toujours une goutte d'eau dans l'océan des besoins énergétiques.
Dans l'espace toutes les donnes sont changées : pas de nuit, pas d'hivers, pas de contraintes gravitationnelles sur les structures, pas d'intempéries, l'énergie peut (en théorie) être dirigée là ou on en a besoin, et les progrès attendus ne sont absolument pas l'augmentation des rendements, mais l'allègement des structures, c'est à dire l'amincissement du matériau photovoltaïque afin de rejoindre un niveau de masse suffisamment faible pour rencontrer la lente baisse des coûts de mise en orbite. Voilà pour le coté cours.
Mais il y a le coté jardin : dégradation du matériau photovoltaïque (PV) par les rayons cosmiques galactiques et les éruptions solaires (on a déjà quelques indications à ce sujet de la durée de vie des panneaux solaires des satcoms et ça ne semble pas dépasser une quinzaine d'années...)
C'est l'orbite GEO qui est intéressante pour ces structures qui seraient vraiment vastes (2 km x 2 km au départ et après nettement plus). Or toujours grâce aux satcoms l'orbite GEO est devenue un boulevard de débris orbitaux...
Les rendements de transferts de l'énergie vers le sol avancés ici où là sont en fait très optimistes et tablent sur de gros progrès futurs dans ce domaine.
La conclusion est simple les SPS (Solar Power Satellites) sont la seule voie possible d'utilisation en masse du solaire, mais c'est peut-être une impasse totale pour cause d'impossibilité de réduire l'épaisseur des films PV, ou d'impossibilité d'abaisser les coûts de mise en orbite (ne serait-ce que d'un ordre de grandeur), pour cause de durée de vie réduite du matériau PV par les radiations et les débris orbitaux ou encore de rendements médiocres de transfert de l'énergie du satellite jusqu'aux réseaux électriques de surface...
Peut-être que dans 50 ans ce seront en fait les centrales nucléaires terrestres de la filière Th232->U233 qui seront notre principale source d'énergie la plus propre quand les productions de pétrole, gaz et U235 seront passés de leur phase de plateau à la phase de descente post-pic de Hubbert... Wink

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Giwa
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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Sam 5 Sep 2009 - 9:24

En tout cas ce post est très intéressant -même s'il est à la limite du hors-sujet comme vous dites ! Peut-être d'ailleurs qu'il faudrait entreprendre ensuite un sujet plus vaste que celui que j'ai lancé car on peut se poser la question suivante:
- rendre l'accès à l'Espace plus économique...mais pour en tirer quels bénéfices ?
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Henri
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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Dim 6 Sep 2009 - 1:46

Giwa a écrit:
...En ce qui concerne le RLV TSTO, son premier étage peut tout de même revenir à sa base si on accepte une consommation supplémentaire de propergols comme dans le concept Russe de la fusée Rus-M – bien sûr cela ne va pas dans le sens de réduire le prix du lancement - quoiqu’ on réduit ainsi le coût de la récupération, ce qui est à mettre en balance avec l’emport plus grand de propergols et la taille plus grande du lanceur qui en découlent.
Je trouve ce concept de fusée intéressante par son mode de récupération qui fait appel à des « rétro »fusées (plutôt la même fusée qu’au départ, mais fonctionnant en marche arrière) au lieu de parachutes ou d’ailes – ce qui résout en particulier le problème des assemblages modulaires.
Je me demande d’ailleurs si la récupération par des rétrofusées –une fois bien mise au point et rodée- ne deviendrait pas plus sûr que l’emploi de parachutes.
C'est vrai que la voie des boosters réutilisables ailés a souvent été privilégiée dans les études. Il faudrait voir si ce concept de premier étage cylindrique réutilisable revenant par une trajectoire motorisée est jouable. Difficile de répondre à cette question. Je ne sais pas si la perte de charge utile induite par les ergols nécessaires au retour est compensée par l'absence de train d'atterrisage et de voilure. Ce que je sais c'est qu'en général aucun État ne tolère le survol de son territoire par un tir orbital, il faut donc que le retour se fasse assez près du point de départ.

Nota : le projet en question n'est pas la future fusée Rus-M mais le projet de lanceur ROSSIYANKA de la société qui doit développer Rus-M.

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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Dim 6 Sep 2009 - 1:55

Après (re)-consultation du site http://www.makeyev.ru/rocspace/rossiyanka/ je me suis rendu compte que le booster n'est pas cylindrique mais enveloppe avec ses quatre réservoirs cylindriques le corps central du 2ème étage de manière annulaire. Conséquence, exit la modularité, il faut un booster pour chaque classe de charge utile... Sad

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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Dim 6 Sep 2009 - 8:15

Voilà henri : Very Happy
Lanceur Baikal :


http://www.b14643.de/Spacerockets_1/East_Europe_2/Baikal/Description/Frame.htm

De tres belles images sur ce site sur tous les lanceurs Super
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Giwa
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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Dim 6 Sep 2009 - 16:50

Merci Manouchka pour ces informations sur le lanceur Baïkal. La maquette de ce lanceur a l'air à l'échelle 1/1 Super

Avec tous ces projets au moins on cogite la question : à l'Est...il y a du nouveau...qui reste quant-même à concrétiser.
Tous ces projets se défendent, mais seul le temps et des essais pourront les départager - ou peut-être que tous trouveront leur niche ... spatiale!
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ManouchKa




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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Dim 6 Sep 2009 - 17:16

Oui, la maquette à échelle 1/1 présenté au Bourget en 2001 même.

Mais vraiment plus de news depuis.
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Henri
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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Dim 6 Sep 2009 - 21:17

Très astucieuse solution à l'encombrement généré par la voilure lors du tir... Réutilisabilité et modularité sont ainsi réconciliées... on peut même imaginer l'utilisation d'un seul booster en montage asymétrique avec le deuxième étage grâce aux électroniques de contrôle modernes. Il ne reste plus qu'à rendre les empennages repliables lors du lancement pour dépasser la barre des quatre boosters autour d'un corps central...
Naturellement, le deuxième étage consommable devrait être décliné en plusieurs versions dont le diamètre (et la longueur) dépendrait de la charge utile visée et du nombre de boosters utilisés.

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MessageSujet: Re: Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?   Dim 6 Sep 2009 - 23:22

Deux avions utilisant ce concept d’aile pivotante : le premier, il me semble uniquement pour réduire l’encombrement au hangar et l’autre pour améliorer le Cx en vol. Le second a bien volé, mais avec toutefois un comportement difficile à certaines allures. Mais bon avec l’électronique actuelle tout cela devrait pouvoir être arrangée - surtout que dans le cas de récupération d’un lanceur on devrait réduire la vitesse d’abord aile en position longitudinale, puis passer ensuite assez vite à une configuration transversale puisque le but recherché est avant tout la portance et non le Cx.

http://www.ddmagazine.com/1023-Akoya-Lisa-Airplanes-ulm-de-luxe.html

http://minijets.org/typo3/index.php?id=35
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