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 Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?

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bouyaka




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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 15:36

je viens compliquer l'affaire en ajoutant la notion d'expansion de l'univers. comme l'univers est en expansion, un point de départ s'éloigne en permanence d'un point d'arrivée, faisant d'un objet a vitesse constante un objet qui ralentis.... sage
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bouyaka


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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 15:41

j'oubliais: qui ralentis de sont point de vue. mais qui accélère d'un point de vue extérieur... Rolling Eyes
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sélénite


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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 16:29

Space Opera a écrit:
La formule de la trainée atmosphérique est:

Autrement dit, la force augmente avec la surface et la densité de l'objet. Le coefficient de trainée correspond principalement à la forme de l'objet.

La densité de l'objet n'entre pas en ligne de compte, le rho de la formule c'est la densité de l'air pas celle de l'objet ! Les valeurs de la formule qui sont liées à l'objet sont : la surface (qui n'est pas la surface géométrique de l'objet mais une surface équivalente dépendant de la forme et de l'orientation de l'objet), la vitesse (par rapport à l'air et pas par rapport à un repère galiléen, c'est pour ça que les avions décollent et atterrissent face au vent, afin d'augmenter la portance dont la formule à la même forme que celle de la trainée) et le Cx qui dépend de la forme, de l'orientation et de la vitesse de l'objet (il devient en particulier important à l'approche du mur du son).
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bernardw


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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 17:08

sélénite a écrit:
Space Opera a écrit:
La formule de la trainée atmosphérique est:

Autrement dit, la force augmente avec la surface et la densité de l'objet. Le coefficient de trainée correspond principalement à la forme de l'objet.

La densité de l'objet n'entre pas en ligne de compte, le rho de la formule c'est la densité de l'air pas celle de l'objet ! Les valeurs de la formule qui sont liées à l'objet sont : la surface (qui n'est pas la surface géométrique de l'objet mais une surface équivalente dépendant de la forme et de l'orientation de l'objet), la vitesse (par rapport à l'air et pas par rapport à un repère galiléen, c'est pour ça que les avions décollent et atterrissent face au vent, afin d'augmenter la portance dont la formule à la même forme que celle de la trainée) et le Cx qui dépend de la forme, de l'orientation et de la vitesse de l'objet (il devient en particulier important à l'approche du mur du son).

pour un avion il s'agit d'avoir le Cx le plus bas et le Cz le plus grand.
Cx coefficient de pénétration dans l'air
Cz portance

si l'on fait le rapport Cz/Cx, on a la finesse. C'est les planeurs que on la finesse la plus forte.

Bernard
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Argyre


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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 17:37

Bon, puisqu'on est sur ce problème de masse, j'ai moi aussi une question.
Si on est dans l'espace loin de tout et à vitesse constante dans une direction donnée, par exemple en direction de Alpha du Centaure à 1 AL du soleil ...
et si on effectue un grand nombre de désintégrations atomiques au sein d'un réacteur nucléaire, il y a une perte de masse car une partie s'est transformée en énergie (E=mc2), que devient la quantité de mouvement et donc la vitesse du vaisseau ?

Question subsidiaire a: si on concentre le rayonnement énergétique résultant de ces désintégrations (photons) vers une direction donnée, le vaisseau va t-il accélérer dans l'autre sens ?

Question subsidiaire b : si on concentre seulement une partie de ce rayonnement dans une direction donnée avec une probabilité p, faut-il attendre qu'il y ait une interaction avec le rayonnement pour savoir si le vaisseau a accéléré et de combien ? surprise scratch study surprise

A+,
Argyre
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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 17:42

Argyre a écrit:
Question subsidiaire a: si on concentre le rayonnement énergétique résultant de ces désintégrations (photons) vers une direction donnée, le vaisseau va t-il accélérer dans l'autre sens ?
C'était une hypothèse avancée concernant l'anomalie Pioneer, je ne sais plus si c'est toujours d'actualité.
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Mustard
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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 17:50

Bon laissez tomber le cas de la sonde, j'ai l'impression que vous ne voyez pas ce que je veux dire.
Par contre, revenons au cas d'un objet en orbite dont la masse change. Vous me dites que cela ne change rien, avecl'exemple sur la lune lors d'Apollo, mai slà c'est un mauvais exemple car la chute est verticale, on n'est pas dan sune trajectoire balistique.
Donc imaginons ISS qui tourne tranquillement en orbite à 400km. Imaginons que sa masse soit brutalement triplée, gardera-t-elle sa meme orbite ou subira-t-elle une rapide descente ?
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Giwa
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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 18:10

Mustard a écrit:
Bon laissez tomber le cas de la sonde, j'ai l'impression que vous ne voyez pas ce que je veux dire.
Par contre, revenons au cas d'un objet en orbite dont la masse change. Vous me dites que cela ne change rien, avecl'exemple sur la lune lors d'Apollo, mai slà c'est un mauvais exemple car la chute est verticale, on n'est pas dan sune trajectoire balistique.
Donc imaginons ISS qui tourne tranquillement en orbite à 400km. Imaginons que sa masse soit brutalement triplée, gardera-t-elle sa meme orbite ou subira-t-elle une rapide descente ?
Elle gardera la même orbite .
PS: pour les explications attends un peu que je les formule le plus clairement possible.
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Argyre


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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 18:17

Mustard a écrit:
Bon laissez tomber le cas de la sonde, j'ai l'impression que vous ne voyez pas ce que je veux dire.
Par contre, revenons au cas d'un objet en orbite dont la masse change. Vous me dites que cela ne change rien, avecl'exemple sur la lune lors d'Apollo, mai slà c'est un mauvais exemple car la chute est verticale, on n'est pas dan sune trajectoire balistique.
Donc imaginons ISS qui tourne tranquillement en orbite à 400km. Imaginons que sa masse soit brutalement triplée, gardera-t-elle sa meme orbite ou subira-t-elle une rapide descente ?

Dans le même cas de figure, il y a la Terre qui orbite autour du soleil et qui voit sa masse augmenter un chouilla chaque jour à cause de la chute des météorites. A priori, si ces chutes sont équitablement réparties sur la surface de la Terre, la loi de conservation de la quantité de mouvement stipule qu'il n'y a aucun changement. La loi de Kepler indique également que la période de rotation d'un astre ne dépend pas de sa masse, seulement de sa distance au soleil. Et si la période ne change pas, la vitesse non plus. Donc si on multiplie la masse d'un objet par 3 sans communiquer d'impulsion, je ne vois pas comment la vitesse peut changer.

Cordialement,
Argyre
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Giwa
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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 18:29

Autre explication sans formule:
Si tu triples- disons par magie - la masse de la station, son « poids » sera triplé (ou plus exactement la force d’attraction de gravitation puisque la SSI ne suit plus la rotation de la Terre sur elle-même). Si on tient compte que de cela, on imagine que sa trajectoire va s’incurver plus et que la SSI va se rapprocher de la Terre. Mais c’est oublier que son inertie - elle aussi - est triplée et qu’il faut une force trois fois plus grande pour dévier autant qu’avant sa trajectoire.
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bernardw


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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 18:50

Mustard a écrit:
Bon laissez tomber le cas de la sonde, j'ai l'impression que vous ne voyez pas ce que je veux dire.
Par contre, revenons au cas d'un objet en orbite dont la masse change. Vous me dites que cela ne change rien, avecl'exemple sur la lune lors d'Apollo, mai slà c'est un mauvais exemple car la chute est verticale, on n'est pas dan sune trajectoire balistique.
Donc imaginons ISS qui tourne tranquillement en orbite à 400km. Imaginons que sa masse soit brutalement triplée, gardera-t-elle sa meme orbite ou subira-t-elle une rapide descente ?

Ce que l'on amène à ISS a déjà une vitesse similaire a la vitesse de l'ISS sinon il y a collision, donc aucun changement pour l'ensemble. Par contre la masse elle augmente donc pour rehausse l'ensemble il faudra plus d'energie

Bernard
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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 19:21

bernardw a écrit:
Mustard a écrit:
Bon laissez tomber le cas de la sonde, j'ai l'impression que vous ne voyez pas ce que je veux dire.
Par contre, revenons au cas d'un objet en orbite dont la masse change. Vous me dites que cela ne change rien, avecl'exemple sur la lune lors d'Apollo, mai slà c'est un mauvais exemple car la chute est verticale, on n'est pas dan sune trajectoire balistique.
Donc imaginons ISS qui tourne tranquillement en orbite à 400km. Imaginons que sa masse soit brutalement triplée, gardera-t-elle sa meme orbite ou subira-t-elle une rapide descente ?

Ce que l'on amène à ISS a déjà une vitesse similaire a la vitesse de l'ISS sinon il y a collision, donc aucun changement pour l'ensemble. Par contre la masse elle augmente donc pour rehausse l'ensemble il faudra plus d'energie

Bernard
Mais dans le cas où cette augmentation de masse se ferait avec un volume externe restant inchangé, la perte d'altitude par le freinage atmosphérique serait moins grande à cause dela plus grande inertie.
Finalement - avec cette condition de voume inchangé - le travail moteur à fournir lors d'une rehausse d'orbite correspond en valeur absolue au travail résistant des forces de freinage qui ont précédemment abaissé l'altitude - donc dépendent du volume et de la forme et non de la masseet si ce volume et cette forme ne changent pas , on ne consommepas plus en myenne pour les rehausses nécessaires quelque soit la masse.
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Vonfeld
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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 21:06

Mustard a écrit:
Bon laissez tomber le cas de la sonde, j'ai l'impression que vous ne voyez pas ce que je veux dire.
Si, si, tout a été expliqué depuis ce matin.

Le changement de masse :
- ne change rien à la vitesse de la sonde, si cette masse est relachée sans expulsion ( le cas du bras robot qui relache un sous-module, avant que ce dernier n'allume un moteur fusée pour s'éloigner par exemple )
- change la vitesse de la sonde, si cette masse est expulsée ( action, réaction ) même à 1cm par minute. Le changement de vitesse est lié à la masse expulsée, et à la masse de la sonde elle même. La fuite entre dans cette catégorie.

VONFELD
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bernardw


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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Sam 9 Jan 2010 - 21:15

Giwa a écrit:
bernardw a écrit:
Mustard a écrit:
Bon laissez tomber le cas de la sonde, j'ai l'impression que vous ne voyez pas ce que je veux dire.
Par contre, revenons au cas d'un objet en orbite dont la masse change. Vous me dites que cela ne change rien, avecl'exemple sur la lune lors d'Apollo, mai slà c'est un mauvais exemple car la chute est verticale, on n'est pas dan sune trajectoire balistique.
Donc imaginons ISS qui tourne tranquillement en orbite à 400km. Imaginons que sa masse soit brutalement triplée, gardera-t-elle sa meme orbite ou subira-t-elle une rapide descente ?

Ce que l'on amène à ISS a déjà une vitesse similaire a la vitesse de l'ISS sinon il y a collision, donc aucun changement pour l'ensemble. Par contre la masse elle augmente donc pour rehausse l'ensemble il faudra plus d'energie

Bernard
Mais dans le cas où cette augmentation de masse se ferait avec un volume externe restant inchangé, la perte d'altitude par le freinage atmosphérique serait moins grande à cause dela plus grande inertie.
Finalement - avec cette condition de voume inchangé - le travail moteur à fournir lors d'une rehausse d'orbite correspond en valeur absolue au travail résistant des forces de freinage qui ont précédemment abaissé l'altitude - donc dépendent du volume et de la forme et non de la masseet si ce volume et cette forme ne changent pas , on ne consommepas plus en myenne pour les rehausses nécessaires quelque soit la masse.

Je ne suis pas sur que la formule avec le CX soit valable avec le peut d'atmosphère résiduel autour de l'ISS. ses formule son suivant valable dans certain condition. Elle n'est pas valable dans le cas d'écoulement supersonique par exemple.

Le cx est fonction de la forme de l'objet.

Bernard
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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Dim 10 Jan 2010 - 0:10

bernardw a écrit:

Je ne suis pas sur que la formule avec le CX soit valable avec le peut d'atmosphère résiduel autour de l'ISS. ses formule son suivant valable dans certain condition. Elle n'est pas valable dans le cas d'écoulement supersonique par exemple.
Le cx est fonction de la forme de l'objet.
Bernard
En fait il existe différents types de trainées (de frottement, de forme, d’onde de choc en supersonique, chaleur en hypersonique …) qui s’additionnent et que cherche à exprimer la formule empirique.
En réalité la vitesse n’intervient pas par son carré, mais par une puissance x non entière qui augmente en fonction de la vitesse .
Pour les déplacements très lents en gros inférieurs à quelques cm/ s , x est proche de 1 car alors n’intervient pratiquement que le frottement et la trainée est quasiment proportionnelle à la vitesse .
Mais après une zone de transition assez restreinte dès que la vitesse dépasse quelques dizaines de km/h, cette puissance x devient très proche de 2 et cela jusqu’à plusieurs centaines de km/ h.
Puis dès que l’on atteint le régime transsonique cette puissance s’élève brutalement . Tout cela fait que le Cx n’est valable que lorsque on peut considérer Vx # V2 pour que Cx soit sans dimension.
Mais même si on est dans des régimes où cette formule ne s’applique plus – ce que vous bien fait de faire remarquer pour la trainée d’un satellite en orbite basse – les différentes trainées - quelles quelles soient - étant des forces de contact ne peuvent dépendre de ce qui est à l’intérieur, donc de la masse.
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CosmoS


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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Dim 10 Jan 2010 - 0:51

Mustard a écrit:

Par contre la question que je me pose, c'est à vitesse constante, sans perturbation externe, est ce qu'un corps dont la masse diminue voit sa vitesse augmenter ?

Je reviens au cas sans perturbation externe pour compléter avec un point qui - je l'espère - répondra complètement à tes interrogations.
Pour faciliter les explications, plutôt qu'une sonde évoluant dans le vide, je prends le cas équivalent d'un attelage constitué d'un chariot (de masse m1) et de sa remorque (de masse m2) et qui roule sans frottement ni résistance de l'air sur un plan. L'attelage est de masse totale (m1+m2) et roule en ligne droite à la vitesse constante V0.
Maintenant, il faut voir comment on définit la "diminution de masse" qui t'intéresse.
- si ça correspond à une désolidarisation de la remorque, sans interaction (i.e. sans force exercée) entre le chariot et la remorque: les deux continuent à évoluer à la même vitesse V0. Du point de vue du chariot, c'est la même chose que le cas d'une remorque qui disparaitrait "comme par enchantement": la disparition de la remorque ne change pas la vitesse du chariot.
- si au contraire une force est exercée (par exemple, avec un piston) de telle sorte que la vitesse de la remorque après séparation ne soit plus V0 mais V2 (de signe éventuellement négatif si la remorque roule en sens inverse du chariot), la vitesse du chariot après séparation ne sera pas non plus V0, mais sera V1, et les deux nouvelles vitesses V1 et V2 sont liées par l'équation de conservation de la quantité de mouvement:

(m1+m2).V0 = m1.V1 + m2. V2 (remarque: il s'agit ici de vitesses avec un signe: positif ou négatif, selon le sens du mouvement sur l'axe).

Dans le cas particulier où la vitesse de la remorque est complètement annulée pendant la séparation, de telle sorte que la remorque soit laissée immobile sur la route (V2=0), le chariot passe de la vitesse V0 à la vitesse V1= (1+m2/m1).V0 : il a acceléré.
Et dans le cas encore plus particulier où le chariot et la remorque ont la même masse (m1=m2), la formule précédente indique que le chariot double sa vitesse.
De la même manière, si un chariot en mouvement passe à côté d'une remorque initialement immobile et l'accroche au passage (donc en exerçant un force), la vitesse du nouvel ensemble sera plus faible: deux fois plus faible si le chariot et la remorque ont la même masse.
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bernardw


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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Dim 10 Jan 2010 - 1:03

Giwa a écrit:
bernardw a écrit:

Je ne suis pas sur que la formule avec le CX soit valable avec le peut d'atmosphère résiduel autour de l'ISS. ses formule son suivant valable dans certain condition. Elle n'est pas valable dans le cas d'écoulement supersonique par exemple.
Le cx est fonction de la forme de l'objet.
Bernard
En fait il existe différents types de trainées (de frottement, de forme, d’onde de choc en supersonique, chaleur en hypersonique …) qui s’additionnent et que cherche à exprimer la formule empirique.
En réalité la vitesse n’intervient pas par son carré, mais par une puissance x non entière qui augmente en fonction de la vitesse .
Pour les déplacements très lents en gros inférieurs à quelques cm/ s , x est proche de 1 car alors n’intervient pratiquement que le frottement et la trainée est quasiment proportionnelle à la vitesse .
Mais après une zone de transition assez restreinte dès que la vitesse dépasse quelques dizaines de km/h, cette puissance x devient très proche de 2 et cela jusqu’à plusieurs centaines de km/ h.
Puis dès que l’on atteint le régime transsonique cette puissance s’élève brutalement . Tout cela fait que le Cx n’est valable que lorsque on peut considérer Vx # V2 pour que Cx soit sans dimension.
Mais même si on est dans des régimes où cette formule ne s’applique plus – ce que vous bien fait de faire remarquer pour la trainée d’un satellite en orbite basse – les différentes trainées - quelles quelles soient - étant des forces de contact ne peuvent dépendre de ce qui est à l’intérieur, donc de la masse.

Le problème de la vitesse supersonique c'est que l'air est un fluide compressible devient un fluide non compressible a vitesse supersonique donc l'air devient comme l'eau. Et a ce moment la les loi sur l'écoulement change totalement.

Bernard
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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Dim 10 Jan 2010 - 1:52

Argyre a écrit:
Question subsidiaire a: si on concentre le rayonnement énergétique résultant de ces désintégrations (photons) vers une direction donnée, le vaisseau va t-il accélérer dans l'autre sens ?
Pour moi c'est le principe même de tout moteur: transformer de la quantité de mouvement. Ton exemple c'est celui du moteur à anti-matière. Mais même une réaction chimique ou nucléaire consiste à avoir une masse finale qui sera plus faible que la somme des masses des éléments initiaux.
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Giwa
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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Dim 10 Jan 2010 - 9:08

bernardw a écrit:

Le problème de la vitesse supersonique c'est que l'air est un fluide compressible devient un fluide non compressible a vitesse supersonique donc l'air devient comme l'eau. Et a ce moment la les loi sur l'écoulement change totalement.

Bernard
Il faut se méfier des raisonnements par analogie qui ne sont toujours qu'approximatifs. L'hydrodynamique a ses lois propres et en particulier le phénomène de cavitation .D'autre part le freinage atmosphérique pour les satellites en orbite basse s'effectue dans un milieu qui correspond au quatrième état de la matière le plasma qui n'est ni un gaz comme l’air, ni un liquide comme l'eau. L’important, car il faut le répéter, c'est que les interactions sont de contact, donc la trainée sur la surface de l'engin et ne peuvent dépendre en aucune manière de ce qui est à l'intérieur donc de la masse.Autant traiter le problème directement plutôt que de faire des comparaisons avec l'eau et l'air. D'ailleurs en ce qui me concerne je n'ai cité cette formule en Cx parce qu'elle était déjà postée- en en montrant justement ses limites et qu'elle ne correspondait au régime de vitesse d'un satellite. Nous n'allons pas quant -même tourner en rond sur cette question - surtout qu'il ya des spécialistes bien plus compétents pour s'en occuper. Restons sur du basique: ce sont des forces de contact qui interviennent...
Cordialement,
Giwa
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MessageSujet: Re: Qu'est ce qui nous freine dans le vide ?   Jeu 22 Avr 2010 - 16:48

capcom a écrit:
il me semble que quel que soit l'état du vide, il reste quand même quelques particules qui au fur et à mesure ralentisse ta trajectoire.

Dans l'espace, on apporte avec soi le carburant et le comburant (oxydant) que ce soit pour un étage de fusée ou un vaisseau spatial. Pour un astronaute, une bouffée de gaz (azote, oxygène) sous pression suffit à la propulser dans une direction
Dans l'univers, la masse de matière visible (donc tout ce qui n'est pas matière sombre et autres) correspond à la masse d'un proton par 30 mètres cubes.* Je ne pense pas que ça puisse avoir une grande influence.
Il faut malgrés tout prendre en compte que ce nombre en bien plus important au sein d'une galaxie, et encore plus au sein d'un système solaire.

*Hubert Reeves, Dernières nouvelles du cosmos
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