Alcool pour les moteurs fusée?

[patchfree]

Avec la possibilité évoquée par les russes d'assurer le retour sur Terre de leur future capsule (PPTS) à l'aide de rétro-fusées utilisant comme ergol l'alcool, quelqu'un peut-il ici faire un petit résumé des caractéristiques de tels moteurs?

Ce type de propulsion a-t-il déjà été utilisé dans le spatial? Quelles en sont les caractéristiques? Quels inconvénients? Mais aussi quels avantages pour que les russes évoquent une telle possibilité?

[Apolloman]

Le V-2 fonctionnait avec un mélange alcool/oxygène liquide
http://www.v2rocket.com/start/makeup/design.html
Pour être plus précis c'était de alcool méthylique (méthanol ou alcool de bois)
http://www.reptox.csst.qc.ca/Produit.asp?no_produit=455&nom=Alcool+de+bois&incr=0

[montmein69]

L'alcool méthylique ou méthanol , serait d'ailleurs plus facile à synthétiser si on envisage une production in situ (sur Mars par exemple).

J'ai bien l'impression que c'est ce qui est en arrière plan de cette idée. Si on valide cette technologie sur Terre (même si ce n'est pas à priori la plus simple) ... on l'a sous le coude pour ailleurs (atterrissage, redécollage pour des retours d'échantillons dans un premier temps en apportant de la Terre les réservoirs pleins ... mais avec un scénario crédible à plus long terme pour synthétiser)

Formule H₃-C-O-H

D'après Wikipedia :

Au cours de la Seconde Guerre mondiale, le méthanol a été utilisé comme combustible par l’armée allemande pour plusieurs modèles de fusées, sous le nom de M-Stoff, et dans un mélange connu sous le nom de C-Stoff.

Quelqu'un a idée d'un process de synthèse qui utiliserait CO₂ et H₂O ?

[Apolloman]

L'alcool méthylique ou méthanol , serait d'ailleurs plus facile à synthétiser si on envisage une production in situ (sur Mars par exemple).

Mais où as tu lu que l'on parlait de Mars...??? C'est un obsession ;)
De plus pour faire du Méthanol "in situ" comme tu l'indique, il faudrais, soit du gaz naturel ou du bois (d'où son surnom alcool de bois, obtenue par pyrolyse)
Je vois mal les astronautes embarquaient une ou deux stères de bois dans leur module :megalol:
(je rigole )

Quand à la méthode de Matthias Pier, il faudrait aussi d'énorme quantité de produit de base et donc la logistique qui va avec...

[montmein69]

L'alcool méthylique ou méthanol , serait d'ailleurs plus facile à synthétiser si on envisage une production in situ (sur Mars par exemple).

Mais où as tu lu que l'on parlait de Mars...??? C'est un obsession ;)

Oui, je pense que de belles missions automatiques peuvent être réalisées sur Mars (préalables à des missions habitées ... c'est une autre histoire). Notamment des retours d'échantillons, et possibilité de tester de la production in-situ (technologie qu'il faudra bien maîtriser pour économiser du paylaod d'ergols)

De plus pour faire du Méthanol "in situ" comme tu l'indique, il faudrais, soit du gaz naturel ou du bois (d'où son surnom alcool de bois, obtenue par pyrolyse)
Je vois mal les astronautes embarquaient une ou deux stères de bois dans leur module :megalol:
(je rigole )

Oui, il me semble surtout que la chimie de synthèse n'est pas ta tasse de thé.
On produit certains produits sur Terre avec les ressources dont on dispose, c'est bien sûr un choix dicté par la rentabilité de la filière et la disponibilité de ces ressources en quantité et à bas prix.
Mais l'Allemagne a montré (en tant que précurseur à la fin du XIXème puis première moitié du XXème Siècle) que si on est privé de ressources pour des raisons politiques (pas de colonies, ou blocus), on pouvait utiliser d'autres voies synthétiques pour y arriver.
On a rappelé dans plusieurs FIls les réactions de Sabatier pour produire du méthane, il n'y a pas de raison majeure pour empêcher de penser que la synthèse du méthanol puisse être réalisée aussi avec les "ingrédients martiens". Il faudra peut-être de la recherche longue et coûteuse, la mise au point de nouveaux catalyseurs etc .. mais ce sera possible si on en a la nécessité.

Quand à la méthode de Matthias Pier, il faudrait aussi d'énorme quantité de produit de base et donc la logistique qui va avec...

C'est clair que si on veut tester une production in-situ avec des conditions tout à fait nouvelles (matières premières disponibles, conditions de T et P, ensoleillement et ...) il faudra faire de la recherche, expérimenter .... mais n'est ce pas le lot commun ? Plus utopique et irréaliste que de construire un gros vaisseau martien et de le propulser par un moteur atomique ?
Cela dit ... je ne pense pas que les russes aient parlé d'un moteur au méthanol parce qu'ils ont des surplus de vodka à éliminer. Il y a peut-être un souci d'utiliser des ergols propres pour leurs atterrissages sur leur sol, mais AMHA ils ont d'autres projets.
Je suppute bien sûr, mais je pense quand même que c'est une voie plus cohérente de travailler sur des moteurs au méthanol, que de voir la NASA (première agence spatiale) évoquer un moteur au méthane pour le module ascensionnel d'Altaïr... puis l'abandonner très vite ... comme d'ailleurs pas mal d'autres spécifications de leur capsule parce que leur lanceur Ares 1 a du mal à pousser ou que le financement de leur nouveau programme reste aléatoire.... et bien que les rallonges budgétaires à répétition à peine demandées soient illico accordées. Wait and see ....

[Apolloman]

Oui, il me semble surtout que la chimie de synthèse n'est pas ta tasse de thé.

Oui tout à fait, c'est vrai et il n'y pas de honte à l'avouer ;)

On a rappelé deasn plusieurs FIls les réactions de Sabatier pour produire du méthane

C'est bien beau (pour ne pas dire utopique, à notre époque) tout cela... Mais ton "trucmush" pèsera combien à l'arrivée car si je me réfère à certains articles :

La réaction de Sabatier implique la réaction de l'hydrogène (H2) et du dioxyde de carbone (CO2) à des températures et des pressions élevées en présence d'un catalyseur de nickel afin de produire du méthane et de l'eau.

Ou

Des compresseurs de l'usine chimique vont d'abord pomper le CO2 de l'atmosphère martienne (qui constitue 95 % de l'atmosphère martienne). Le CO2 va réagir dans un réacteur de Sabatier avec l'hydrogène importé de la Terre pour donner naissance à du méthane et de l'eau, en présence d'un catalyseur (nickel/graphite). L'eau sera ensuite électrolysée pour redonner de l'hydrogène (qui pourra ainsi resservir) et de l'oxygène. Après 10 mois de fonctionnement, les six tonnes d'hydrogène auront donné naissance à 107 tonnes de propergols (méthane/oxygène). La réaction de Sabatier fournit cependant plus de méthane que d'oxygène

Je te dis pas la masse du "bidule" : hydrogène à amener de la Terre (c'est tu?? la place que prends 1 litre de ce gaz) réservoirs conséquents... machinerie et plomberie pour le maintenir à l'état cryo, etc...

Au passage, tu es censer savoir que le problème N°1 c'est la masse (mais je ne t'apprends rien) ;)

Cela m'étonnerais grandement que l'on envois une sonde pour vérifier si cela fonctionne "in situ"
On a des labos pour cela (recréer les conditions martiennes)

[montmein69]

Je n'ai pas de désaccord avec toi sur le point que la masse à trimballer depuis la Terre serait particulièrement élevée. Que les techniques seraient sans doute complexes à finaliser et fiabiliser. Que le prix de tout cela serait imposant.

Mais force est de constater que parmi les divers scénarios pour aller sur Mars ... on trouve souvent ceux qui prônent de démarrer de la production in-situ d'ergols. (voir le protocole NASA, celui de Mars Direct etc...)
Cela me parait sans grand intérêt pour des sondes automatiques qui permettraient des retours d'échantillons de quelques kg. Faire atterrir le module ascensionnel avec les réservoirs vides n'aurait guère d'intérêt en terme d'économie d'ergols, et cela ferait des grosses complications source de ratées, de devoir les remplir au sol en automatique. Le seul intérêt que cela aurait ce serait de confirmer le bon fonctionnement d'une usine expérimentale, et ensuite de coller avec le scénario où on envoie une usine lors de la fenêtre précédente, qui se met à fonctionner toute seule comme une grande en automatique, afin que l'équipage trouve des réserves toutes prêtes à l'utilisation lors de son arrivée.
Car l'intérêt de production d'ergols in situ c'est seulement pour des missions habitées où on démultiplie les payloads, et où la masse du module ascensionnel est d'un autre ordre de grandeur puisqu'on ne parle plus en kg mais en tonnes.

Je ne suis pas un chaud soutien de ces missions habitées (je n'apprends rien à personne) mais je fais l'effort d'en discuter sur des bases raisonnables ....
Maintenant, il ne faut pas m'en faire le reproche, et me repeindre en chantre de ces missions. Je discute courtoisement sans à priori, comme la modération m'a demandé de le faire. Si on veut s'orienter vers de telles techniques, je dis que ce n'est pas impossible, mais bien sûr cela fera du payload, des missions préalables pour tester, fiabiliser, et il faudra y mettre le prix. Cela c'est effectivement incontournable, et il faut l'assumer si on décide d'y aller.
J'ai souvent l'impression que ceux qui veulent des scénarios rapidement réalisables (notamment parce qu'ils aimeraient que cela se concrétise vite) laissent planer un voile sur ces contingences et ces contraintes. Mais je n'en parlerai pas, ce serait relancer une polémique où je ferai preuve de mauvais esprit ... et comme j'ai décidé de m'amender ... (je ne mets même plus de smiley ... c'est trop provocateur)

Bref, je me contente de lister les problèmes ... et de discuter si on a des solutions techniques. Je me garde bien de mettre les masses des payloads et les coûts en colonnes et de faire les additions totales (ou alors seulement en privé et je le garde pour moi).

PS : Pour le H₂, le gaz liquéfié occupe un volume bien moindre que le gaz. Mais cela pose de gros problèmes de conserver dans cet état un ergol cryogénique. Là aussi ... problème incontournable qu'il faudrait savoir résoudre si on veut envoyer cela de la Terre. Les lois de la physique et de la chimie, ce n'est pas avec des yakafokon qu'on peut les résoudre.
PS 2 : je pense que le H₂ on peut le fabriquer par électrolyse de l'eau (et en plus on fabrique aussi du O₂). Cela pose le problème d'être dans une zone où il y en a de l'eau et assez facilement accessible ... c-a-d vers les pôles ... mais si des sondes pourraient s'en accommoder, des hommes seront moins à l'aise vu les températures. Bref, rien n'est simple. Ou alors une liaison aérienne apportant les réservoirs du site polaire au site équatorial ... cela devient vite très, très compliqué.... pour ne pas dire irréaliste.

[Apolloman]

Nous sommes d'accord

PS : Mais je crois que l'on s'éloigne du sujet initial :oops:

[patchfree]

Bon alors j'apprécie votre discussion MAIS: si je comprends bien pour le moteur simple il faudrait méthanol + oxygène liquide? je vois ça assez mal pour des moteurs pour poser la capsule PTS au retour sur terre car ça veut dire se trimballer de l'oxygène liquide... C'est faisable ça facilement? Je crois pas....

[Apolloman]

Bon alors j'apprécie votre discussion MAIS: si je comprends bien pour le moteur simple il faudrait méthanol + oxygène liquide? je vois ça assez mal pour des moteurs pour poser la capsule PTS au retour sur terre car ça veut dire se trimballer de l'oxygène liquide... C'est faisable ça facilement? Je crois pas....

Si tu parles pour le stockage... Alors je te réponds :

Bien sur que c'est faisable facilement :roll: ;) ...
Exemple avec Apollo : Les réservoirs cryogéniques du module de service étaient si bien isolés que des cubes de glace placés à l'intérieur, mettrais 8 ans 1/2 pour fondre si les dits réservoirs se trouver dans une pièce à 21°C.

A défaut de faire mieux on pour faire l'équivalent

[patchfree]

Bien sur que c'est faisable facilement :roll: ;) ...
Exemple avec Apollo : Les réservoirs cryogéniques du module de service étaient si bien isolés que des cubes de glace placés à l'intérieur, mettrais 8 ans 1/2 pour fondre si les dits réservoirs se trouver dans une pièce à 21°C.

A défaut de faire mieux on pour faire l'équivalent

Hum oui mais dans un module de service OK, dans un module de retour sur terre, la place est quand même comptée... Mais bon je ne me rends pas compte du volume ni de l'oxygène liquide qu'il faut, ni du volume de l'isolant.

[Apolloman]

Bien sur que c'est faisable facilement :roll: ;) ...
Exemple avec Apollo : Les réservoirs cryogéniques du module de service étaient si bien isolés que des cubes de glace placés à l'intérieur, mettrais 8 ans 1/2 pour fondre si les dits réservoirs se trouver dans une pièce à 21°C.

A défaut de faire mieux on pour faire l'équivalent

Hum oui mais dans un module de service OK, dans un module de retour sur terre, la place est quand même comptée... Mais bon je ne me rends pas compte du volume ni de l'oxygène liquide qu'il faut, ni du volume de l'isolant.

On peut donner n'importe quelle forme à un réservoir pour l'adapter à la cabine ;)

[montmein69]

Le problème de stockage des ergols et notamment s'ils sont cryotechniques n'est quand même pas simple.
On sait faire des réservoirs bien isolés ... mais malgré cela il y a des contraintes draconiennes. Notamment des passages de zones éclairées à des zones obscures déclenchent de grands variations de température de la structure, des possibles cycles de dilatation et contraction ... les écarts entre la température externe et interne ...donc étanchéité qui peut "travailler".
Ce n'est pas simple, et notamment la NASA a travaillé à raccourcir les délais (c'était pour du LH2 je crois et le délai du RdV en LEO) car sinon il fallait sérieusement alourdir la structure du réservoir. Encore plus compliqué pour un réservoir qui devrait voyager longtemps (dans certains scénarios martiens).

Pour une durée de voyage courte (comme un retour de l'ISS qui peut approvisionner juste avant la séparation de la capsule) cela ne doit pas poser de gros problème de conservation.
Si on envisage une capsule qui voyagerait plus longtemps (du genre rester en orbite lunaire quelques jours), cela nécessiterait un système plus efficace car la difficulté augmente avec la durée de conservation.
Mais on peut envisager (?) que l'ergol est dans un réservoir du module de service (bien protégé) et qu'on le distribue vers les réservoirs des retro-fusées de la capsule, juste avant son largage et la rentrée atmosphérique.
Ce serait un système qui fonctionnerait dans les divers cas de missions.

[patchfree]

on peut envisager (?) que l'ergol est dans un réservoir du module de service (bien protégé) et qu'on le distribue vers les réservoirs des retro-fusées de la capsule, juste avant son largage et la rentrée atmosphérique.
Ce serait un système qui fonctionnerait dans les divers cas de missions.

Je te propose pour le poste d'ergolodynamicien (?) chez Energia pour la conception des rétrofusées du PTK (PPTS)... :sage:

[montmein69]

Pas compétent dans ce domaine ... je suis lucide.
Je me cantonne modestement à commenter, ce qui peut paraître facile ou pas à réaliser et compte tenu de mes connaissances dans le domaine scientifique à peser le pour et le contre (de mon point de vue).
Et mon jugement n'est sans doute pas toujours pertinent .. loin de là .... heureusement d'autres avis sont exprimés, et on peut progresser dans la réflexion.
J'ai certes un gros défaut, ne pas m'arrêter au premier avis et une tendance (génétique peut-être ?) à défendre mon point de vue tant qu'on ne m'a pas convaincu que je disais une balourdise.