Dépôts de propergols vs lanceur lourd

[lambda0]

D'après cette étude interne de la NASA, des missions lunaires ou vers un astéroide basées sur la mise en place d'une infrastructure de dépôts de propergol pourraient être moins coûteuses qu'avec un lanceur de classe >100 t, les dépôts étant ravitaillés par des lanceurs de capacité plus modeste, 30-50 t déjà disponibles ou proches de l'être.

http://www.spaceref.com/news/viewnews.html?id=1577

Détails ici :
http://images.spaceref.com/news/2011/HATDepot.Study.pdf

L'argument principal est que l'essentiel de la masse à lancer est constituée de propergol, masse fractionnable.

[Kostya]

N'est-ce pas à rapprocher de cette autre étude dont tu avais aussi lancé le fil: https://www.forum-conquete-spatiale.fr/t7925p15-assemblage-orbital ?

Le problème du diagramme taille de l'unité de transport vs. nombre de voyages est un grand classique qu'on trouve aussi dans le transport aérien. Airbus l'a résolu comme suit lors d'un workshop avec des clients potentiels de l'A380 (qui était loin de convaincre tout le monde à son lancement: à l'époque, Boeing disait ne plus croire au gros porteur et avoir renoncé à son propre programme concurrent de l'A380... qu'ils viennent de relancer soit dit en passant, devant le succès grandissant de l'A380):

- lors du diner, les convives, tous issus de compagnies aériennes avaient une soupe en entrée et l'un des responsables du marketing Airbus devait prendre la parole
- il s'est alors saisi de deux cuillères sur la table la plus proche: une cuillère à café et une cuillère à soupe. Puis, il a demandé aux convives laquelle il choisirait pour manger leur bol de soupe.
- réponse unanime: la cuillère à soupe et le responsable expliqua très simplement pourquoi => çà va plus vite pour vider le bol et on risque moins d'en perdre
- conclusion du marketing Airbus: quand le nombre de passagers augmente de manière constante avec la croissance mondiale, la solution pour y faire face, c'est d'utiliser des gros porteurs pas de multiplier les aller-retour.

Le fait est que 5 ans après sa mise en service, l'A380 reste et de loin l'avion le plus économique en passager.kilomètre parcouru et que le client ci-dessus a été tellement convaincu qu'il a commandé le plus grand nombre d'A380 jamais commandé à Airbus.

Il doit certainement en être de même pour les lanceurs: pourquoi faire un seul lancement double plutôt que deux lancements simples ? Certains diront pour ne pas mettre tous ses œufs dans le même panier mais l'argument ne vaut que si on utilise réellement deux lanceurs très différents plutôt qu'un lanceur unique où on risque de perdre les deux satellites d'un coup car sinon, à fiabilité de lancement équivalente, il est indéniable qu'on prend moins de risque dans un lancement double que sur deux lancements simples.

Évidemment, tout cela ne prend pas en compte le coût de développement d'un nouveau lanceur lourd mais là aussi, si les progrès technologiques permettent de le rendre bien plus économique que les lanceurs existants (cf. Falcon Heavy) alors le jeu en vaut peut-être la chandelle compte-tenu aussi des retombées technologiques des progrès réalisés sur d'autres applications.

Par contre, pour revenir réellement au sujet, l'avenir nous dira peut-être aussi que le plus économique est probablement de produire les ergols dans l'Espace plutôt que d'avoir à les transporter jusque là car la masse d'une unité de production est de loin inférieure à la quantité d'ergols qu'elle peut produire dans le même temps qu'il faut pour que cette quantité soit acheminée vers son lieu d'utilisation (supposé celui où l'unité de production tourne). Cela vaut autant pour la Lune que pour les astéroïdes (dont certains semblent plus riches en eau par exemple qu'on ne le pensait initialement) mais si l'objectif est de faire plusieurs aller-retour alors l'application lunaire paraît beaucoup plus directe que dans le cas des astéroïdes.

[Giwa]

...
Par contre, pour revenir réellement au sujet, l'avenir nous dira peut-être aussi que le plus économique est probablement de produire les ergols dans l'Espace plutôt que d'avoir à les transporter jusque là car la masse d'une unité de production est de loin inférieure à la quantité d'ergols qu'elle peut produire dans le même temps qu'il faut pour que cette quantité soit acheminée vers son lieu d'utilisation (supposé celui où l'unité de production tourne). Cela vaut autant pour la Lune que pour les astéroïdes (dont certains semblent plus riches en eau par exemple qu'on ne le pensait initialement) mais si l'objectif est de faire plusieurs aller-retour alors l'application lunaire paraît beaucoup plus directe que dans le cas des astéroïdes.

Le dépôt de propergols peut être une première étape vers cette production in situ sur des astéroïdes , la Lune et Mars. En effet lorsque les ergols seront produits sur place la production sera faible dans les premiers temps et il y aura intérêt à savoir bien les stocker pour réduire les pertes au maximum et pouvoir les remplir sur des durées assez longues puisque les unités de production ne disposeront que d'une puissance limitée .

[montmein69]

J'ai un peu de mal à comprendre la logique relative aux NEO. On peut certes se dire qu'il y a sur place certains des "ingrédients" (qui une fois "disponibles" serviront dans l'unité de production proprement dite à synthétiser des ergols) .... mais il faut les extraire, ce qui augment assez considérablement la masse de l'installation et suppose qu'on maîtrise une robotique perfectionnées pour que ces "matières premières", soient extraites, purifiées, stockées. De plus tous les ingrédients ne sont pas forcément disponibles (cf le scénario ISRU martien où on acheminait des réservoirs d'hydrogène de la Terre à Mars). Et il faut bien sûr une centrale à energie pour faire tourner tout cela (encore de la masse à acheminer)

Par ailleurs le problème d'un NEO c'est qu'ils ne sont pas toujours très proches de la Terre (il faut un rapprochement des deux corps sur leurs orbites) donc soit il faut attendre la bonne configuration pour "aller à la pompe" soit il faut en équiper plusieurs savamment répartis.

Pour la Lune cela peut s'envisager avec un tug véhiculant ensuite les "citernes" au point de Lagrange (pour éviter d'allunir et de redécoller au vaisseau interplanétaire). Mais là c'est la "faible" richesse de la Lune qui ne facilite pas la production ISRU.

Avec ces problèmes ... s'interroger sur utiliser des moyens ou des gros porteurs, c'est comme se poser la question si on peut mesurer le sexe des anges avec une grosse ou une petit cuillère

On retombe en fait in fine, encore dans la problématique ... peut-on envisager des voyages longs et lointains avec de la propulsion chimique classique. ?

[Giwa]

Il nous faut revenir au sujet qui est le dépôt d'ergols sur l'astre cible avant le départ des astronautes qui est indépendante en soi de la possibilité ultérieure - ou non - de les produire sur place . Simplement disons que cette option de stockage peut faciliter la tache à l'utilisation ultérieure des ressources locales...si c'est possible, mais cela est un autre débat.
Par contre il faut comparer les avantages et les inconvénients de cette option à plusieurs lancements avec des lanceurs mi- lourds (pour utiliser les catégories de la boxe) avec celle du lanceur lourd et avec celle du refueling. En ce qui me concerne je n'ai pas d'avis tranché et j'espère qu'au fil de ce sujet y voir un peu plus clair.

[Henri]

À noter que des propergols produits sur Deimos ne nécessiteraient qu'un delta-V de 1,8 km/s pour être acheminés en LEO en utilisant à outrance aérofreinage et aérocapture à l'approche de la Terre... Il faudrait simplement prévoir un transfert tous les 26 mois des ergols produits en continus.

En fait dans le cas d'une production en continu c'est le Delta-V qui a de l'importance, pas la distance...

[lambda0]

N'est-ce pas à rapprocher de cette autre étude dont tu avais aussi lancé le fil: https://www.forum-conquete-spatiale.fr/t7925p15-assemblage-orbital ?

Le problème du diagramme taille de l'unité de transport vs. nombre de voyages est un grand classique qu'on trouve aussi dans le transport aérien. Airbus l'a résolu comme suit lors d'un workshop avec des clients potentiels de l'A380 (qui était loin de convaincre tout le monde à son lancement: à l'époque, Boeing disait ne plus croire au gros porteur et avoir renoncé à son propre programme concurrent de l'A380... qu'ils viennent de relancer soit dit en passant, devant le succès grandissant de l'A380):
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C'est un problème d'optimisation similaire, mais dans l'étude précédente, on considère que les charges utiles ne sont pas fractionnables arbitrairement pour évaluer la capacité optimale d'un lanceur (et l'étude trouve deux optima, à 28 tonnes et 70 tonnes).
Ici, il s'agit d'une charge fractionnable, de faible valeur, dont la perte n'est pas aussi coûteuse que s'il s'agissait d'un satellite ou d'un segment de vaisseau.
On peut se dire aussi que la multiplication des lancements est favorable aux optimisations industrielles, retours d'expériences, etc.

[el_slapper]

(.../...)On peut se dire aussi que la multiplication des lancements est favorable aux optimisations industrielles, retours d'expériences, etc.

C'est en gros la stratégie SpaceX : multiplier les lancements pour diviser leur cout. Est-ce viable? Pour l'automobile, ça marche. Pour des très gros systèmes, je reste dubitatif. L'exemple des Porte-avions de classe Casablanca(50 porte-avions produits en série en moins de 18 mois lors de la 2nde guerre mondiale) est mitigé : ils sont sortis comme des petits pains, mais étaient un casse-tête à la maintenance, et aucun n'a survécu à la grande révision des 5 ans(pas grave, la guerre était finie).

Mais l'exemple de l'A380 ne me parait pas excellent non plus : l'avion n'est pas mis à la poubelle à son premier aterrissage. Les lanceurs, eux, sont jetables. SpaceX rêve de briser cet état de fait, mais en est encore loin, et tous les autres ont abandonné suite à l'expérience navette.

En d'autres termes, aucune comparaison n'est raison, dans ce cas précis. Aucune autre industrie "jetable" n'est à ce niveau de taille et de complexité. Le spatial a ses propres règles, et certaines sont encore à découvrir. Je n'ai pas la réponse à la question(petit ou grand). Par contre, j'ai un doute sur la capacité des réservoirs en orbite à ne pas fuir(peut-être ai-je tort).

[Kostya]

...Aucune autre industrie "jetable" n'est à ce niveau de taille et de complexité. Le spatial a ses propres règles, et certaines sont encore à découvrir. Je n'ai pas la réponse à la question(petit ou grand). Par contre, j'ai un doute sur la capacité des réservoirs en orbite à ne pas fuir(peut-être ai-je tort).

La seule industrie à utiliser autant le jetable, c'est celle de l'hygiène et là aussi, on utilise souvent du jetable pour éviter les fuites justement. Blague à part, on ne recycle pas parce que pour le moment, l'expérience (certes limitée à la navette) prouve que cela coûte plus cher que de jeter. Néanmoins, lorsque le coût à long terme du jetable va commencer à se faire sentir (et la problématique des débris en orbite semble pointer le bout de son nez) il est plus que probable que la balance recommencera à pencher en faveur du réutilisable même s'il est plus cher à court terme.

[Giwa]

Difficile sur un tel sujet de ne tenir compte que des problèmes technologiques et du coût !
On ne peut occulter la politique :
Si on opte pour les dépôts, on est plus ouvert à la coopération internationale au contraire de celui des lanceurs lourds géants où je ne vois que de puissances spatiales pour cette option : les USA et la Chine avec alors comme but de faire cavaliers seuls pour garder une maitrise totale sur la conquête spatiale.

[lambda0]

Tiens, un nouveau lobby, le TPIS (Tea Party In Space), s'exprime sur le sujet, et soutient cette étude, accusant même la NASA d'avoir essayé de l'enterrer.
Cette étude commencerait-elle à faire des vagues ?

http://www.thespacereview.com/article/1955/1
Bon, évidemment, c'est un peu orienté politiquement.