Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune

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Bonjour

Je m'amuse à imaginer un projet européen de construction de base lunaire dans un futur proche. Je sais, je sais, l'Europe n'a pas de sous, manque d'ambition,... mais je m'en fous, c'est pas drôle d'être trop réaliste sur ce point-là 👅. Tenez, on peut même imaginer que c'est un projet français :shock:

Ca commencerait par une longue phase 100% robotique, avec envoi de dizaines de petits robots polyvalents et de machines spécialisées diverses, toutes 100% téléopérées depuis la terre. En gros, depuis la terre, on explore, on fore, on creuse, on extrait des matières, on essaye de développer sur place une petite industrie minière, chimique, métallurgique,... notamment pour construire dans le futur avec un maximum de matériaux disponibles sur place vu le prix du kilo importé, mais bon, je passe sur les détails (pour l'instant ;) ).

Dans ce projet, comme c'est européen voir français, le budget est forcément trèèèès limité, et comme on ne veut pas attendre x decennies, il n'est pas question de développer un nouveau lanceur pour envoyer tout ça sur la lune. Pas question non plus de faire un cadeau à SpaceX ou à d'autres. Il faut envoyer un maximum de charge utile avec des Ariane 5. On va dire la future version ME, avec par exemple 1 lancement par an pendant 5 à 10 ans.

La page wikipedia d'Ariane 5 (voir http://fr.wikipedia.org/wiki/Ariane_5#Les_caract.C3.A9ristiques_de_la_version_ME_.28Midlife_Evolution.29 ) annonce 10,2t en injection lunaire, 7.45t en orbite lunaire, pour au final 3.7t au sol à l'équateur dont 1.8 utile , et 1.85t dont 0.9t utile aux pôles. La source pour ces chiffres proviennent de la page 23 du pdf http://www.amgroupes.fr/admin/compte_rendus/252_compte_rendu.pdf . J'ai pas trouvé d'autres sources sur ce point précis, et je suis bien incapable de faire moi-même ce type de calculs.

D'où plein de questions, en espérant que cela intéresse certains d'entre vous :

1 : Pourquoi 2 fois moins de charge utile aux pôles qu'à l'équateur ? Ca ne peut pas être à cause de la rotation de la Lune. J'ai lu que c'était une histoire d'alignement des orbites équatoriales entre la terre et la lune, mais je ne comprends pas pourquoi :scratch:. (C'est ennuyeux car les pôles ont l'air pas mal pour l'eau et l’énergie solaire 100% du temps)

2 : Ces données de charge utile sont-il réalistes ? optimistes ? pessimistes? Avez-vous d'autres sources ?

3 : Pour aller sur la lune, faut-il obligatoirement un 4eme étage injecté par le 3eme à la manière des satellites en GEO ? Un 3 étage d'Ariane 5 Vinci avec plus de carburant pourrait-il aller directement sur une orbite lunaire avec plus de charge utile ?

4 : Une ariane 5 avec 4 EAP, ça augmenterait la charge utile de combien avec quelles complications et quel coût ?

5 : Quelles autres solutions avec un coût raisonnable pour envoyer un maximum de charge utile sur la lune sur la base technique d'une ariane 5 ?

Bref, si vous aviez par exemple un budget de 1500 Millions d'€ 🎅 sur 5 ans juste pour déposer délicatement sur la surface de la lune un maximum de matériel, quelle masse livrez-vous, et comment procédez-vous ?
Carlito
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Je laisse aux spécialistes .... le soin de répondre aux questions que Carlito dit se poser uniquement pour le fun.
[mode marché interplanétarisé] ON
Quelles autres solutions avec un coût raisonnable pour envoyer un maximum de charge utile sur la lune sur la base technique d'une ariane 5 ?
Je pense qu'il a en fait en tête de booster à coup d'Ariane 5 ME, la livraison du Baaujolais nouveau. Si le marché japonais stagne .... il faut résolument s'attaquer au marché sélène bravo
[mode marché interplanétarisé] OFF
montmein69
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A mon avis il ne faut pas chercher à augmenter la puissance d'A5.

A5 est suffisamment puissante pour envoyer des petits robots rovers ou même un robot bipède....avec une bouteille de Beaujolais pour la pub...
St Just
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Je n'ai pas assez de connaissances sur le sujet pour répondre aux autres questions mais j'ai appris sur ce forum il y a quelques années la réponse à la 1ère :
@Carlito a écrit:1 : Pourquoi 2 fois moins de charge utile aux pôles qu'à l'équateur ? Ca ne peut pas être à cause de la rotation de la Lune. J'ai lu que c'était une histoire d'alignement des orbites équatoriales entre la terre et la lune, mais je ne comprends pas pourquoi :scratch:. (C'est ennuyeux car les pôles ont l'air pas mal pour l'eau et l’énergie solaire 100% du temps)

L'équateur lunaire est peu éloigné du plan de l'orbite de la Lune autour de la Terre. Du coup, se satelliser au niveau de l'équateur (avant de s'y poser) ne demande pas de changement de plan orbital. Au contraire, pour atteindre les pôles, il faut un changement d'inclinaison de l'orbite de presque 90°. Or ces changements de plans orbitaux sont très énergivores. Donc plus on veut atteindre les hautes latitudes lunaires, plus il faut incliner fortement l'orbite initiale et plus il faut prévoir de carburant pour les moteurs chargés de cette correction, ce qui se fait au détriment de la charge utile.

Voilà ce que j'ai compris. Mais s'il y a de bonnes âmes pour corriger/compléter mon explication, je suis preneur ! Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune Sage
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@Carlito a écrit:

1 : Pourquoi 2 fois moins de charge utile aux pôles qu'à l'équateur ? Ca ne peut pas être à cause de la rotation de la Lune. J'ai lu que c'était une histoire d'alignement des orbites équatoriales entre la terre et la lune, mais je ne comprends pas pourquoi :scratch:. (C'est ennuyeux car les pôles ont l'air pas mal pour l'eau et l’énergie solaire 100% du temps)

C'est un peu compliqué. Il faut savoir que la Lune se déplace à environ 1 km/s. Lorsqu'on se satellise sur l'équateur (comme les missions Apollo), on arrive "en passant devant la Lune sur sa trajectoire" et on se laisse capturer. Pour l'orbite polaire, il faut à la fois la vitesse de satellisation, mais également la vitesse transversale (par rapport au vaisseau) de déplacement de la Lune.

@Carlito a écrit:
2 : Ces données de charge utile sont-il réalistes ? optimistes ? pessimistes? Avez-vous d'autres sources ?

Ariane V est environ 5 fois moins puissante que Saturn V. Elle dépose sur la Lune environ 5 fois moins de masse. Le Module Lunaire pesait 15 T, donc Ariane 5 dépose 3 T.

@Carlito a écrit:
3 : Pour aller sur la lune, faut-il obligatoirement un 4eme étage injecté par le 3eme à la manière des satellites en GEO ? Un 3 étage d'Ariane 5 Vinci avec plus de carburant pourrait-il aller directement sur une orbite lunaire avec plus de charge utile ?
4 : Une ariane 5 avec 4 EAP, ça augmenterait la charge utile de combien avec quelles complications et quel coût ?

Il faut utiliser les équations de Tsiolkowski (pas très marrantes). De façon très très approximative :

Les EAP pèsent 240 T et une ISP de 275 s. L'EPC pèse 220T et une ISP de 431s.
Masse totale est d'environ 700T d'EAP+EPC, + 15 T ESC + 25 T charge utile LEO = 740 T
Le fonctionnement simplifié est : EAP jusqu'à 2000 m/s, EPC jusqu'à 6000 m/s, puis ESC jusqu'à 9000 m/s.

En doublant les EAP, l'ensemble EAP ferait alors 960 T.
Pour atteindre 2000 m/s avec leur poussée, on peut mettre 500T d'EPC + ESC + CU.
Avec un EPC normal de 220T, (et donc 280T pour ESC + CU) on atteint péniblement 4000 m/s (+2000m/s).
C'est l'ESC qui va devoir finir le travail. Avec 280T au total, on réparti 50T de CU et 230 T d'ESC, ce qui permet de rattraper les 6000 m/s restant.

On pourrait donc théoriquement doubler la charge en orbite, moyennant un nouvel ESC de 230T (au lieu de 15T) qui ne serait qu'un second EPC finalement.
La fusée n'aurait plus du tout la même silhouette. En gros, elle serait deux fois plus haute.

On pourrait alors déposer 6T sur la Lune (Tout ça pour ça).

@Carlito a écrit:
5 : Quelles autres solutions avec un coût raisonnable pour envoyer un maximum de charge utile sur la lune sur la base technique d'une ariane 5 ?

On pourrait faire un faisceau d'Ariane 5, avec 4 EPC, et 8 EAP, etc. Ca permettrait de satelliser 100 T d'un coup, comme Saturn V.

@Carlito a écrit:
Bref, si vous aviez par exemple un budget de 1500 Millions d'€ 🎅 sur 5 ans juste pour déposer délicatement sur la surface de la lune un maximum de matériel, quelle masse livrez-vous, et comment procédez-vous ?

Il ne servirait à rien de dépenser beaucoup dans plein de lancements de plein de robots : il me semblerait préférable d'envoyer un ou deux gros caterpillar lunaires télécommandés, aptes à se déplacer sur tout la surface sélène à une vitesse raisonnable.
Il pourrait rejoindre les pôles, la face cachée, creuser des trous et des tranchées, etc.
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@Carlito a écrit:
Je m'amuse à imaginer un projet européen de construction de base lunaire dans un futur proche. Je sais, je sais, l'Europe n'a pas de sous, manque d'ambition,... mais je m'en fous, c'est pas drôle d'être trop réaliste sur ce point-là 👅. Tenez, on peut même imaginer que c'est un projet français :shock:
On peut rêver de caresser le coq gaulois dans le sens des plumes 🤡 , mais on est alors clairement dans le rêve éveillé ou un peu trop arrosé :drunken: . Envisager un projet européen ... c'est un peu plus crédible puisque certains pays ont des "envies lunaires" (l'Allemagne notamment qui avait un projet, qui a été repoussé lors de la dernière ministérielle de l'ESA)


Ca commencerait par une longue phase 100% robotique, avec envoi de dizaines de petits robots polyvalents et de machines spécialisées diverses, toutes 100% téléopérées depuis la terre. En gros, depuis la terre, on explore, on fore, on creuse, on extrait des matières, on essaye de développer sur place une petite industrie minière, chimique, métallurgique,... notamment pour construire dans le futur avec un maximum de matériaux disponibles sur place vu le prix du kilo importé, mais bon, je passe sur les détails (pour l'instant ;) )
Aux premiers engins (à concevoir et fabriquer) ... pour "explorer, forer, creuser, extraire",
il faudrait rajouter (à inventer, concevoir, fabriquer) des usines ISRU pour traiter chimiquement le minerai (donc il faut aussi prévoir de préparer tous les composés chimiques nécessaires à ces réactions chimiques) puis purifier le métal en éliminant les impuretés et enfin couler des lingots.
Tout cela en télécommandant (et au minimum surveillant) depuis la Terre tout ce matériel robotique autonome ou semi-autonome ... donc probablement nécessité d'un système de satellites sélènes pour assurer une permanence des communications (disons 3 à 120° ?)
Bref ... je me demande si dans tout ce programme -fort ambitieux le coût des tirs de fusée sera la plus grosse partie de la note à régler ?
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Une étude d'Ariane 5 lunaire. 30 tonnes vers la Lune!!

De mémoire, dessin paru dans un Ciel et Espace (il y a longtemps 🤡)

[img]Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune Ariane10[/img]
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St Just a écrit:A5 est suffisamment puissante pour envoyer des petits robots rovers ou même un robot bipède
@Akwa a écrit:Il ne servirait à rien de dépenser beaucoup dans plein de lancements de plein de robots : il me semblerait préférable d'envoyer un ou deux gros caterpillar lunaires télécommandés, aptes à se déplacer sur tout la surface sélène à une vitesse raisonnable.
J'imagine plutôt x robots de petit gabarit (<100kg), identiques, constitués de modules standards pouvant être remplacés sur place en cas de défaillance. Ces robots seraient très polyvalents au lieu d'être performants dans une tâche précise, ils utiliseraient des outils amovibles et des machines pour se spécialiser dans une tâche, comme nous en gros. C'est une autre approche qui me paraît plus efficace car on peut avoir plein de téléopérateurs faisant x choses en même temps, et l'ensemble est beaucoup plus tolérant aux pannes et aux erreurs humaines ( et donc moins cher).

@Akwa a écrit:Ariane V est environ 5 fois moins puissante que Saturn V. Elle dépose sur la Lune environ 5 fois moins de masse. Le Module Lunaire pesait 15 T, donc Ariane 5 dépose 3 T..
Justement, j'avais aussi fait cette comparaison. 15t sur la lune oui, mais aussi 30t en orbite pour retourner sur terre, même si une partie du carburant a été consommé pour ralentir et se mettre en orbite autour de la lune. Pour un aller simple, Saturn V aurait sans doute pu faire au moins 25t au sol. Donc 120t en LEO, 45t en TLI, 25t au sol. C'est un meilleur ratio que ce qui est annoncé pour Ariane 5. Pourtant, 50 ans plus tard, on devrait faire mieux non ? Les lois de la physique n'ont pas changé, mais on doit bien être un peu meilleurs sur l'efficacité des moteurs, le poids des réservoirs,...
Je suppose que c'est parce que Saturn V a été conçu spécifiquement pour aller sur la lune, d'où d'ailleurs ma question sur la possibilité de faire de petites modifications améliorant significativement les perfs d'Ariane V dans ce type de missions. Peut-on par exemple imaginer un ESC Vinci avec simplement de plus gros réservoirs, capable de faire l'équivalent du 3ème étage de la Saturne V (TLI au lieu de GTO) ?

@Akwa a écrit:On pourrait faire un faisceau d'Ariane 5, avec 4 EPC, et 8 EAP, etc. Ca permettrait de satelliser 100 T d'un coup, comme Saturn V.
Hum, ça couterait au minimum 4 fois plus cher (et en réalité bien plus) pour seulement 4 fois plus de charge utile, et tout est perdu si ça foire... pas cool ça.

@montmein69 a écrit:Bref ... je me demande si dans tout ce programme -fort ambitieux le coût des tirs de fusée sera la plus grosse partie de la note à régler ?
En effet, le coût des engins à déposer sur la lune et des opérations de téléopération est élevé. D'où la recherche d'une solution de transport offrant le meilleur rapport charge utile/prix.

@Lunarjojo a écrit:Une étude d'Ariane 5 lunaire. 30 tonnes vers la Lune!!
Hehe, elle me plaît bien cette version, mais t'es sur que c'est une Ariane 5 ça ? L'EPC est massif !
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@Carlito a écrit:
J'imagine plutôt x robots de petit gabarit (<100kg), identiques, constitués de modules standards pouvant être remplacés sur place en cas de défaillance. Ces robots seraient très polyvalents au lieu d'être performants dans une tâche précise, ils utiliseraient des outils amovibles et des machines pour se spécialiser dans une tâche, comme nous en gros. C'est une autre approche qui me paraît plus efficace car on peut avoir plein de téléopérateurs faisant x choses en même temps, et l'ensemble est beaucoup plus tolérant aux pannes et aux erreurs humaines ( et donc moins cher).

C'est la main d’œuvre qui coûte cher, pas le matériel. Plus t'as de robots, plus ça nécessite d'ingénieurs et d'ouvriers pour les fabriquer, plus ça nécessite de lancements, plus ça nécessite de personnel pour les guider, etc. et plus ça coûte cher.

Ensuite, petit = fragile et peu performant. Sur la Lune, un petit robot aura une petite batterie, une petite autonomie, et ne passera peut être pas même pas le cap des 15 jours de nuit Lunaire.

Prend un engin de 30T, avec un générateur nucléaire, doté d'une lame, d'une pelle, d'un foret, d'un four, d'un labo embarqué, etc. et tu pourras en faire des travaux, bien plus qu'avec ton armée de voitures télécommandées.
Et avec un seul opérateur.
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@spacedreamer a écrit:L'équateur lunaire est peu éloigné du plan de l'orbite de la Lune autour de la Terre. Du coup, se satelliser au niveau de l'équateur (avant de s'y poser) ne demande pas de changement de plan orbital. Au contraire, pour atteindre les pôles, il faut un changement d'inclinaison de l'orbite de presque 90°. Or ces changements de plans orbitaux sont très énergivores. Donc plus on veut atteindre les hautes latitudes lunaires, plus il faut incliner fortement l'orbite initiale et plus il faut prévoir de carburant pour les moteurs chargés de cette correction, ce qui se fait au détriment de la charge utile.
C'est sur qu'un tel changement de plan orbital doit consommer pas mal de carburant. Mais il doit être possible de satelliser un objet directement sur une orbite polaire (voir par exemple la trajectoire de Lunar Prospector sur http://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_Prospector )

@Akwa a écrit:C'est un peu compliqué. Il faut savoir que la Lune se déplace à environ 1 km/s. Lorsqu'on se satellise sur l'équateur (comme les missions Apollo), on arrive "en passant devant la Lune sur sa trajectoire" et on se laisse capturer. Pour l'orbite polaire, il faut à la fois la vitesse de satellisation, mais également la vitesse transversale (par rapport au vaisseau) de déplacement de la Lune.
C'est compliqué en effet. Si je comprends bien, il y a besoin de faire une grosse correction de trajectoire en plus du ralentissement pour se mettre sur la bonne orbite.
Je vais peut-être dire une énormité mais n'est-il pas possible de se poser directement sur le pôle, sans se mettre sur une orbite stable ? Il existe forcément une trajectoire, avec un angle et une vitesse ajustée précisément à l'injection et pendant le trajet terre-lune, permettant d’atterrir directement à un point précis de la surface, avec juste une très forte décélération à la fin. Quand on voit la trajectoire super exotique d'une sonde comme Smart-1, je me dis que ça doit être possible.

@Akwa a écrit:C'est la main d’œuvre qui coûte cher, pas le matériel. Plus t'as de robots, plus ça nécessite d'ingénieurs et d'ouvriers pour les fabriquer, plus ça nécessite de lancements, plus ça nécessite de personnel pour les guider, etc. et plus ça coûte cher.
Ensuite, petit = fragile et peu performant. Sur la Lune, un petit robot aura une petite batterie, une petite autonomie, et ne passera peut être pas même pas le cap des 15 jours de nuit Lunaire.
Prend un engin de 30T, avec un générateur nucléaire, doté d'une lame, d'une pelle, d'un foret, d'un four, d'un labo embarqué, etc. et tu pourras en faire des travaux, bien plus qu'avec ton armée de voitures télécommandées.
Et avec un seul opérateur.
30t ? Bigre, il va falloir plus qu'une Saturn V pour poser un engin pareil. Rien que pour 10 tonnes, il faut concevoir un lanceur équivalent donc c'est mal barré niveau budget.
Avec les lanceurs actuels, on ne peut pas faire beaucoup plus qu'un gros Curiosity. Allez, disons un gros engin de 3t, contre 15 robots de 100kg et 1500kg de matériels divers autour.

Le gros engin de 3t n'a pas le droit d'avoir le moindre dysfonctionnement. Tout doit être super-performant, chaque organe doit être testé et vérifié 100 fois, avec des systèmes de secours, ce qui coûte très cher, sans être certain à 100% qu'il n'y aura pas une panne critique. Pendant l'utilisation, pas le droit à l'erreur, chaque ordre sera préparé à l'avance, vérifié, validé, puis exécuté puis contrôlé avant de passer à l'action suivante, donc bof niveau efficacité. Pour le nombre d'opérateurs, il suffit de voir combien de gens sont impliqué au quotidien par les opérations de curiosity : des centaines ! Et au final, l'engin ne peut physiquement être qu'à 1 seul endroit à un instant t.

La solution avec des petits robots ne coutera certainement pas plus cher en conception, et je ne vois pas pourquoi ça couterait beaucoup plus en fabrication. Pour l'autonomie, il y a moins de batterie mais moins de masse à bouger donc c'est pareil (surtout qu'ils ne se balladent pas avec tout les outils de la mission, juste un ou deux) . Côté générateur nucléaire, les RTG sont des systèmes relativement simples sur le principe, ils peuvent être beaucoup plus petits au besoin (au pire, cela fait partie du matériel qui accompagne les robots). Si les robots sont solaires, il peuvent se mettre en veille pendant la nuit lunaire et reprendre les activités ensuite. Tu as 10 fois plus d'opérateurs, mais 10 fois moins contrôleurs derrière vu qu'aucune erreur n'est critique, et tu fait beaucoup plus de choses en même temps et à des endroits différents.
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@Carlito a écrit:
Le gros engin de 3t n'a pas le droit d'avoir le moindre dysfonctionnement. Tout doit être super-performant, chaque organe doit être testé et vérifié 100 fois, avec des systèmes de secours, ce qui coûte très cher, sans être certain à 100% qu'il n'y aura pas une panne critique. Pendant l'utilisation, pas le droit à l'erreur, chaque ordre sera préparé à l'avance, vérifié, validé, puis exécuté puis contrôlé avant de passer à l'action suivante, donc bof niveau efficacité. Pour le nombre d'opérateurs, il suffit de voir combien de gens sont impliqué au quotidien par les opérations de curiosity : des centaines ! Et au final, l'engin ne peut physiquement être qu'à 1 seul endroit à un instant t.

J'ai dit 30T au hasard. Mettons une pelleteuse à chenilles de 10T et voilà.

Plus c'est miniaturisé, plus c'est fragile. Essaye de faire des chantiers avec une pelleteuse miniature. Plus c'est gros, plus c'est robuste.

De surcroit, sur un gros engin, tu peux facilement redonder (ou tripler).
Par ailleurs, un gros engin peut aller plus vite, sans risques (le moindre cratère n'est plus un obstacle).
Par sa taille, il peut embarquer d'encombrantes ou lourdes expériences, qui nécessitent beaucoup d'énergie.
Il peut creuser plus loin, avec moins de difficulté.

Enfin, libre à toi de penser qu'on peut faire mieux et moins cher avec plusieurs petits engins, plutôt qu'avec un seul gros.
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@Akwa a écrit:
Enfin, libre à toi de penser qu'on peut faire mieux et moins cher avec plusieurs petits engins, plutôt qu'avec un seul gros.


Tout dépend de quelle phase de l'exploration/exploitation on est en train de parler.

1) S'l s'agit de prospecter, faire des prélévements/analyses pour repérer des sites où un "gisement" serait exploitable ... alors l'armada de petits engins à toute sa place.
On peut envisager une base fixe avec des moyens énergétiques (RTG et panneaux solaires) conséquents et un outillage assez costaud (broyage, analyses diverses) et 5 à 10 mini-rovers préleveurs d'échantillons qui rayonnent autour de la base. Ils reviennent à la base rapporter leur "cueillette d'échantillon", ils y trouvent aussi une station-service pour entretien/réparation. La perte d'un mini-rover ne remet pas en cause la mission.
Ce type d'ensemble peut-être multiplié et déposé dans plusieurs endroits estimés prometteurs. (à voir le tonnage d'une telle "unité d'exploration de base" et comment un étage en orbite pourrait en déposer au moins deux, à des endroits différents)

2) Si on passe à de l'exploitation, avec des usines ISRU pour préparer tous les ingrédients, et d'autres pour traiter le minerai .... on doit avoir des systèmes qui extraient, transportent, broient, traitent, etc ..... des centaines de kg voire des tonnes de minerai ... donc on doit passer à une taille "engin de chantier" donc du costaud (mais pas forcément le scrapper géant d'Akwa :scratch: )

Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune Image210 Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune Image110 Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune Camion10

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Si on utilisait un système de propulsion électrique comme pour Smart 1, quelle charge utile serait envoyée sur la Lune par Ariane 5? Même si cela nécessite plus de temps pour arriver on devrait gagner en tonnage. La propulsion électrique peut être utilisée à la fois pour le transfert et la satellisation.
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@Carlito a écrit:
@Lunarjojo a écrit:Une étude d'Ariane 5 lunaire. 30 tonnes vers la Lune!!
Hehe, elle me plaît bien cette version, mais t'es sur que c'est une Ariane 5 ça ? L'EPC est massif !

Ma probité étant remise en question 🤡 🤡, je me suis donc livré à la recherche de mes sources. Mes documents représentant quelques dizaines de classeurs, merci, mon cher Carlito, de m'avoir fait perdre quelques heures cet après-midi Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune 45200 Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune 45200

La photo provenait d'un article paru dans Ciel et Espace de juin 1994, intitulé "Lune, le retour en douceur"
Voici la page de la photo et le texte l'accompagnant:

[img]Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune Ariane11[/img]

[img]Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune Ariane12[/img]

J'avais parlé de 30 tonnes vers la Lune, il s'agissait de 35.

Cordialement
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@Lunarjojo a écrit:
Ma probité étant remise en question 🤡 🤡, je me suis donc livré à la recherche de mes sources. Mes documents représentant quelques dizaines de classeurs, merci, mon cher Carlito, de m'avoir fait perdre quelques heures cet après-midi Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune 45200 Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune 45200

Ouf, il existe donc d'autres fous comme moi qui se prêtent à ce genre d'activité que d'aucuns qualifieraient de contre-productive. 🤡

D'ailleurs j'ai le même document !
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@montmein69 a écrit:
Tout dépend de quelle phase de l'exploration/exploitation on est en train de parler.

Toutes les phases, de mon point de vue.

La topographie lunaire est parfaitement connue maintenant. Des petits robots n'auraient rien à nous apprendre : ils seraient limités à un tout petit rayon, incapables de forer bien profond, incapables d'avoir un point de vue "haut", incapables d'aller vite et loin, etc.
Sans compter la fragilité intrinsèque à un véhicule miniaturisé.

Je persiste à penser qu'un gros véhicule vaut mieux (et coûte bien moins cher) que plusieurs petits.

D'ailleurs, je ne suis pas le seul à le penser : qu'as t'on envoyé sur Mars récement ? Pleins de petits robots, ou un gros robot d'une tonne ?
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@chrisjx2011 a écrit:Si on utilisait un système de propulsion électrique comme pour Smart 1, quelle charge utile serait envoyée sur la Lune par Ariane 5? Même si cela nécessite plus de temps pour arriver on devrait gagner en tonnage. La propulsion électrique peut être utilisée à la fois pour le transfert et la satellisation.
Il y aurait probablement un gain en charge utile mais :
- Pour un engin de 5 à 10t, il faudrait des dizaines de moteurs ioniques, et un grand nombre de panneaux solaires pour les alimenter
- le long séjour dans l'espace et en particulier dans la ceinture de Van Allen doit probablement imposer plus de protections
- il faut forcément des moteurs classique pour atterrir en plus des ioniques, alors qu'on peut peut-être imaginer avoir seulement les classiques pour le trajet et l'atterrissage.
Le gain en charge utile pourrait être assez faible au final, pour une solution technique coûtant plus cher et avec un temps de trajet en années au lieu de jours.

@Lunarjojo a écrit:Ma probité étant remise en question 🤡 🤡,
je me suis donc livré à la recherche de mes sources. Mes documents
représentant quelques dizaines de classeurs, merci, mon cher Carlito, de
m'avoir fait perdre quelques heures cet après-midi Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune 45200 Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune 45200.

Milles excuses et remerciements Lunarjojo :cheers:
C'est donc une Ariane L (c'est marqué dessus, on le voit mieux avec tes nouveaux scans), un lanceur super lourd nouveau mais construit avec des briques de Ariane 5. Le genre d'engin presque aussi fort qu'une Saturn V, qui pourrait envoyer des européens sur la lune voir ailleurs. Pour des robots en revanche, ça va être beaucoup trop cher.
Carlito
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Pour l'atterrissage il faut de toute façon des moteurs classiques. Et la traversée plusieurs fois des ceintures de Van Allen implique de protéger des radiations la charge utile.

Par contre pour le transfert et la satellisation, de nouveaux moteurs ioniques de 20 kw ont été testés aux Etats Unis et en France. Les panneaux solaires des gros satellites de communication font plus de 15 kw. Compte tenu de la faible consommation on peut imaginer un "transport" qui prend les charges en orbite basse et les délivre en orbite lunaire. Par contre je manque de données chiffrées sur le sujet. Si on prend SMART 1 comme référence, il pesait 336 kg dont 82 kg de carburant (Xenon). La puissance électrique de ses panneaux solaires était d'environ 1100W. Il a consommé environ 57 kg de carburant pour un voyage d'une durée de 16 mois plus 15 kg pour atteindre son orbite.

En extrapolant, avec tout le manque de rigueur que cela implique mais pour se donner une idée, Ariane 5 ME doit pouvoir satelliser en orbite basse environ 23,5 tonnes soit 70 SMART 1. Pour une consommation de 70 * 72 = 5 040 kg, on doit satelliser autour de la lune une charge de 18,5 tonnes soit 2,5 fois plus. Maintenant il faut retirer le poids des moteurs, des panneaux solaires (ou du RTG) et de l'infrastructure. Le transport pouvant être réutilisé (si on veut diminuer les coûts) il faut également prévoir le poids de xénon nécessaire pour le retour. Je pense que cela vaut le coup de creuser la solution.
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chrisjx2011

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Ce type de système est régulièrement étudié et proposé, avec des moteurs divers (HET, ionique à grille, Vasimr, etc.), et on arrive à un gain de 1.5 à 2 pour la charge utile à l'arrivée (variable suivant les compromis adoptés entre Isp/puissance/temps de vol, etc.)
Le surcoût initial est aussi amorti par la réutilisation.
Il y a une étude en cours en Russie pour un convoyeur ("tug"), mais avec une centrale électrique nucléaire.
lambda0
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@Carlito a écrit: Milles excuses et remerciements Lunarjojo :cheers:
C'est donc une Ariane L (c'est marqué dessus, on le voit mieux avec tes nouveaux scans), un lanceur super lourd nouveau mais construit avec des briques de Ariane 5. Le genre d'engin presque aussi fort qu'une Saturn V, qui pourrait envoyer des européens sur la lune voir ailleurs. Pour des robots en revanche, ça va être beaucoup trop cher.

C'était une plaisanterie, évidement: mes dossiers sont assez bien rangés 🤡

Ariane L = Ariane lunaire. Hélas, ce n'était qu'un projet sans lendemain, comme tant d'autres

Ouf, il existe donc d'autres fous comme moi qui se prêtent à ce genre d'activité que d'aucuns qualifieraient de contre-productive. 🤡

Contre-productive? Ils sont gentils avec toi Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune Blbl

Cordialement
Lunarjojo
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Quelques urls intéressants -bien qu'un peu anciens- à lire sur ce sujet:

Le site de l'ESA sur "Space Exploration Strategy":
http://www.esa.int/SPECIALS/Space_Exploration_Strategy/SEMQ6S0SAKF_0.html
Il y a en particulier des documents sur l'exploration robotique lunaire, puis l'exploration humaine (tout ça date de 2008 - début 2009), dont celui ci (synthèse), que j'avais d'ailleurs téléchargé à l'époque:
http://esamultimedia.esa.int/docs/exploration/IntlExplorationArchitectures/IntegratedArchReview/Exploration_architecture_Study_Draft_v9web_version.pdf
ou encore celui là:
http://esamultimedia.esa.int/docs/exploration/ReferenceArchitecture/Final%20ReviewJan09/04_Human_moon_mission_version9esa120109.pdf

On était encore optimiste à cette époque...
scorpio711
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Merci pour ces documents scorpio711, je ne les connaissais pas.

La description du "A5 cargo lander" est très intéressante, et les pdfs confirment les 1.7t de charge utile sur la lune pour une Ariane 5 ME. Si j'ai bien compris, le 3eme étage d'Ariane 5 injecte directement en LTO le cargo lander de 9.7t (dont 6t de propergol), qui utilise ensuite le même moteur de 12kN pour se placer en orbite lunaire puis alunir. C'est plutôt pas mal !

L'Ariane 5 avec 6 boosters et 2 vinci capable de mettre 50t en LEO ( et donc environ 4t sur la lune) est aussi intéressante, mais 2 lancements d'Ariane 5 ME doivent couter moins cher.
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@Akwa a écrit:
@montmein69 a écrit:
Tout dépend de quelle phase de l'exploration/exploitation on est en train de parler.

Toutes les phases, de mon point de vue.

La topographie lunaire est parfaitement connue maintenant. Des petits robots n'auraient rien à nous apprendre : ils seraient limités à un tout petit rayon, incapables de forer bien profond, incapables d'avoir un point de vue "haut", incapables d'aller vite et loin, etc.

Tu as visiblement une méconnaissance complète de ce qu'est une exploitation minière.
Observer et cartographier la Lune permet de sélectionner probablement des zones ... que ce soit pour l'accessibilité en surface, et une "évaluation grossière" de ce qui se trouve dessous (avec de l'imagerie radar). Mais c'est bien insuffisant pour sélectionner la zone précise où la concentration de l'élément est suffisante pour exploiter son minerai.
Il faudra donc compléter les infos partielles prises par les orbiteurs, par de multiples sondages, analyses etc ... sur de vastes zones pourtant pré-sélectionnées comme potentiellement intéressantes. D'où ma distinction d'une phase initiale (voir mon post) où il faudra multiplier des engins de "petite taille" (tout cela restant relatif ... ce ne seront pas des Dinky toys :megalol: )
Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune Dinky-10
Avec un seul engin ... fut-il très gros ... bonjour l'exploit de faire ce repérage précis (carottages, analyses de concentration, ...) sur une zone très étendue.
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Des maquettes des variantes d'Ariane 5 "lunaires" évoquées plus haut.

Utilisation d'Ariane 5 pour livrer du matériel sur la lune Img88310

photo publiée dans un magazine allemand en 1993.
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