Lanceurs suborbitaux

[Giwa]

Que penseriez-vous d'ouvrir un sujet sur les lanceurs suborbitaux qui sont revenus d'actualité suite aux projets privés de tourisme spatial?
En effet le domaine du suborbital peut être une pépinière d'innovations puisqu'il n' y a pas la contrainte d'atteindre d'emblée la vitesse de satellisation. Il est alors possible de progresser par petites étapes et atteindre des apogées de plus en plus hautes...même si le périgée virtuel ( il vaut mieux qu'il ne devienne pas réel :affraid: ) se trouve au sous-sol !
A force de gagner en apogée, les touristes suborbitaux pourraient se retrouver plus haut que ceux d'un vol orbital bas ( LEO ) en utilisant des lanceurs moins puissants. Bien sûr le vol durerait moins longtemps, mais voir la Terre de 1000km au lieu de 400km, çà éloignerait l'horizon et élargirait le panorama. Donc de fortes sensations surtout avec la chute vertigineuse qui suivrait.
Sans doute qu'après presque 1000km de chute libre ,il faudrait envisager un bouclier thermique pour le retour, mais quant-même mois conséquent que celui d'un retour de LEO . Je fais appel à nos thermodynamiciens pour le calcul de l’échauffement de la capsule au retour.:hot:
Cordialement,:)
Giwa

[Proteus]

Sans doute qu'après presque 1000km de chute libre ,il faudrait envisager un bouclier thermique pour le retour, mais quant-même mois conséquent que celui d'un retour de LEO .

Pour une chute libre de 1000km, le problème ne sera pas l'echauffement. En revanche, dans le cas d'une capsule descendant verticalement, la décélération est brutale : 50g.
Deja, en revenant de seulement 180km d'altitude, Shepard et Grissom avaient subi environ 10g lors de la descente.

Pour éviter cela, il faudrait peut-être un appareil ailé faisant un vol plané aussi long que possible. Mais dans ce cas, l'échauffement serait à nouveau un problème : on s'oriente donc vers une sorte de "lifting body" avec une certaine portance et un bouclier thermique.
Mais même dans ce cas, la décélération risque d'être trop forte.

[Proteus]

Bon, j'ai dit n'importe quoi une fois de plus.
Le design de type corps portant (lifting body) est utile seulement si la rentrée dans l'atmosphère se fait avec un angle faible, par exemple pour une désorbitation. Dans ce cas, c'est un trade-off favorable : un lifting body augmente modérément la quantité de chaleur absorbée pendant la rentrée, mais diminue fortement la décélération encaissée par l'équipage (et la structure).
En revanche, pour une rentrée avec un angle important (à la verticale ou presque), c'est tout l'inverse : un lifting body tentant de se "redresser" lors de la rentrée augmente fortement la décélération, et n'a presque pas d'effet sur l'échauffement.

Donc, ce n'est pas évident du tout de faire un vol suborbital jusquà 1000km.
: no :
La seule chose que je vois, ce serait d'embarquer un gros moteur, pour appliquer un DeltaV à l'apogée de façon à ce que l'angle de rentrée ne soit pas trop important. Mais ce serait très lourd.

[Giwa]

Sans doute qu'après presque 1000km de chute libre ,il faudrait envisager un bouclier thermique pour le retour, mais quant-même mois conséquent que celui d'un retour de LEO .

Pour une chute libre de 1000km, le problème ne sera pas l'echauffement. En revanche, dans le cas d'une capsule descendant verticalement, la décélération est brutale : 50g.
Deja, en revenant de seulement 180km d'altitude, Shepard et Grissom avaient subi environ 10g lors de la descente.

Bonjour,

Effectivement la première difficulté qui surgira si aucune contre-mesure n’est prise, sera cette forte décélération , de plus très variable en fonction de l’altitude lors de la descente, donc avec un maximum ( à moins qu’il puisse en avoir plusieurs) qui risque d’être très intense.

Mais c’est bien l’avantage des vols suborbitaux : c’est que les progrès peuvent être …progressifs ! ;)

Quelles contre-mesures peut-on envisager ?

Tant que l’apogée ne sera pas trop élevée, on pourra garder une trajectoire verticale et installer des aérofreins à maître couple réglable, donc des volets s’ouvrant plus ou moins en parapluie pour augmenter ou atténuer la décélération et la rendre la plus uniforme possible.

Lorsque l'on se risquera à atteindre des apogées plus élevées, on peut envisager de profiter de l’appui sur l’atmosphère lors de la rentrée pour dévier la trajectoire horizontalement et l’allonger. Mais là encore cette contre-mesure aura ses limites : en effet à trop dévier la trajectoire de la verticale ,on risque de se retrouver avec une accélération normale à la trajectoire très forte même si on réduit la décélération tangentielle à la trajectoire.

Si on cherche à atteindre une apogée encore plus élevée ,il faudra sans doute abandonner la trajectoire rectiligne et verticale pour une trajectoire elliptique…et à la limite se retrouver avec une trajectoire orbitale !:arrow: …sauf si on décide de s’élever de plus en plus haut:alors il suffit d’une légère déviation horizontale au départ pour attaquer de biais les couches denses de l’atmosphère…mais alors c’est le bouclier thermique qui devient indispensable :hot: et çà ressemble furieusement aux retours des capsules lunaires.

Après cette escapade vers des sommets de plus en plus élevés,
;) revenons au début :
Les vols suborbitaux ont l’avantage de pouvoir commencer en bas de l’échelle et de permettre de permettre d’expérimenter très progressivement au fur et à mesure que nos ambitions s’élèvent…avec l’apogée.

Cordialement,

Giwa

[Giwa]

Bonjour,

Il avait été évoqué pour les vols suborbitaux , la possibilité lorsque ce type de vols aurait suffisamment progressé de dépasser l’altitude de la station internationale , mais une objection majeure avait été émise : la décélération lors du retour deviendrait insupportable pour les passagers (de plus des touristes donc peu aguerris ) .En effet la trajectoire quasi-verticale de retour ne permettrait pas de rentrer très progressivement dans les couches denses de l’atmosphère au contraire d’un retour en orbite basse. On peut penser pallier cet inconvénient en prenant un vol balistique de plus en plus incliné, mais si on pousse cette solution a sa limite ,on se retrouve à la limite en orbite ! De plus le point de récupération s’éloignerait de plus en plus du point de départ ce qui ne serait pas très pratique pour la récupération : de tels vols doivent rester conviviaux !

On peut alors penser à un deuxième remède :

Commencer l’aérofreinage le plus possible dans les couches atmosphériques les moins denses possibles en augmentant au maximum le maître couple de la capsule désolidarisé du reste du lanceur qui sans personne à bord sera lui capable d’encaisser une décélération plus brutale. On pourrait opter pour des pétales disposées en cône, pointe vers le bas ,ouvert au maximum au début de l’entrée dans l’atmosphère puis se refermant progressivement lorsque la décélération deviendrait trop forte avant de rouvrir ensuite une fois la phase critique passée. On terminerait l’atterrissage en parachute ou avec des rétrofusées au voisinage du sol. .Peut-être qu’ainsi on pourrait atteindre des altitudes de 300 km. Et si on veut doubler l’altitude et atteindre 600 km, que faire : annuler ce surplus d’énergie potentielle au moyen d’une rétrofusée avant l’entrée dans l’atmosphère (cette rétrofusée pouvant d’ailleurs la même que celle du lancement). Mais c’est du gaspillage tout çà ? Pas tant que çà ! Un évaluation montre qu’en prenant l’expression simplifiée de l’énergie potentielle en considérant g comme constant E pp = m g z et celle de l’énergie cinétique E c=1/2 m v^2 avec grossièrement g =10 m/s^2 et une vitesse de satellisation d’environ 8km/s, ce vol suborbital demanderait que 30% en énergie d’un vol orbital. En tout cas l'avantage des vols suborbitaux , c'est toujours que ces remèdes pourraient être mis en place très progressivement au fur et à mesure que la concurrence pousserait à atteindre des altitudes de plus en plus élevées.

Cordialement,

Giwa

[Giwa]

Bonjour,

Une nouvelle estimation me conduit à une énergie nécessaire pour une trajectoire verticale culminant vers 600km au quart de l’énergie nécessaire de celle d’un vol orbital circulaire vers 400km à masse égale ; or un vol orbital demande sans doute une masse plus élevée que pour un vol suborbital : donc cette estimation doit être encore surévaluée et encore plus en tenant compte des masses d’ergols à embarquer.

L’énergie potentielle Ep = mgz (on considère comme déjà dit g comme à peu près constant pour atteindre une altitude z = 600km qui n’est pas encore très importante par rapport au rayon de la Terre ) sera à peu près en Joule : Ep = 10 X 6. 10^5 m (kg) = 6. 10^6 m (kg)

L’énergie nécessaire Eso pour ce vol suborbital sera alors : Eso = 9.10^6 m (kg) si on tient compte du travail des rétrofusées avant le retour dans l’atmosphère pour éviter une décélération trop brutale.

Estimons maintenant l’énergie Eo en Joule pour un vol orbital circulaire vers 400 km :

Eo = mgz’+1/2 mv^2 = 4. m (kg) +1/2 (8.10^3)^2 m (kg)= 36 . 10^6 m (kg)

Comparons Eso à Eo : Eso/ Eo = 6. 10^6 m (kg) / 36 . 10^6 m (kg) = ¼ soit 25%

…et il y a de fortes chances que cette estimation soit encore nettement surévaluée.

Pour revenir sur le procédé d’aérofreinage pour lisser au mieux la décélération et éviter les pics trop brutaux : la capsule de retour aurait un air de volant de badminton dont l’ouverture des « plumes »serait réglable : le système de réglage pouvant même être passif ,la couronne se refermant plus ou mois en fonction de la résistance de l’air et de l’élasticité de la couronne.

Cordialement,

Giwa

[Giwa]

Bonjour,
Le suborbital me parait très important car son coût énergétique est bien moins important que l'orbital et donc à terme son coût financier devrait se réduire considérablement. Si dans le futur le tourisme suborbital n'est plus uniquement réservé aux ultra milliardaires , cela pourrait devenir une source d'autofinancement importante pour le spatial qui ne dépendrait plus du bon plaisir et vouloir du publique...c'est bien comme çà que la technologie de l'automobile s'est principalement développée...avec des exceptions ...comme les taxis de la Marne pendant la de la première guerre mondiale ;)
J'ai essayé de faire une mise au point de ce qui concerne le suborbital, mais je suis certainement passé à côté de sites intéressants: tout çà sera à compléter avec votre aide.
Merci d'avance .
Giwa
Ps: Suborbital


Groupe Virgin de Richard Branson et Burt Rutan (Scaled Composites



[color=#800080]http://www.scaled.com/projects/tierone/logs.htm



Avion porteur : White Knight



White_Knight

http://en.wikipedia.org/wiki/Scaled_Composites_White_Knight



White Knight 2

http://en.wikipedia.org/wiki/Scaled_Composites_White_Knight_Two

Groupe Virgin de Richard Branson et Burt Rutan (Scaled Composites).



White_Knight_Three



http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Scaled_Composites_White_Knight_Three&action=edit



Vaisseau suborbital :



SpaceShipOne

http://en.wikipedia.org/wiki/Scaled_Composites_SpaceShipOne



SpaceShipTwo

http://en.wikipedia.org/wiki/SpaceShipTwo#Spacecraft



SpaceShipThree

[color:77b4=#800080:77b4]http://en.wikipedia.org/wiki/Scaled_Composites_SpaceShipThree



Amazon :



Blue Origin Jeff Bezos



sur le forum de la conquête de l’espace :



Sujet : prototyp Space Marine mission par zx



Sujet : X-37 : Free Flight par Fabien



Sujet: Virgin espère envoyer des touristes dans l'espace vers 2010 par Mustard



Sujet: Qui veut gagner un voyage dans l’espace ? par zx



Sujet: Le port spatial européen de Virgin Galactic en Suède ? par Steph



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Sujet : Blue Origin : le patron d'AMAZON se lance dans le Spatial... par Astroman



Sujet: America Space Prize par Doublemexpress



Sujet: Space Ship Two par vp



Sujet: Space ship One par vp



Sujet: Le port spatial de R Branson par Patrick



Sujet: Virgin Galactic : esperer une baisse des prix ? par BDL-DAO



Sujet: Lanceurs suborbitaux par giwa

[Giwa]

Je réactualise ce sujet en jachère  car plusieurs développements actuels  comme le projet Morpheus ou le Grasshoper de Space X pourraient très bien être aussi envisagés dans un autre domaine que ceux  de leurs buts  officiellement programmés : celui des "vols " suborbitaux … d’ailleurs qui nous dit que cela ne trotte pas déjà un peu  dans la tête d’Elon Musk par exemple?
Un extrait  de Futura–Sciences à ce sujet :
-20140503-[ACTU-En-video-:-la-descente-du-premier-etage-du-lanceur-Falcon-9]]En vidéo : la descente du premier étage du lanceur Falcon 9
 

Au sol, les essais de développement se poursuivent. SpaceX teste sur banc d'essai des composants liés à la réutilisabilité et en vol des prototypes d'étages réutilisables comme l'étage monomoteur Grasshopper. Aujourd'hui remisé après une série d’essais concluants menés depuis 2011, il a laissé la place à un prototype à trois moteurs qui a réalisé un premier vol d’essai (FR9) le 14 avril. Ce prototype pourrait évoluer vers un engin utilisable pour des vols suborbitaux.

J’ai mis des guillemets pour vol  car ce "vol" ressemblerait après la phase initiale propulsée et la phase finale de rétro propulsion à celui d’une pierre lancée verticalement… donc avec frissons garantis pour ces futurs touristes de l’Espace. :affraid: 

Mais bon à y réfléchir, est-ce vraiment plus dangereux que ce que nous propose Virgin Galactic ?


D’ailleurs pour les peureux, on peut toujours rajouter des parachutes de secours  pour la capsule habitée au cas où la rétropropulsion ne fonctionnerait pas … mais quand on prend un avion de ligne, on a bien des gilets pour flotter … mais pas de parachute !