Exploitation des comètes

http://astronautique.actifforum.com/t16315p705-rosetta-atterrissage-et-mission-de-philae-sujet-n2#321164
 

Pline...
Malheureusement il y a l'équation de la conservation de la quantité de mouvement, au cœur de tout déplacement spatial, qui anéantit ces avantages.
Kostya

Et si on généralisait un peu en parlant de conservation de l'énergie : La masse, c'est aussi de l'énergie et il serait bien dommage de ne pas l'utiliser.


Giwa
 On est un peu HS, mais comme cette mission est partie pour durer, on peut discuter un peu en attendant .
Pour un voyage interstellaire, il faudrait de toute manière embarquer une masse considérable et si on peut s’approvisionner à partir d'un puits gravitique faible comme une comète plutôt qu'à partir de la Terre, il y aurait un gain considérable en énergie.
De plus n'oublions pas l'assistance gravitationnelle - justement qui a permis à Rosetta et Philae d'atteindre les parages de Tchoury - avec un lanceur ne pouvant fournir tout le delta V nécessaire. Sur des durées importantes on pourrait modifier en automatique l'orbite d'une comète jusqu'à la rendre hyperbolique pour quitter le système solaire et ne faire embarquer l'équipage que vers le dernier périhélie avant le grand voyage. Bon, c'est encore de la SF "hard", mais en plus "soft" on pourrait envisager de s'alimenter en eau pour les voyages interplanétaires à partir des comètes.
 

PS: A la réflexion, il faut éviter de polluer ce sujet qui concerne l'exploration de la comète Tchoury et mieux vaut ouvrir un nouveau sujet  concernant l'exploitation des comètes. 

Mais tout d'abord, quelle serait l’intérêt d'exploiter des comètes ? Mis à part l’intérêt scientifique, ils n'ont pas de ressources rares, jusqu'à ce qu'on en découvre tout du moins. Ne serait-il pas plus intéressant d'exploiter des astéroïdes pour leurs ressources abondantes ?

Stikeurz a écrit:Mais tout d'abord, quelle serait l’intérêt d'exploiter des comètes ? Mis à part l’intérêt scientifique, ils n'ont pas de ressources rares, jusqu'à ce qu'on en découvre tout du moins. Ne serait-il pas plus intéressant d'exploiter des astéroïdes pour leurs ressources abondantes ?

Tu connais déjà la composition des comètes ? Zut, on a envoyé Rosetta pour rien ! :D

Certes :D 

C'est un supposition de ma part, je vois mal des ressources rares ou intéressantes à exploiter sous cette imposante couche de glace tandis qu'on sait déjà que c'est le cas pour beaucoup d'astéroïdes.
Comme je le dit, je ne suis pas omniscient, c'est un supposition et un avis :D

Giwa a écrit:Sur des durées importantes on pourrait modifier en automatique l'orbite d'une comète jusqu'à la rendre hyperbolique pour quitter le système solaire et ne faire embarquer l'équipage que vers le dernier périhélie avant le grand voyage. 

montmein69
On connaissait le retardataire qui courait sur le quai .... pour attraper son train.
Il va devoir aussi bénéficier de l'assistance gravitationnelle pour embarquer dans son compartiment cométaire


Giwa :
Ce n'est pas tout à fait çà : les bagages sont déjà dans le train et le retardataire peut courir sans ses valises pour le rattraper . :)


Pour être plus sérieux - en évitant d'échafauder des plans sur la comète  ;)  -on utilise la comète pour ses réserves - en particulier en eau -qu'il n'est plus nécessaire d'apporter depuis la Terre et les astronautes ne font pas appel à l'assistance gravitationnelle pour embarquer afin de réduire la durée de ce transport : certes cela demande un delta V plus considérable pour eux , mais pour une masse à transporter beaucoup  plus réduite.

Stikeurz a écrit:Mais tout d'abord, quelle serait l’intérêt d'exploiter des comètes ? Mis à part l’intérêt scientifique, ils n'ont pas de ressources rares, jusqu'à ce qu'on en découvre tout du moins. Ne serait-il pas plus intéressant d'exploiter des astéroïdes pour leurs ressources abondantes ?

Il ne s'agit pas d'exploiter les ressources des comètes pour les ramener sur la planète Terre, mais de les utiliser directement  dans l'Espace.
Prenons l'exemple de l'eau ! Cela serait un non-sens de ramener sur Terre - de la glace des comètes ... même pour le Sahara !
... et puis les comètes ont déjà rempli nos océans, il y a environ 4 milliards d'années ! :) 
 
Mais dans l'Espace , l'eau devient un bien vital des plus précieux  qui peut être extrait des comètes plutôt que l'amener depuis la Terre avec une dépense énergétique considérable;

Sait-on déjà si c'est de l'eau douce telle qu'on la connait ? (Évidemment, je suppose qu'elle n'est pas salée mais j'entends par là, est-ce que cette glace qui les compose est "comestible"? De sorte que les astronautes puissent boire sans devoir la rendre potable avec des machines qui me sont inconnus et qui, je pense peuvent prendre de la place et de la masse.)

Peut-être que Philae ne nous a pas encore renseigner à ce propos, mais je demande toujours :D

Mais la glace d'eau salée n'est pas salée elle (?).

Et bien, je ne pense pas, non.
Ce que je veux dire c'est que la glace n'est peut être pas forcément que de l'eau. Je me disais qu'il pouvait y avoir d'autres éléments chimiques dans cette eau.

L'hypothèse (si j'ai bien compris) c'est de modifier la trajectoire d'une comète (ou même d'un bloc de glace) pour qu'elle puisse rencontrer (ou accompagner) un vaisseau spatial et lui servir de "garde-manger" pour de la glace d'eau voire d'autres ressources. On ne précise pas la destination du voyage (système solaire ou au-delà ?)
Cela me parait un peu tiré par les cheveux .... car les cométes dans la zone allant de Vénus jusqu'à Mars ne sont pas si nombreuses que cela, et ont des trajectoires très variables (rarement dans le plan de l'écliptique). Envoyer le nécessaire pour dévier la trajectoire .... réaliser des fly-by pour un RdV avec un vaisseau spatial ... cela s'annonce compliqué.
Ce serait à la limite plus simple d'aller dans une zone où des astéroïdes glacés sont en orbite à peu près stable et d'en "harponner" un. Après tout quand on titille la SF ... les scénarios peuvent être les plus surprenants.

Stikeurz a écrit:Et bien, je ne pense pas, non.
Ce que je veux dire c'est que la glace n'est peut être pas forcément que de l'eau. Je me disais qu'il pouvait y avoir d'autres éléments chimiques dans cette eau.

Pour clarifier ce qui apparaît obscure dans sa mise en œuvre mais est en fait extrêmement simple dans son dessein, l'eau est avant tout composée d'O² et H². L'un et l'autre fort utiles quand on est loin de tout. Sinon, les techniques de purification de l'eau dans l'Espace commence à atteindre un certain niveau de maturité qui permet d'envisager de fonctionner quasiment en circuit fermé (sans apport extérieur d'eau) pendant plusieurs mois donc à fortiori à partir de glace composée presqu'essentiellement d'H²O.

Ok, merci pour vos précisions :D

De multiples scénarios d'exploitation peuvent être envisagés selon les objectifs recherchés .

Envisageons d'abord le cas où l'on recherche à s'approvisionner en eau pour des stations spatiales - qui peuvent par exemple se trouver à des points de Lagrange - nœuds de communication sur les fameux autoroutes de l'Espace 

Il faut pouvoir atteindre les comètes en minimisant le plus possible la consommation d'ergols . Voiles solaires , propulsion électrique peuvent convenir avec des assistances gravitationnelles pour minimiser le delta V à fournir . Après la mise en orbite de l'engin principal, il faut concevoir un atterrisseur capable de se fixer sur le sol et d'extraire la glace par  exemple par sublimation par chauffage  sous la très faible pression régnant sur la comète, puis condensation par refroidissement  . Puis il faut ensuite rejoindre l'orbiter pour le voyage de retour.
Cela ne peut être rentable que dans un futur lointain où des colonies spatiales importantes demanderaient des milliers de tonne d'eau que l'on puisse importer de la Terre sans une dépense énergétique considérable.

Il y a aussi un scénario qui m'est venu à l'esprit à la fois avec l'aventure de Philae et les missions envisagées pour détourner d'éventuels géocroiseurs qui menaceraient la Terre: si l'eau de la Terre est venue en partie des comètes alors pourquoi ne pas amener de l'eau sur des astres qui en manque encore pour pouvoir être colonisés.
Pour cela, on reprend le concept d'interception des géocroiseurs mais appliqué à une comète et au lieu d'éviter la Terre, on lui fait percuter un astre aride afin d'accroitre ses réserves en eau avant d'envoyer des missions précurseurs qui utiliserait cette eau comme ressource.
C'est un peu complexe (notamment, si on a du mal à ancrer un petit atterrisseur de 100kg sur une comète, je n'imagine pas encore comment pouvoir y accrocher un moyen de propulsion qui devra reprendre des forces d'un tout autre ordre de grandeur => peut-être devra-t-on déjà faire intervenir plutôt un impacteur qu'un atterrisseur?) mais au moins envisageable durant ce siècle à condition que la conquête spatiale reprenne un rythme plus proche de celui du siècle dernier que de ces deux dernières décennies.

Kostya a écrit:Il y a aussi un scénario qui m'est venu à l'esprit à la fois avec l'aventure de Philae et les missions envisagées pour détourner d'éventuels géocroiseurs qui menaceraient la Terre: si l'eau de la Terre est venue en partie des comètes alors pourquoi ne pas amener de l'eau sur des astres qui en manque encore pour pouvoir être colonisés.
Pour cela, on reprend le concept d'interception des géocroiseurs mais appliqué à une comète et au lieu d'éviter la Terre, on lui fait percuter un astre aride afin d'accroitre ses réserves en eau avant d'envoyer des missions précurseurs qui utiliserait cette eau comme ressource.
C'est un peu complexe (notamment, si on a du mal à ancrer un petit atterrisseur de 100kg sur une comète, je n'imagine pas encore comment pouvoir y accrocher un moyen de propulsion qui devra reprendre des forces d'un tout autre ordre de grandeur => peut-être devra-t-on déjà faire intervenir plutôt un impacteur qu'un atterrisseur?) mais au moins envisageable durant ce siècle à condition que la conquête spatiale reprenne un rythme plus proche de celui du siècle dernier que de ces deux dernières décennies.

Soit l'astre en question est gros (planète comme mars, ou grosse lune par exemple), dans ce cas la quantité d'eau de la comète sera ridiculement faible par rapport à l'astre lui même. Sans parler de l'effet "cataclysmique" d'un impact majeur qui ruinerait l'atmosphère de l'astre en question (si il en a une) sur une longue période en soulevant des quantités astronomiques de poussières et relançant d'éventuelles éruptions volcaniques. Ce qui demanderait ensuite d'attendre très longtemps avant de pouvoir faire quoi que ce soit au sol avec peu de chance qu'il reste beaucoup d'eau liquide ou solide exploitable (elle aura été vaporisée par les suites de l'impact). Sans atmosphère comme sur notre lune, ça ne résout pas le problème de l'énergie de l'impact qui génèrerait un rayonnement thermique intense pendant une longue période (pas de refroidissement par convection...), que resterait-il comme eau exploitable depuis un si petit objet qu'une comète compte tenu de la violence de l'impact.

Soit l'astre est tout petit (une petite lune) qui plus est sans atmosphère, ce qui serait à la fois extrêmement complexe mais aussi très risqué sur la maitrise des conséquences. Déviation potentielle de trajectoire très importante, risque de très nombreux "débris" spatiaux qui pourraient être un grand danger pour la Terre, etc.... Et là aussi que resterait-il comme eau exploitable au final et à partir de quand l'astre serait accessible sans se faire percuter par des myriades de petits impacteurs gravitant à proximité suite à la collision.

Bon après je me trompe peut-être sur les paramètres et conséquences mais ça me parait très peu plausible comme scénario ;) .

Pour bien comprendre l'esprit de ce sujet, je reviens sur ce qui m'a amené à le créer: la mission scientifique Rosetta/ Philae qui active non seulement la partie rationnelle de nos cerveaux ... mais aussi le côté imaginatif ! C'est pourquoi j'ai séparé ce nouveau sujet de cette mission pour y laisser libre cours à notre imagination: les sujets rationnels d'un côté, les sujets plus imaginatifs de l'autre  ... en sachant que l'imagination peut finir par déboucher à plus ou moins long terme sur du concret ... ou non !
Bien vous pouvez dans ce sujet vous lâchez comme on dit . 
Bon, en ce qui me concerne , j'aime bien malgré tout la SF "soft" qui respecte malgré tout les lois connues des Sciences Physiques

la dernière discussion entre Syl35 et Kostya à propos de l'idée d'un bombardement d'une planète (inhabitée... il vaut mieux) pour apporter de l'eau et aussi en répercussion modifier son atmosphère ) est très intéressante. Il en ressort que la planète doit pour que l'impact puisse conduire à des modifications durables  que celle ci soit de taille suffisante pour que le champ de gravitation puisse maintenir cette atmosphère au moins quelques millions d'années . Si on se contente de cette durée plutôt que des milliards , une planète comme Mars est envisageable ( ce qui laisse le temps suffisant pour une civilisation avancée de trouver une autre solution de rechange avant la fin de ce délai)
Mais comme le fait remarquer Syl35  dans ce cas une comète ne suffira pas... et si on allait en décrocher d'autres  dans l'un des deux réservoirs: le nuage d'Oort ou la ceinture de Kuiper ! Voir L'Observatoire de Paris

Bon, d'accord on jouerait un peu aux démiurges   

Mais à la distance où ce trouve le nuage d'Oort, il suffit d'une "petite "pichenette pour perturber considérablement la trajectoire d'un de ses astres... c'est d'ailleurs pour çà que de temps à autre une comète sans décroche et vient faire un tour dans le système solaire intérieur .

En tout cas il faudra des ordinateurs puissants pour bien calculer les déviations à apporter !

Giwa a écrit:Sur des durées importantes on pourrait modifier en automatique l'orbite d'une comète jusqu'à la rendre hyperbolique pour quitter le système solaire et ne faire embarquer l'équipage que vers le dernier périhélie avant le grand voyage.

Avec l'hypothèse que la dernière assistance gravitationnelle se fait à proximité de la Terre, il faut atteindre une vitesse de 42 000 m/s au périhélie pour se libérer de l'attraction solaire, il va falloir qu'on survitamine nos lanceurs :-)

Kostya a écrit:(...) si l'eau de la Terre est venue en partie des comètes alors pourquoi ne pas amener de l'eau sur des astres qui en manque encore pour pouvoir être colonisés.
Pour cela, on reprend le concept d'interception des géocroiseurs mais appliqué à une comète et au lieu d'éviter la Terre, on lui fait percuter un astre aride afin d'accroitre ses réserves en eau avant d'envoyer des missions précurseurs qui utiliserait cette eau comme ressource.

J'avais vu un reportage sur l'origine de l'eau sur Terre, je crois que ça parlait d'un bombardement intensif pendant une période très longue, à une époque où il y avait beaucoup plus de corps/poussières chargés d'eau dans le système solaire qu'aujourd'hui (du moins : beaucoup plus qui s'aventuraient jusqu'à l'orbite de la proto-Terre). Tout ça pour dire qu'il n'y a peut-être plus assez d'eau qui voyage à proximité, de nos jours, plusieurs milliards d'année après. Ces échelles de temps laissent songeur !

Thierz a écrit:

Giwa a écrit:Sur des durées importantes on pourrait modifier en automatique l'orbite d'une comète jusqu'à la rendre hyperbolique pour quitter le système solaire et ne faire embarquer l'équipage que vers le dernier périhélie avant le grand voyage.

Avec l'hypothèse que la dernière assistance gravitationnelle se fait à proximité de la Terre, il faut atteindre une vitesse de 42 000 m/s au périhélie pour se libérer de l'attraction solaire, il va falloir qu'on survitamine nos lanceurs :-)

Kostya a écrit:(...) si l'eau de la Terre est venue en partie des comètes alors pourquoi ne pas amener de l'eau sur des astres qui en manque encore pour pouvoir être colonisés.
Pour cela, on reprend le concept d'interception des géocroiseurs mais appliqué à une comète et au lieu d'éviter la Terre, on lui fait percuter un astre aride afin d'accroitre ses réserves en eau avant d'envoyer des missions précurseurs qui utiliserait cette eau comme ressource.

J'avais vu un reportage sur l'origine de l'eau sur Terre, je crois que ça parlait d'un bombardement intensif pendant une période très longue, à une époque où il y avait beaucoup plus de corps/poussières chargés d'eau dans le système solaire qu'aujourd'hui (du moins : beaucoup plus qui s'aventuraient jusqu'à l'orbite de la proto-Terre). Tout ça pour dire qu'il n'y a peut-être plus assez d'eau qui voyage à proximité, de nos jours, plusieurs milliards d'année après. Ces échelles de temps laissent songeur !

Je suis d'accord avec vous qu'envisager de déplacer globalement des comètes (c'est à dire modifier leurs trajectoires ) pour aller les chercher dans le nuage d'Oort demanderait des lanceurs survitaminés comme vous le dites ! Bien sûr il y a  les assistances gravitationnelles , mais il faut bien que le lanceur participe tout de même "un peu" au delta V nécessaire   ! :)

Mais l'esprit de ce sujet n'est pas d'apporter des solutions toutes ficelées ... mais, sans prétention, de poser les problèmes qui restent à résoudre que l'on envisage des prélèvements ou un déplacement global... et ils sont nombreux et ardus ! Prenons notre temps ... sauf si nous apprenons qu'une comète fonce vers nous !    ...   ;)

Giwa a écrit:

Thierz a écrit:Avec l'hypothèse que la dernière assistance gravitationnelle se fait à proximité de la Terre, il faut atteindre une vitesse de 42 000 m/s au périhélie pour se libérer de l'attraction solaire, il va falloir qu'on survitamine nos lanceurs :-)

Je suis d'accord avec vous qu'envisager de déplacer globalement des comètes (c'est à dire modifier leurs trajectoires ) pour aller les chercher dans le nuage d'Oort demanderait des lanceurs survitaminés comme vous le dites ! Bien sûr il y a  les assistances gravitationnelles , mais il faut bien que le lanceur participe tout de même "un peu" au delta V nécessaire   ! :)

Je parle plutôt du lanceur qui amènera les hommes sur la comète, une fois qu'elle a suffisamment été accélérée par assistance gravitationnelle. Celui-ci ne déplacera que des hommes, quand la comète passe à côté de la Terre pour son dernier périhélie avant sa dernière course hyperbolique, mais il doit bien les amener à vitesse égale à la comète pour les déposer. 42 000 m/s en orbite terrestre, un beau challenge pour nos ingénieurs !

Thierz a écrit:

Giwa a écrit:

Je suis d'accord avec vous qu'envisager de déplacer globalement des comètes (c'est à dire modifier leurs trajectoires ) pour aller les chercher dans le nuage d'Oort demanderait des lanceurs survitaminés comme vous le dites ! Bien sûr il y a  les assistances gravitationnelles , mais il faut bien que le lanceur participe tout de même "un peu" au delta V nécessaire   ! :)

Je parle plutôt du lanceur qui amènera les hommes sur la comète, une fois qu'elle a suffisamment été accélérée par assistance gravitationnelle. Celui-ci ne déplacera que des hommes, quand la comète passe à côté de la Terre pour son dernier périhélie avant sa dernière course hyperbolique, mais il doit bien les amener à vitesse égale à la comète pour les déposer. 42 000 m/s en orbite terrestre, un beau challenge pour nos ingénieurs !

OK ! C'est vrai que nous avions déjà envisagé pas deux mais trois objectifs : 1- des prélèvements pour se fournir en matières premières pour des stations spatiales 
2- "Déplacement " (modification de sa trajectoire héliocentrique ) pour sa version "hard" bombarder Mars pour la terraformer 
3- Transformer une comète en vaisseau interstellaire  ("super -hard") et aller le rejoindre avant le grand bond vers l'au-de-là du système solaire  à son dernier périhélie. Dans ce cas évidemment -même si la comète ne passe pas très loin de la Terre à son périhélie , il faut fournir un Delta V pratiquement égal à la vitesse de libération du système solaire sans assistance gravitationnelle . Mais au moins tout le matériel nécessaire ( les bagages en soute ;) ) pour un voyage qui risque de se  chiffrer en millénaires est déjà sur la comète ou en orbite autour d'elle: les astronautes ne viennent la rejoindre qu'avec le minimum ( les bagages à main  ;) ) ... moins de masse pour le lanceur nécessaire à cet abordage ... mais comme vous le dites tout de même "survitaminé " et déjà un beau challenge en soi  !

Utiliser une comète comme "structure et reservoir" de vaisseau me rapelle La voie martienne d'Isaac Asimov qui reprenait ce principe depuis des astéroïdes riches en eau de Jupiter ou Saturne pour amener de l'eau vers Mars, justement pour la terraformer.

Ce qu'il y a d'intéressant est que si l'on peut utiliser l'eau comme ergol alors l'indice constructif k=Ms/Me devient extrêmement faible: de l'ordre de quelques 10-8. Et avec des indices très faible on peut justement viser des incréments de vitesse TRES importants!


Petite application num:

Isp = 150s (pas terrible, mais il faut un moteur fonctionnant à l'eau, type H202)
g0= 9.81m/s² (uniquement pour la convention de l'Isp)
Masse initiale= 1e13+500tonnes (masse de la comète 67P + masse d'une station avec des moteurs dessus)
Masse finale= 500tonnes... on a consommé toute la comète... et éjecté le reste des gravats! ;-)

ensuite Tsiolkovski: DV=Isp*g*ln(Mi/Mf)

DV propulsif total: 24km/s !

Bon évidement il faut amener 500tonnes sur une comète, dévier celle-ci avec une poussée forcément ultra-faible, prendre en compte des pertes, penser à un DV de freinage lorsque l'on arrive à destination... mais il y a quand même un certain potentiel!

--
Patou

Patou a écrit:Utiliser une comète comme "structure et reservoir" de vaisseau me rapelle La voie martienne d'Isaac Asimov qui reprenait ce principe depuis des astéroïdes riches en eau de Jupiter ou Saturne pour amener de l'eau vers Mars, justement pour la terraformer.

Ce qu'il y a d'intéressant est que si l'on peut utiliser l'eau comme ergol alors l'indice constructif k=Ms/Me devient extrêmement faible: de l'ordre de quelques 10-8. Et avec des indices très faible on peut justement viser des incréments de vitesse TRES importants!


Petite application num:

Isp = 150s (pas terrible, mais il faut un moteur fonctionnant à l'eau, type H202)
g0= 9.81m/s² (uniquement pour la convention de l'Isp)
Masse initiale= 1e13+500tonnes (masse de la comète 67P + masse d'une station avec des moteurs dessus)
Masse finale= 500tonnes... on a consommé toute la comète... et éjecté le reste des gravats! ;-)

ensuite Tsiolkovski: DV=Isp*g*ln(Mi/Mf)

DV propulsif total: 24km/s !

Bon évidement il faut amener 500tonnes sur une comète, dévier celle-ci avec une poussée forcément ultra-faible, prendre en compte des pertes, penser à un DV de freinage lorsque l'on arrive à destination... mais il y a quand même un certain potentiel!

--
Patou

Merci Patou pour ce rappel de la voie martienne d'Isaac Asimov à mettre en réserve pour nos discussions à venir à propos des moyens à mettre en oeuvre pour dévier la trajectoire d'une comète... voir pour la propulser hors du système solaire : il existe d'autres méthodes aussi préconisées pour les astéroïdes et il faudra les examiner pour voir comment elles peuvent convenir -ou pas- aussi pour des comètes.
Avant nous devons aussi examiner s'il n'existe pas d'autres possibilités d'exploitation des comètes par exemple pour y habiter lors de voyages interplanétaires de longue durée en se protégeant des  radiations .

Giwa a écrit:(...) mais comme vous le dites tout de même "survitaminé " et déjà un beau challenge en soi  !

Cher Giwa, pas de chichi entre nous, vous pouvez tu peux me tutoyer :-)

Thierz a écrit:

Giwa a écrit:(...) mais comme vous le dites tout de même "survitaminé " et déjà un beau challenge en soi  !

Cher Giwa, pas de chichi entre nous, vous pouvez tu peux me tutoyer :-)

Ok! :)