Nautilus-X - NASA's Multi-mission Space Exploration Vehicle Concept

[Sidjay]

Avez-vous déjà entendus parler de ce projet?

Nautilus X ‘MMSEV’ est un long acronyme pour « Nautilus-X - NASA's Multi-mission Space Exploration Vehicle Concept ». Le Nautilus X serait en mesure de soutenir un équipage de six personnes pour effectuer des missions spatiales, allant de (un mois à deux ans). Il serait assemblé en orbite basse avec l’aide de deux ou trois lancements de lanceur lourd et d'une variété de lanceurs commerciaux (Falcon 9, Delta 4 et Atlas 5.) Le Nautilus X consisterait a n'être en fait, qu'une série de modules gonflables et de panneaux solaires dynamique, avec en plus, tout un certain nombre de modules de mission spécifiques gonflables et d'un bras manipulateur. Il aurait des ports d'accueil pour Orion ou d’autres vaisseaux spatiaux commerciaux tels que la "Dragon" de SpaceX, plusieurs sas de débarquement, et d’une centrifugeuse permettant de simuler la gravité partielle pour maintenir la santé de l'équipage lors de missions de longue durée dans l'espace. Il possèderait un module logistique, un système d'atténuation de rayonnement, une ferme hydroponique, et des sas de sorties pour EVA.

La centrifugeuse serait composée de modules gonflables de forme circulaire. Une version de la centrifugeuse pourrait être rattachée à la Station spatiale internationale pour des essais préalables avec même une utilisation en tant que laboratoire de gravité ou comme module de sommeil pour l'équipage. La mission initiale du Nautilus X verrait son déploiement au point de Lagrange L1, où la gravité de la Terre et la Lune s'annulent. Le Nautilus X pourrait servir de station intermédiaire pour les astronautes qui alors se dirigeraient vers la Lune ou vers ailleurs. Plus tard, un module de propulsion avancée pourrait être attaché au Nautilus X de sorte qu'il puisse être utilisé comme un véritable vaisseau spatial réutilisable. Le prix, selon Holdermann et Henderson, est d'environ 3700000000 de dollars.

Est-ce que Nautilus X peut-il devenir réalité ou rester telle une Utopie?

Test de la centrifugeuse depuis ISS

http://news.yahoo.com/s/ac/20110128/sc_ac/7725094_nautilus_x_mmsev_is_more_outsidethebox_space_thinking_from_nasa

[cosmochris]

Nautilus X ‘MMSEV’ est un long acronyme pour « Nautilus-X - NASA's Multi-mission Space Exploration Vehicle Concept ».

C'est même encore plus long ! :) Nautilus X = Non-Atmospheric Universal Transport Intended for Lengthy United States X-ploration.

[cosmochris]

Une version de la centrifugeuse pourrait être rattachée à la Station spatiale internationale pour des essais préalables avec même une utilisation en tant que laboratoire de gravité ou comme module de sommeil pour l'équipage.

Deux images montrant la centrifugeuse rattachée à un port PMA de l'ISS.

[Sidjay]

Merci cosmochris d’enrichir ce sujet, par le biais de ces illustrations graphiques.
Un port PMA. Cela notifie qu’aucun véhicule US originaire du privé et analogue à un « orbiteur » de chez orbitale par exemple, ne pourrait s’arrimer a ISS via ce port d’attache, dans le cas où cette hypothétique centrifugeuse y soit arrimée ?
N'est ce pas le port d'attache originale de la navette actuelle?

[cosmochris]

Un port PMA. Cela signifie qu’aucun véhicule US issu du privé tel qu’un « orbiteur » de chez orbitale par exemple, ne pourrait s’arrimer a ISS via ce port d’attache, dans le cas où cette potentielle centrifugeuse y soit arrimée ?
N'est ce pas le port d'attache initiale de la navette actuelle?

En effet, telles que sont les images, la centrifugeuse "condamne" le PMA.

Il y a 3 Pressurized Mating Adapters (PMA) sur l'ISS et PMA-2 est utilisé pour l'amarrage de la navette (à l'extrémité de Harmony).

PMA-1 connecte Zarya et Unity, PMA-3 est sur un port externe de Tranquility. Je ne sais pas si la configuration actuelle permet d'avoir la place d'y fixer quelque chose de gros.

Je me demande aussi si la présence d'une centrifugeuse ne nuirait pas à la qualité de la microgravité dans le reste de l'ISS.

[cosmochris]

Le Nautilus X consisterait a n'être en fait, qu'une série de modules gonflables et de panneaux solaires dynamique, avec en plus, tout un certain nombre de modules de mission spécifiques gonflables et d'un bras manipulateur.

Les modules gonflables des images ressemblent (forcément peut-être) à ceux de Bigelow.
On peut penser que le test d'un module Bigelow sur l'ISS sera un préalable. En tout cas, on dirait que la solution "gonflable" tient la corde.

[Giwa]

Le Nautilus X consisterait a n'être en fait, qu'une série de modules gonflables et de panneaux solaires dynamique, avec en plus, tout un certain nombre de modules de mission spécifiques gonflables et d'un bras manipulateur.

Les modules gonflables des images ressemblent (forcément peut-être) à ceux de Bigelow.
On peut penser que le test d'un module Bigelow sur l'ISS sera un préalable. En tout cas, on dirait que la solution "gonflable" tient la corde.

Merci cosmochris pour toute cette documentation . Pour revenir sur votre dernière réflexion, effectivement le gonflable et le dé-pliable ne sont-ils pas une solution logique à la mise en place de vastes structures à partir de matériel obligatoirement compact au lancement ? Dans l'Espace, il y a de la place libre...autant en profiter!
Voir les panneaux et voiliers solaires, les habitats de Bigelow

[chrisjx2011]

Voila un projet intéressant.

Pour répondre à cosmochris, il est sûre que la centrifugeuse va entrainer des vibrations dans l'ISS. Le problème que je vois est que si on met en place une centrifugeuse il faut prévoir de compenser les frottements et l'équilibrage imparfait par un système qui empêche la station de commencer à tourner elle aussi. C'est un problème physique intéressant : est ce que la station va tourner dans le même sens que la centrifugeuse ou au contraire dans le sens contraire? Mon pronostic serait qu'au lancement de la centrifugeuse la station aurait tendance à partir dans le sens opposé pour des raisons de conservation d'énergie mais que par contre les frottements la ferait tourner dans le même sens mais lentement. S'il y a des spécialistes dans le domaine la réponse m'intéresse.

Pour les modules gonflables, pour leur envoi par une fusée c'est optimum en terme de place. Mais qu'y gagne-t'on vraiment en terme de poids une fois que l'on ajoute tout l'équipement (réservoirs, racks,...) sans compter les problèmes de câblage à fixer ou autre?

[arthur]

As t-on une idée sur le mode de propulsion?

[Laurent J]

Le problème que je vois est que si on met en place une centrifugeuse il faut prévoir de compenser les frottements et l'équilibrage imparfait par un système qui empêche la station de commencer à tourner elle aussi. C'est un problème physique intéressant : est ce que la station va tourner dans le même sens que la centrifugeuse ou au contraire dans le sens contraire? Mon pronostic serait qu'au lancement de la centrifugeuse la station aurait tendance à partir dans le sens opposé pour des raisons de conservation d'énergie mais que par contre les frottements la ferait tourner dans le même sens mais lentement. S'il y a des spécialistes dans le domaine la réponse m'intéresse.

En fonctionnement stationnaire, il suffit de mettre un petit moteur pour compenser d'éventuels frottements de manière que la résultante des couples de la centrifugeuse sur le reste de la station s'annule. Dans ce cas, il n'y a pas de mise en rotation de la station. Le problème est plutôt en cas de panne du roulement ou du moteur, si les frottements augmentent, on se retrouve avec une centrifugeuse qui "s'arrête", ou plutôt qui adopte une rotation égale à celle du reste de la station, qu'elle met en rotation par réaction.

Pour cette raison, et pour le lancement initial, je pense que la centrifugeuse comportera des tuyères (comme sur l'un des dessins) permettant la mise en marche initiale et l'arrêt d'urgence sans perturber la station.

Pour ce qui me concerne je m'interroge plus sur la nature du "joint" assurant la rotation. J'ai du mal à imaginer un roulement "pressurisé" avec des frotements faibles. Or je n'imagine pas que les occupants soient obligés de traverser une zone sous vide (en scaphandre) et des sas pour se rendre dans la centrifugeuse. Comment cela peut il fonctionner? :scratch:

[montmein69]

Le prix, selon Holdermann et Henderson, est d'environ 3 700 000 000 de dollars.

Est-ce que Nautilus X peut-il devenir réalité ou rester telle une Utopie?

Le prix ne doit pas inclure les lancements pour installer cela dans l'espace ? (je trouve pertinente la question de comment acheminer et installer à l'intérieur des modules tout l'équipement une fois qu'ils auront été gonflés ???)

Projet de vaisseau interplanétaire à rapprocher de celui envisagé par les russes (station orbitale orientée pour l'assemblage d'un vaisseau interplanétaire : OPSEK (Orbital Piloted Assembly and Experiment Complex).
http://astronautique.actifforum.com/t7322-roskosmos-proposera-de-creer-une-station-en-orbite-basse-avant-2020?highlight=station+spatiale

Et pour la faisabilité .... à ce prix (forcément sous-évalué, car outre les dépassements dans la conception et la construction, il faudra rajouter le prix de la mission proprement dite) , cela ne parait pas dans les possibilités du seul privé, ni d'une seule agence spatiale. Alors ...... dans ce cadre là ?
http://astronautique.actifforum.com/t12087-et-pourquoi-pas-une-agence-spatiale-internationale

[Sidjay]

Tu as bien fait montmein, d’indiquer le lien ci-dessus, d’autant plus que ta question est pertinente.
J’y pensais aussi, lors de la « transcription » de l’intitulé de ce message.
Ce projet de station orbitale de transfère - puisqu’apparemment s’en est bien une - est indiqué comme projet imaginé par la NASA, puisque "NASA's Multi-mission Space Exploration Vehicle Concept".
Ne serait-ce tout simplement pas, une esquisse de ce pourrait être « l’après ISS », d'un point de vue spatial internationale? (je ne parle pas du test de centrifugeuse via ISS)

[cosmochris]

As t-on une idée sur le mode de propulsion?

Le vaisseau pourrait intégrer en orbite une variété d'unités de propulsion spécifiques à chaque mission.

Il est conçu pour une large gamme de poussée / Isp : propulsion ionique, propulsion chimique de basse intensité et longue durée.

[Argyre]

Bonsoir,

Intéressant concept. Je reste toutefois dubitatif.
1: Utilité de la centrifugeuse ? En vérité, avoir une centrifugeuse me parait essentiel, mais je ne vois pas l'intérêt d'avoir une centrifugeuse de cette taille. Les recherches actuelles s'orientent plutôt vers quelque chose de beaucoup plus petit qui pourrait être intégré dans le vaisseau. Voir ici : http://www.medes.fr/home_fr/fiche-centrifugeuse.html

2: LEO pour LEO, c'est sympa, mais ça ne fait pas avancer la conquête spatiale et la maintenance d'un système en orbite coûte très cher.

3: Nautilus ne peut pas atterrir sur un astre et ne peut pas résister à une entrée atmosphérique. Autrement dit, si on veut aller vers la Lune ou Mars avec Nautilus, l'habitat du Nautilus va faire doublon avec l'habitat qui va atterrir et qui doit aussi être du voyage.

Allez hop, corbeille, au suivant ....

[Giwa]

Des centrifugeuses de grandes tailles ne sont pas équivalentes pour les occupants à des centrifugeuses de plus petites tailles qui tourneraient plus vite à fin de recréer la même pesanteur artificielle…sinon cela serait trop facile et alors pourquoi s’embêter avec les premières plus encombrantes ?
C’est bien une des raisons pour laquelle la station spatiale imaginée par Von Braun était un tore de grande taille en rotation lente sur elle-même : pourquoi ? Pour éviter des forces de Coriolis trop intenses qui apparaissent lors des déplacements des occupants et qui peuvent être très désagréables et susciter des vertiges.

Il y a aussi le problème des frottements sur l’axe central pour les parties du matériel qui ne devraient pas être entrainées dans cette rotation : effectivement, pas évident de concevoir un axe pressurisé et il est plus simple qu’il soit sous vide.
Donc dans un modèle définitif l’habitat principal pour les longs séjours seraient dans le tore et on accéderait aux parties centrales non en rotation que par des sorties en scaphandre où l’on pourrait retrouver des habitats pressurisés pour des séjours de plus courte durée… mais dans ce cas des robots seraient bien plus pratiques dans la majorité des cas.

Si pour un voyage vers la Lune, ces complications n’offrent pas un grand intérêt , pour des voyages interplanétaires de longue durée vers Mars où au-delà ce ne serait plus le cas et pourquoi il y aurait double emploi avec la capsule et l’habitat spécifique nécessaire à un séjour sur cet astre dont la majeure partie ne remonterait pas en orbite ?

[Argyre]

Des centrifugeuses de grandes tailles ne sont pas équivalentes pour les occupants à des centrifugeuses de plus petites tailles qui tourneraient plus vite à fin de recréer la même pesanteur artificielle…sinon cela serait trop facile et alors pourquoi s’embêter avec les premières plus encombrantes ?
C’est bien une des raisons pour laquelle la station spatiale imaginée par Von Braun était un tore de grande taille en rotation lente sur elle-même : pourquoi ? Pour éviter des forces de Coriolis trop intenses qui apparaissent lors des déplacements des occupants et qui peuvent être très désagréables et susciter des vertiges.

Une petite centrifugeuse ne provoque pas de vertiges ou de sensations désagrables si on ne se déplace pas quand on l'utilise, et telle est bien le mode d'exploitation envisagé. L'idée est de se prémunir des effets de la microgravité par des séances régulières de centrifugeuse, pas de rester constamment dans la centrifugeuse.

Si pour un voyage vers la Lune, ces complications n’offrent pas un grand intérêt , pour des voyages interplanétaires de longue durée vers Mars où au-delà ce ne serait plus le cas et pourquoi il y aurait double emploi avec la capsule et l’habitat spécifique nécessaire à un séjour sur cet astre dont la majeure partie ne remonterait pas en orbite ?

Sur Mars, on peut produire du carburant en exploitant les ressources locales, donc remonter l'habitat en orbite ne pénalise pas beaucoup la charge utile au départ de la Terre. En revanche, envoyer un 2ème habitat vers Mars et le placer en orbite martienne, ça c'est pénalisant car cela demande beaucoup d'ergols et un bouclier thermique excessivement lourd (faut freiner dans l'atmosphère martienne ou freiner avec des ergols, ce qui fait que dans les 2 cas, la satellisation est pénalisante) !

A+,
Argyre

[Giwa]

L’option de la petite centrifugeuse tournant rapidement pour la stimulation épisodique du système circulatoire, du squelette et des muscles sous l’effet d’une gravité artificielle, est aussi une option valable aussi :à condition que le « patient » reste calme (normal pour un patient) et ne bouge pas (surtout la tête).

De même, il est certain que la satellisation en orbite demande un delta V et est pénalisant dans le cas d’une planète possédant une atmosphère où l’on peut profiter de celle –ci pour un atterrissage direct.

Mais il me semble qu’il faut rester dans la thématique de ce sujet qui consiste en un véhicule spatial durable polyvalent pour des vols interplanétaires de très longues durées : c’est d’ailleurs pourquoi j’avais écarté les voyages vers la Lune… et effectivement pour Mars cela peut encore se discuter.

Donc en ce qui me concerne, je ne cherche qu’à analyser cette option proposée par Sidjav et évite de la comparer à d’autres. Pourquoi ? Parce que je pense que nous ne détenons pas les clés pour ces comparaisons car elles sont dépendantes des progrès technologiques à venir et que le mieux est actuellement de les étudier séparément.
Ce nom de Nautilus est d'ailleurs assez révélateur de l’esprit de cette option : un engin spatial capable de naviguer sur de très longues périodes à travers tout le système solaire comme celui du capitaine Némo de Jules Verne.
Effectivement ce n’est peut-être pas encore pour demain …mais cela viendra quant-même avant les voyages interstellaires … et cela serait d’ailleurs une bonne mise en jambe pour ces derniers - comme on dit chez les sportifs.

[Argyre]

Ce nom de Nautilus est d'ailleurs assez révélateur de l’esprit de cette option : un engin spatial capable de naviguer sur de très longues périodes à travers tout le système solaire comme celui du capitaine Némo de Jules Verne.
Effectivement ce n’est peut-être pas encore pour demain …mais cela viendra quant-même avant les voyages interstellaires … et cela serait d’ailleurs une bonne mise en jambe pour ces derniers - comme on dit chez les sportifs.

En fait, le concept me parait intéressant pour une mission vers un astéroïde, ou pour bien plus tard, quand on aura des bases permanentes un peu partout dans le système solaire, donc c'est pour bientôt ...

[Firnas2]

quand on aura des bases permanentes un peu partout dans le système solaire

Sans vouloir polémiquer avec Argyre (cette question a été largement discutée sur FCS), avant d’avoir des bases permanentes sur Mars, une petite visite des lieux serait une idée intéressante aussi (cf: l’approche russe et ESA de Mars500)
:lol!:

[Aspic]

Il y a plein de choses intéressantes à faire autour de Mars avant de songer à y poser des humains.

Une infrastructure en orbite martienne pour de la téléprésence sur site (concept du "village de robots") sera bien plus facile à réaliser - techniquement et financièrement - que l'envoi d'humains dans un puits gravitationnel dont il sera bien coûteux de ressortir.

Mais une fois qu'on sera déjà autour de Mars, le développement d'une navette entre la surface et l'orbite martienne sera certainement bien plus facile à développer et financer.

Pour ce qui est de la centrifugeuse, Argyre a raison, mais le banc d'essai du MEDES est la seule réussite en la matière. Son équivalent à la NASA n'a pas donné d'aussi bons résultats.

[Laurent J]

2) enfin sur le plan plus technique:
Le projet MMSEV est destiné aux missions de très longue durée, jusqu'à deux ans (a priori). Contrairement aux satellites en orbite basse, qui passent la moitié de leur temps dans l'ombre de la terre, le MMSEV serait constamment exposées au soleil. Comment se gérerait la régulation de température et les matériaux à utiliser?

En fait, l'occultation temporaire du soleil, entre 0% et environ 40%, n'est pas forcément le paramètre le plus compliqué à gérer. On arrive bien à réguler la température des satellites géostationnaires qui voient le soleil 100% du temps excepté quelques mois autour des équinoxes, et qui ont en plus quelques kW de chaleur à évacuer en provenance des amplificateurs internes.
Le plus délicat dépend certainement de où on veut aller. Suivant qu'on se dirigera vers Vénus, Mars ou plus loin, les problèmes ne seront pas du tout les mêmes. Par exemple, quand on va vers Mars, on se retrouve en moyenne à 1,5 UA du soleil, donc on touche 2,25 fois moins de chaleur, ce qui équivaut à une occulation de 55% (à laquelle il faudra rajouter les éventuelles occultations de Mars), et on a 2,25 fois moins d'énergie sur les panneaux solaires pour se réchauffer. Je ne te parle pas de la ceinture d'astéroïdes, vers 3 UA, pour laquelle il vaut mieux carément prévoir des "chaufferettes radioactives" (il y en a déjà dans les rovers martiens).

[Firnas2]

Pour ce qui est de la centrifugeuse, Argyre a raison, mais le banc d'essai du MEDES est la seule réussite en la matière. Son équivalent à la NASA n'a pas donné d'aussi bons résultats.

J’aime bien ce retour aux idées de Wernher von Braun:

La Station Spatiale (Travaux de Bonestell Art Chesley Bonestell Space)

Coupe de la Station spatiale (travaux de fred et freeman)

http://www.fabiofeminofantascience.org/COLLIERS/COLLIERS1.html

[Aspic]

Pour ce qui est de la centrifugeuse, Argyre a raison, mais le banc d'essai du MEDES est la seule réussite en la matière. Son équivalent à la NASA n'a pas donné d'aussi bons résultats.

J’aime bien ce retour aux idées de Wernher von Braun

Voici l'exemple type de la station à ne pas envisager. Pour éviter les problèmes de "marée" à l'intérieur du corps, d'après ce que j'avais lu d'études aux U.S. (désolé, je n'ai pas la source dans un coin de mon cerveau), il faut un rayon d'au moins 120 m (donc un diamètre de 240 m), et ça reste très dur à vivre dès qu'on tente de se déplacer, à cause de Coriolis, qui fait qu'on se vautre dès qu'on essaye de prendre un virage et qu'on ne parvient pas à rattraper un objet qui tombe.

[Doc]

Nautilus-X entre dans le projet the 100-Year Starship Study et il intéressant de constater que la première étape du voyage sera les lunes de Mars soit que ce Obama préconisait dernièrement.

Pour plus de précision, voir ces deux sources :

http://www.news.com.au/technology/sci-tech/nasa-preps-100-year-spaceship-programme-to-boldly-go-where-none-have-gone-before/story-fn5fsgyc-1225941547507

http://www.news.com.au/technology/sci-tech/nasa-dares-to-dream-with-new-spacecraft-the-nautilus-x-mmsev/story-fn5fsgyc-1226006485082

[Giwa]

Le vecteur accélération inertielle de Coriolis est Ac = - 2 Ω ɅV soit deux fois l’opposé du produit vectoriel du vecteur accélération angulaire Ω par le vecteur vitesse V de l’objet (ou la personne) dans la centrifugeuse.
On ne peut donc définir de limite précise aux effets désagréables de cette accélération de Coriolis, d’où l’utilité qu’il y aurait à tester cela sur la station spatiale en y installant une centrifugeuse. Toutefois on estime qu’il ya intérêt à ce que l’accélération angulaire ω soit inférieure à 2 tr/min. Bien, mais cela dépend aussi de la vitesse de déplacement et de l’agitation de la personne.
Ensuite si on cherche à obtenir une force centrifuge (plus exactement force axifuge) de 1g, il nous faut - à 2 tr/min - un rayon de 224m … Donc effectivement c’est beaucoup; mais si on se contente de 0,1 g alors 22m suffisent et peut-être encore moins avec une bonne sélection et/ou un bon entrainement et/ou accoutumance des personnes puisque ce critère de 2 tr/min n’a rien d’absolu et pourrait être élevé jusqu’à 7 tr/min.
Et puis on peut aussi envisager plutôt qu’une pesanteur artificielle faible en permanence que des séances intermittentes d’entretien sous plus forte pesanteur en restant immobile pour éviter les vertiges et là encore un paramètre de plus intervient , celui de l'inclinaison tête/pieds par rapport à l'accélération axifuge !
Donc beaucoup d’interrogations et vraiment cela mériterait d’être testé sur la station spatiale.
Voir les sites :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Force_de_Coriolis#Force_de_Coriolis_et_force_axifuge
http://fr.wikipedia.org/wiki/Gravit%C3%A9_artificielle