Difficultés pour atterrir sur Mars

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Message Dim 2 Sep 2018 - 15:08


Bonjour , je cherche des liens qui parlent d'atterrissages sur Mars , combien de propergol pour faire atterrir une  masse sur Mars , la vitesse à  l'entrée de l'atmosphère , le rôle et la part des différents méthodes de freinage :
- Bouclier thermique, 
- Parachute 
- Freinage et atterrissage  par moteur fusée .
On va chercher les mases à atterrir des prochaines missions : mars insight, exomars 2020,  retour d'échantillons et d'autres missions .
noureddine2
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http://salotti.pagesperso-orange.fr/MarsSD.htm

voici un lien vers le site d'argyre , il y a une comparaison entre les différentes scénario pour poser un atterrisseur lourd.
phenix
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@noureddine2 a écrit:le rôle et la part des différents méthodes de freinage :
- Bouclier thermique,
- Parachute
- Freinage et atterrissage  par moteur fusée .

Parmi les techniques à mettre en oeuvre, notamment pour les sondes qui se mettent en orbite et les atterrisseurs de missions automatiques, ne pas oublier l'aérofreinage, qui fonctionne même avec des atmosphères ténues comme pour Mars (il est vrai que c'est souvent associé à la présence d'un bouclier thermique ..... mais l'aérofreinage par rétropropulsion peut venir à se généraliser ?).
montmein69
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@phenix a écrit:http://salotti.pagesperso-orange.fr/MarsSD.htm

voici un lien vers le site d'argyre , il y a une comparaison entre les différentes scénario pour poser un atterrisseur lourd.
Oui j'y ai trouvé aussi cette page 
http://salotti.pagesperso-orange.fr/docdescentandlanding.htm
Page intéressante que je vais voir après.
noureddine2
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Un lien sur la rentrée atmosphérique 
https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Rentrée_atmosphérique
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on peut réussir à freiner la fusée pendant la descente vers Mars pour passer de 6 km/s à 0 km/s
avec boucliers , parachute et rétrofusée etc
 alors je me pose ces 2 questions :
- la fusée doit atterrir sur un sol horizontal stable pour que la fusée puisse décoller verticalement . comment résoudre ce problème ?
- c'est quoi les dimensions(longueur -diamètre ) et la masse que doit avoir cette fusée pour pouvoir décoller de Mars avec 2 passagers à son bord ?
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Ce poser sur une surface plane n'est pas un problème, ça a déjà était fait par les mission appolo. il suffit de trouver une région plutôt plane, éviter les gros rocher, les pieds doive absorbé une petit déformation. 

Pour le design, le mieux est de se réfère au scénario de l'association planète Mars comme Mars semi direct ou 2-4-2.
phenix
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@noureddine2 a écrit:on peut réussir à freiner la fusée pendant la descente vers Mars pour passer de 6 km/s à 0 km/s
avec boucliers , parachute et rétrofusée etc
 alors je me pose ces 2 questions :
- la fusée doit atterrir sur un sol horizontal stable pour que la fusée puisse décoller verticalement . comment résoudre ce problème ?
- c'est quoi les dimensions(longueur -diamètre ) et la masse que doit avoir cette fusée pour pouvoir décoller de Mars avec 2 passagers à son bord ?

A la première question, la réponse la plus simple est de faire comme pour Apollo : le module de remontée est placé sur une petite plateforme, au-dessus des moteurs du vaisseau qui l'a amené à la surface. On a ainsi un sol dur et stable, ce qui est le plus important. Je ne crois pas qu'une horizontalité parfaite soit requise. C'est ce principe qui est décrit dans les architectures de mission NASA DRM3 et DRA5 et que j'ai repris dans Mars semi-direct revisité.
Sinon, si on veut redécoller avec le même vaisseau, j'imagine que c'est un vrai problème. Il est sans doute possible d'aplanir et de rigidifier le sol, ou alors de construire une petite plateforme dédiée et de transporter le vaisseau dessus à l'aide de roues (?).

A la 2ème question, je peux renvoyer sur les études NASA de la DRA5.0, où la masse d'un MAV pour 5 personnes est décortiquée :
https://www.nasa.gov/sites/default/files/files/NASA-SP-2009-566-ADD2.pdf

Principes généraux :
Il faut pouvoir tenir 2 ou 3 jours en orbite martienne, au cas où il y aurait des difficultés à rejoindre le vaisseau de retour. Cette contrainte conditionne le système support vie.
Sur la base d'un système de propulsion CH4/O2 de 2 étages, on peut déterminer la masse des ergols en fonction du Delta V, de l'ordre de 5,2 km/s si l'ERV est sur une orbite allongée de 1 sol.
J'ai extrapolé pour 3 astronautes à partir de l'étude NASA, ça donne approximativement (c'est sur mon site) :
Premier étage : 10,8 tonnes dont environ 8 tonnes d'ergols
Deuxième étage : 17,5 tonnes, dont environ 11,4 tonnes d'ergols et 2,4 tonnes de charge utile (le module habitable).
L'aérodynamique du vaisseau n'est pas importante et la protection thermique est relativement faible, car la vitesse reste modérée sur les 40 km où la friction de l'air est notable.
Argyre
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@Argyre a écrit:

J'ai extrapolé pour 3 astronautes à partir de l'étude NASA, ça donne approximativement (c'est sur mon site) :
Premier étage : 10,8 tonnes dont environ 8 tonnes d'ergols
Deuxième étage : 17,5 tonnes, dont environ 11,4 tonnes d'ergols et 2,4 tonnes de charge utile (le module habitable).
L'aérodynamique du vaisseau n'est pas importante et la protection thermique est relativement faible, car la vitesse reste modérée sur les 40 km où la friction de l'air est notable.
c'est curieux que le Premier étage : 10,8 tonnes  soit moins lourd que le  Deuxième étage : 17,5 tonnes
alors que c'est le premiers étage qui doit faire plus d'effort dans le décollage , donc doit être plus lourd .
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@noureddine2 a écrit:
@Argyre a écrit:

J'ai extrapolé pour 3 astronautes à partir de l'étude NASA, ça donne approximativement (c'est sur mon site) :
Premier étage : 10,8 tonnes dont environ 8 tonnes d'ergols
Deuxième étage : 17,5 tonnes, dont environ 11,4 tonnes d'ergols et 2,4 tonnes de charge utile (le module habitable).
L'aérodynamique du vaisseau n'est pas importante et la protection thermique est relativement faible, car la vitesse reste modérée sur les 40 km où la friction de l'air est notable.
c'est curieux que le Premier étage : 10,8 tonnes  soit moins lourd que le  Deuxième étage : 17,5 tonnes
alors que c'est le premiers étage qui doit faire plus d'effort dans le décollage , donc doit être plus lourd .

Bonne remarque !
En fait, ce ne sont pas des étages habituels : il s'agit plutôt de 4 réservoirs de carburant, 2 étant largués après épuisement.
On trouve l'image sur le web :
Difficultés pour  atterrir sur Mars 800px-6-crew-habitable-MAV-NASA-Mars-DRA-5-A2
Argyre
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nourredine2 : merci pour ce lien (ici). Je n'avais pas penser (entres autres !) au phénomène de cratérisation. Ca promet également un bel écran de poussières en suspension pour accueillir les premiers humains.
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@Argyre a écrit:Difficultés pour  atterrir sur Mars 800px-6-crew-habitable-MAV-NASA-Mars-DRA-5-A2
merci , en cherchant cette image sur google , j'ai vu ce mot  ( MAV ) : Mars Ascent Vehicle ,
et en cherchant ce mot j'ai trouvé des liens , par exemple ce lien :
http://mars.natgeotv.com/ca/2016/11/10/aller-sur-mars-cest-bien-mais-comment-en-repartir-2-22/
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Une toute première étape, qu'on verra sans doute un de ces jours et - AMHA qui n'engage que moi - en amont d'une mission habitée, ce sera le décollage du sol martien, d'un petit vaisseau de retour pour rapporter des échantillons du sol.

Ce Mars Sample Return .... on en parle depuis bien longtemps .. mais il n'a jamais été réalisé.

Difficultés pour  atterrir sur Mars Mars_s10

Ce sera selon moi une étape préalable* au retour d'astronautes logés dans un véhicule de plusieurs tonnes .... il faut savoir commencer (et réussir !) sans "vouloir péter plus haut qu'on a le fondement" aurait dit Coluche  :bounce1:

* NASA seule ? en collaboration avec l'ESA ? coiffés au poteau par les chinois ?

Mais certains pourraient me rétorquer que la navette (il faut que je pèse mes mots concernant la dénomination officielle de cet engin LOL ) d'Elon se posera en premier, débarquera ses nuées de colons (entre 4 et 100) et après avoir fait le plein made-in-ISRU, repartira vers la planète -mère :cheers:
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Que veut dire AMHA ?
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@jmontaut a écrit:Que veut dire AMHA ?

"A mon humble avis."
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@montmein69 a écrit:Ce sera selon moi une étape préalable* au retour d'astronautes logés dans un véhicule de plusieurs tonnes .... il faut savoir commencer (et réussir !) sans "vouloir péter plus haut qu'on a le fondement" aurait dit Coluche  :bounce1:

* NASA seule ? en collaboration avec l'ESA ? coiffés au poteau par les chinois ?

Mais certains pourraient me rétorquer que la navette (il faut que je pèse mes mots concernant la dénomination officielle de cet engin LOL ) d'Elon se posera en premier, débarquera ses nuées de colons (entre 4 et 100) et après avoir fait le plein made-in-ISRU, repartira vers la planète -mère :cheers:

L'étape ne sera pas préalable du tout au décollage de Mars d'équipage humain. Le "Mars sample return" utilise une bête fusée à poudre similaire à un missile intercontinental.
Pour faire décoller une capsule habitée, il faut un fusée beaucoup plus grosse et presque obligatoirement fabriquer le carburant (méthane) sur place.

Bref, ce retour d'échantillons est une mission intéressante mais elle se détourne (volontairement ?) de l'expérimentation d'une technique de retour applicable aux astronautes.
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Tu as raison.
Mais la seule proposition qui allait dans ton sens,* c'était le projet de Musk, d'envoyer une capsule Dragon sur Mars en utilisant une Falcon Heavy : test d'un atterrissage d'un engin déjà massif, et si des partenaires compétents dans ce secteur s'y étaient engagés (le dynamisme du Privé) , un dispositif ISRU pour valider dans les conditions martiennes la synthèse et le stockage des ergols (méthane, oxygène) dont un véhicule de retour aurait besoin .
Malheureusement ... cet apport technologique que le New Space promettait d'apporter et que j'aurais personnellement salué chapeau bas .... s'est terminé en vaporware. Dommage !

*Je parle d'une proposition où on entrevoyait un passage à l'acte possible et pas uniquement des documents qui avaient certes nécessité des "brainstorming" de la part de leurs auteurs mais ne prenaient pas vraiment le chemin de la concrétisation
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@montmein69 a écrit:Tu as raison.
Mais la seule proposition qui allait dans ton sens,* c'était le projet de Musk, d'envoyer une capsule Dragon sur Mars en utilisant une Falcon Heavy : test d'un atterrissage d'un engin déjà massif, et si des partenaires compétents dans ce secteur s'y étaient engagés (le dynamisme du Privé) , un dispositif ISRU pour valider dans les conditions martiennes la synthèse et le stockage des ergols (méthane, oxygène) dont un véhicule de retour aurait besoin .
Malheureusement ... cet apport technologique que le New Space promettait d'apporter et que j'aurais personnellement salué chapeau bas .... s'est terminé en vaporware. Dommage !

*Je parle d'une proposition où on entrevoyait un passage à l'acte possible et pas uniquement des documents qui avaient certes nécessité des "brainstorming" de la part de leurs auteurs mais ne prenaient pas vraiment le chemin de la concrétisation
Excellente remarque Montmein69,
En fait, j'avais complètement oublié cette proposition de Musk. En fait, elle a capoté car le Dragon II n'était d'une part, absolument pas près au moment du lancement de la première FH et d'autre part, la NASA c'est opposé à l'atterrissage des Dragon en mode propulsé.
Selon moi, cette option reste ouverte quand SpaceX disposera de capsules utilisées et que l'atterrissage en mode rétropropulsion sera au point. Sachant que la NASA s'oppose aussi à la réutilisation des Dragon II pour l'envoi d'équipages, cela va faire quelques capsules disponibles pour des essais divers et variés.
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@GNU Hope a écrit:... et d'autre part, la NASA c'est opposé à l'atterrissage des Dragon en mode propulsé.
...

Je ne savais pas. Et pourquoi donc ?
Est-ce que tu saurais retrouver tes sources d'information ?
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@Argyre a écrit:
@GNU Hope a écrit:... et d'autre part, la NASA c'est opposé à l'atterrissage des Dragon en mode propulsé.
...

Je ne savais pas. Et pourquoi donc ?
Est-ce que tu saurais retrouver tes sources d'information ?

je crois possible une petite confusion
SpaceX a parlé, il y a longtemps, de la possibilité pour sa Dragon-Crew de retours terrestre en mode propulsé,

après étude du procédé la NASA semble avoir dit
"moui! pourquoi pas avec vos astronautes, mais pas avec les astronautes NASA" 

de la à dire que la NASA est opposé c'est peut être allée un peu vite
de plus au moment de cette annonce de la NASA ; les moteurs du 1er étage des falcon-9 étaient encore en 3 X 3 et pas en Octa-web
donc la NASA  n'avais aucun moyen de connaitre la qualité du système ni les compétence de l’équipe SpaceX en la matière
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@Argyre a écrit:
@GNU Hope a écrit:... et d'autre part, la NASA c'est opposé à l'atterrissage des Dragon en mode propulsé.
...

Je ne savais pas. Et pourquoi donc ?
Est-ce que tu saurais retrouver tes sources d'information ?

On en a beaucoup parlé un peu partout :
https://www.forum-conquete-spatiale.fr/t16727p200-spacex-actualites-et-developpements-du-vaisseau-dragon
https://www.forum-conquete-spatiale.fr/t17689p225-spacex-un-vaisseau-red-dragon-sur-mars-en-2020#395754

Et pour les sources plus officielles, on les trouve sur internet. Mais en gros, cet abandon de l'atterrissage propulsif par la NASA fait que SpaceX a jeté l'éponge pour le mettre au point tout seul, ce qui a jeté une pelletée de terre supplémentaire sur le cercueil du projet "Red" Dragon martien, qui devenait redondant avec le BFR.

@GNU Hope a écrit:Selon moi, cette option reste ouverte quand SpaceX disposera de capsules utilisées et que l'atterrissage en mode rétropropulsion sera au point.

Sauf qu'apparemment, SpaceX ne compte pas le mettre au point sans le support de la NASA. Il faut dire que pour l'instant, les seuls passagers sérieux du Dragon Crew sont les astronautes NASA. Pas d'urgence à passer du temps et de l'argent sur un truc qui ne servira pas avant un bout de temps, voire jamais.

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@Thierz a écrit: Pas d'urgence à passer du temps et de l'argent sur un truc qui ne servira pas avant un bout de temps, voire jamais.

Il ne serait pourtant pas inutile, même en utilisant une Falcon heavy avec des cores anciens recyclés (puisqu'ils maitrisent le lanceur ... enfin peut-être ?) et qu'il y aura des Dragon-cargos, voire des Crew-Dragon recyclés, déposer cette masse significative de plusieurs tonnes en utilisant la rétro-propulsion ... c'est quand même réaliser une étape (avant de penser voir la navette mahouss-costaude faire son aéro-freinage finger in the nose) ... et s'il y a des expérimentations possibles d'outils en situation (même si c'est du demi-grand , comme on dit en chimie industrielle) d'ISRU, et d'imprimante 3D agglomérant du vrai régolithe pour construire au moins une niche de chien ... etc .... ce serait un investissement utile pointant et cochant des jalons (et probablement des choses à améliorer/solutionner.). Sans compter que ce serait utile à la com pour être pris au sérieux, susciter des vocations d'inventeurs pour s'associer à ces projets etc ....

Evidemment dire "tout çà on le fera avec la navette du système BFR, quand elle aura été lancée par le booster, et qu'elle aura été ravitaillée cinq fois par une navette-tanker et qu'elle arrivera sur la planète rouge" :cheers: .... çà ne mange pas de pain et j'oserai même dire que c'est une façon élégante de botter en touche.
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@Thierz a écrit:

On en a beaucoup parlé un peu partout :
https://www.forum-conquete-spatiale.fr/t16727p200-spacex-actualites-et-developpements-du-vaisseau-dragon
https://www.forum-conquete-spatiale.fr/t17689p225-spacex-un-vaisseau-red-dragon-sur-mars-en-2020#395754

Et pour les sources plus officielles, on les trouve sur internet. Mais en gros, cet abandon de l'atterrissage propulsif par la NASA fait que SpaceX a jeté l'éponge pour le mettre au point tout seul, ce qui a jeté une pelletée de terre supplémentaire sur le cercueil du projet "Red" Dragon martien, qui devenait redondant avec le BFR.

OK.
En fait, je le savais pour l'atterrissage sur Terre, mais j'avais manqué l'info concernant l'atterrissage sur Mars, m'étant éloigné un peu du forum et de l'actualité spatiale dans la période de l'annonce.
Pour l'atterrissage sur Mars, on ne peut pas se passer d'un freinage propulsif terminal, au contraire de la Terre, où le parachute est pratiquement suffisant. Donc un peu plus de propulsif ne m'apparaissait pas rédhibitoire.



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Oui, on va même passer en 100% propulsif, ce sera le BFR, exit le Red Dragon.

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