STRATOVATOR ascenseur stratosphérique

[phenix]

bonjour

je vous joins une présentation (un premier jet) sur une idée d'ascenseur stratosphérique

Stratovator 1

[BBspace]

Je n'ai pas les compétences pour juger de la faisabilité de cette idée apparemment bien exposée sur le plan théorique. En revanche, je conseillerais de faire relire le texte pour en corriger l'orthographe...

[Anovel]

Pas mal comme projet, reste que c'est un peu perfectible.
Pour alléger pourquoi ne pas mettre dans la cabine (en haut ou en bas) un petit ballon capable "d'annuler" une partie du poids ?
L'utilisation d'un ballon à vide est-elle possible ? Peut-on monter plus haut ?

[Giwa]

En tout cas, c'est un projet intéressant !
 A l'heure où l'on parle de Plan Hydrogène, il serait temps de revoir la législation sur les aérostats à hydrogène qui me semblent plus valables que ceux à hélium pour de longues durées de vol, surtout s'ils ne sont que stationnaires  . Certes on ressasse toujours la catastrophe du  Zeppelin Hindenburg, mais n'oublions pas le contexte politique de l'époque à la veille de la seconde guerre mondiale et il n'y avait pas que des problèmes de sécurité pour avoir arrêté  l'utilisation des Zeppelin  car des catastrophes sur d'autres moyens de transport il y en avait eu déjà et il y en aurait encore d'autres !

 Cela serait bien de démocratiser la sensation d'apesanteur sur une demi-minute car en sautant sur place, on n'a vraiment pas le temps de s'en rendre compte à l'apogée de sa trajectoire suborbitale de 10 cm... et même en sautant de quelques mètres d'un plongeoir !

[aRes]

Par contre il y a beaucoup trop de fautes d'orthographe dans ton pdf phenix. Je te conseille d'utiliser un correcteur orthographique afin de le rendre un minimum agréable à lire. Sur le fond le sujet à l'air en tout cas intéressant.

[fredB]

Intéressant comme exercice, mais je pense qu'il faut revoir tes calculs de portance, page 7 car la température de -60°C rencontrée à 20km d'altitude et la baisse de pression ont une très grosse influence sur sa valeur. Quid de la dilation de l'hélium à 0.07 atm ? Un calcul rapide donne pour un ballon de 63m de diamètre au sol, un diamètre de 150m à 20km d'altitude.
Quelle est l'estimation de masse d'un câble de 20km de long ? et sa résistance mécanique ?
J'ai animé plusieurs formations d'aérotechniciens pour le CNES et Planète sciences et nos documents de référence pourront t'aider dans ces calculs :
https://www.planete-sciences.org/espace/Ballon-stratospherique/Presentation

[phenix]

Pas mal comme projet, reste que c'est un peu perfectible.
Pour alléger pourquoi ne pas mettre dans la cabine (en haut ou en bas) un petit ballon capable "d'annuler" une partie du poids ?
L'utilisation d'un ballon à vide est-elle possible ? Peut-on monter plus haut ?

premièrement désolé pour l'orthographe, je me suis trompé de version. il faut que le télécharge la version corrigé.

pour le ballon sur la cabine , sa complexifierais l'architecture (risque de se prendre dans le câble) et aurais un gros impacte aérodynamique qui perturberais la trajectoire. 

pour le ballon a  vide , je suis les discussions sur le  sujet dédier mais pour l'instant il n'y a pas de technologie mature. 

pour l'altitude , on peut toujours aller plus haut mais sa impliquerais une augmentation de taille du ballon du a la masse volumique de l'air plus faible.

En tout cas, c'est un projet intéressant !
 A l'heure où l'on parle de Plan Hydrogène, il serait temps de revoir la législation sur les aérostats à hydrogène qui me semblent plus valables que ceux à hélium pour de longues durées de vol, surtout s'ils ne sont que stationnaires  . Certes on ressasse toujours la catastrophe du  Zeppelin Hindenburg, mais n'oublions pas le contexte politique de l'époque à la veille de la seconde guerre mondiale et il n'y avait pas que des problèmes de sécurité pour avoir arrêté  l'utilisation des Zeppelin  car des catastrophes sur d'autres moyens de transport il y en avait eu déjà et il y en aurait encore d'autres !

 Cela serait bien de démocratiser la sensation d'apesanteur sur une demi-minute car en sautant sur place, on n'a vraiment pas le temps de s'en rendre compte à l'apogée de sa trajectoire suborbitale de 10 cm... et même en sautant de quelques mètres d'un plongeoir !

le hindenburg a profondément imprégné la mémoire collective, mais même sans hydrogene c'était une torche volante (toile en coton imprégné d'un enduit inflammable, moteur diesel, structure métallique qui accumulé l'électricité statique). si on utilise de l'hydrogene dans un simple ballon , le niveau de risque est tout a fait acceptable. 

Intéressant comme exercice, mais je pense qu'il faut revoir tes calculs de portance, page 7 car la température de -60°C rencontrée à 20km d'altitude et la baisse de pression ont une très grosse influence sur sa valeur. Quid de la dilation de l'hélium à 0.07 atm ? Un calcul rapide donne pour un ballon de 63m de diamètre au sol, un diamètre de 150m à 20km d'altitude.
Quelle est l'estimation de masse d'un câble de 20km de long ? et sa résistance mécanique ?
J'ai animé plusieurs formations d'aérotechniciens pour le CNES et Planète sciences et nos documents de référence pourront t'aider dans ces calculs :
https://www.planete-sciences.org/espace/Ballon-stratospherique/Presentation

justement , page 7 j'explique comment calculer la portance en fonction de l'altitude. donc les diamètres de ballon donné son pour une altitude de 20km, il seront plus réduit au sol au moment du lancement. pour le dimensionnement du câble, le calcul est page 9 et les résultats selon les architectures. 

en tout cas merci pour les liens, je vais y jete un coup d'oeil.

[Giwa]

pour le ballon à vide , je suis les discussions sur le  sujet dédié, mais pour l'instant il n'y a pas de technologie mature. 

Je suis bien d’accord même si je suis l’auteur de ce sujet.

Mon objectif fut d’ouvrir les réflexions sur ce sujet à propos des différentes voies  qui pourraient aboutir à plus ou moins long terme
En tout cas pour ta proposition  d’aérostat captif stratosphérique, on se place dans un futur bien plus proche. 
Mais, bon comme cet aérostat pourrait aussi servir de laboratoire, pourquoi pas aussi pour des maquettes d’aérostat à vide ou plutôt d’aérostat à pression interne réduite ...mais avec un tel nom à rallonge ce serait moins porteur ! 

[Anovel]

Mon idée de ballon dans la cabine n'est pas une baudruche accrochée à l'extérieure mais un ballon dans le carrénage de la cabine.

[Thierz]

@phenix une petite question sur le matériau du câble de retenue (note : la retenue prend un "e").

J'ai pris comme chiffres la slide III.c) Cabine autonome

Diamètre câble de retenue : 11,7 mm
Masse câble de retenue : 1,9 t

Quelques calculs rapides en prenant une hypothèse longueur câble = 25 km :

Volume du câble par mètre linéaire : PI R² = 0,000107513 m3/m
Masse du câble par mètre linéaire : 0,076 kg/m
Ce qui nous donne une densité de matière : 706,890243 kg/m3

J'ai pas la science infuse des matériaux, j'ai regardé sur Wikipedia https://fr.wikipedia.org/wiki/Masse_volumique et je ne vois pas des masses de matériaux "costauds" qui sont aussi légers. Même le titane est à 4400 kg/m3. Le lithium est à 530, tu pensais à un matériau de ce type ?

[BBspace]

@phenix une petite question sur le matériau du câble de retenue (note : la retenue prend un "e").

J'ai pris comme chiffres la slide III.c) Cabine autonome

Diamètre câble de retenue : 11,7 mm
Masse câble de retenue : 1,9 t

Quelques calculs rapides en prenant une hypothèse longueur câble = 25 km :

Volume du câble par mètre linéaire : PI R² = 0,000107513 m3/m
Masse du câble par mètre linéaire : 0,076 kg/m
Ce qui nous donne une densité de matière : 706,890243 kg/m3

J'ai pas la science infuse des matériaux, j'ai regardé sur Wikipedia https://fr.wikipedia.org/wiki/Masse_volumique et je ne vois pas des masses de matériaux "costauds" qui sont aussi légers. Même le titane est à 4400 kg/m3. Le lithium est à 530, tu pensais à un matériau de ce type ?

Je dirais des nanotubes de carbone.

[Thierz]

Je dirais des nanotubes de carbone.

Ca "pèse" quand même 1300 kg/m3...

[phenix]

Ah, on lui fais pas a thierz.
non j'essais de reste sur du robuste , basé sur des technologies existante, donc sur les nanotube de carbone... bauf
la réponse est une fibre textile haute resistence  https://www.horizoncableinc.com/plasma-12-strand
elles ont une très bonne résistance surfacique et une faible masse volumique se qui offre une résistance massique excellente.  Par contre pour la masse volumique que tu a calculé, c'est en prenant en compte le vide entre les brins, en realité la densité du matériau est de 0,95

[Giwa]

Effectivement l’industrie textile s’intéresse depuis longtemps à la finesse et la résistance  des fils avec le Titrage
Et ces fils sont constitués de Fibres
Ce Stratovator doit pouvoir être construit avec ce qui existe déjà sur le marché...même s’il a un petit air de ressemblance avec l’ascenseur spatial.! Disons plutôt un Très petit air de ressemblance 

L’ascenseur spatial...

[Thierz]

Ces matériaux textiles doivent avoir un coefficient d'élasticité important non ?

[phenix]

Effectivement l’industrie textile s’intéresse depuis longtemps à la finesse et la résistance  des fils avec le Titrage
Et ces fils sont constitués de Fibres
Ce Stratovator doit pouvoir être construit avec ce qui existe déjà sur le marché...même s’il a un petit air de ressemblance avec l’ascenseur spatial.! Disons plutôt un Très petit air de ressemblance 

L’ascenseur spatial...

oui sa a un air d'ascenseur spatial (si je l'appel ascenseur stratosphérique c'est pas pour rien) mais il fait que 0,05% de sa taille , donc on est loin du défi technologique de place du lest en orbite géostationnaire. 

Ces matériaux textiles doivent avoir un coefficient d'élasticité important non ?

si on les appels fibre "haut module" c'est justement parce qu'elle ne sont pas très élastique. on est directement au niveau de rigidité des métaux. le module d'youngs est d'environ 130GPa sous le double de l'aluminium, autant que le titane et 30% de moins que l'acier. d'ailleurs dans le milieu maritime , les dyneema (nom commercial les plus courant) est très rependu  mais réputé pour leur manque de souplesse. Souvent les propriétés de gros bateau de plaisance les achète impressionner par leur performance et les attache très court mais vu qu'il y a aucune élasticité chaque mouvement devient un impact qui a la longue font sauté les taquet. Dans la marine marchande, ils ont souvant une phobie des rupture de dyneema, en effet elle absorbe une enorme traction sans qu'on le remarque (peu d'allongement) donc une fois le point de rupture (corde ou fixation) elle se transforme en fouet mortel

[Thierz]

Ah d'accord, je te reconnais bien là, tu as pensé à tout

[Giwa]

Parmi les utilisations du Stratovator que tu proposes, les expériences en apesanteur sont intéressantes, mais aussi toutes celles que l’on peut envisager en pesanteur réduite comme celle de la pesanteur martienne sur de plus longues durées que celle qui a été faite avant le départ de Tianwen:
Spoutnik 51

[phenix]

Parmi les utilisations du Stratovator que tu proposes, les expériences en apesanteur sont intéressantes, mais aussi toutes celles que l’on peut envisager en pesanteur réduite comme celle de la pesanteur martienne sur de plus longues durées que celle qui a été faite avant le départ de Tianwen:
Spoutnik 51

Le lien pour Tianwen renvoi sur Perseverance. Je n'avais pas vu les tests en gravité réduite , c'etait dans un vol parabolique en avion ?

j'ai refait les calculs pour les gravité lunaires et martienne. Donc avec un ascenseur stratosphérique on pourrait simuler 1minute 11s en gravité lunaire et 1 minute 37s pour une pensenteur martienne. En fait ce qui est limitant c'est la vitesse initiale, je me limite volontairement à 300m/s pour ne pas être supersonique et limiter la puissance. En effet, cela impliquerait de fournir plus de vitesse (c'est le but) sur une hauteur d'accélération plus faible et dans une atmosphere plus dense.

[Giwa]

Ce n'était pas un vol parabolique ,mais un échafaudage au sol :


c'était bien sur le fil Perseverance de la part de Spoutnik 51sur un message en date du dimanche 14 février à 20:51

Je l'avais vu auparavant  sur un site chinois , mais où ?

[Giwa]

http://french.xinhuanet.com/2019-11/14/c_138554880_6.htm
Voilà c'était sur ce site de la Chine en français

[Giwa]

Bien que - comme beaucoup parmi nous- je suis un peu suspendu à l'essai à venir du SN 11- qui pourrait nous entrebailler un tout petit peu la porte des étoiles (enfin d'abord celle du système solaire) , il est bon de se débrancher un peu pour se détendre et de revenir sur ce sujet.

Parmi les applications possibles des Stratovator , on pourrait envisager de s'en servir de quais célestes pour l'amarrage de vaisseaux aériens stratosphériques voyageant entre  ces aéroports stratosphériques  - sans jamais à avoir à descendre dans les turbulences de la troposphère -en particulier et subir des phases de dégonflement et de regonflement et d'atterrissages qui par gros temps  peuvent s'avérer dangereux.

[phenix]

Bien que - comme beaucoup parmi nous- je suis un peu suspendu à l'essai à venir du SN 11- qui pourrait nous entrebailler un tout petit peu la porte des étoiles (enfin d'abord celle du système solaire) , il est bon de se débrancher un peu pour se détendre et de revenir sur ce sujet.

Parmi les applications possibles des Stratovator , on pourrait envisager de s'en servir de quais célestes pour l'amarrage de vaisseaux aériens stratosphériques voyageant entre  ces aéroports stratosphériques  - sans jamais à avoir à descendre dans les turbulences de la troposphère -en particulier et subir des phases de dégonflement et de regonflement et d'atterrissages qui par gros temps  peuvent s'avérer dangereux.

un stratoport, le nom est plutot sympa. la question c'est quelle serai l'utilisation des "vaisseaux aeriens statospherique". j'ai du mal a imaginé une application de transport , que se soit aerodyne ou un aerostat, la masse volumique de l'air y est si faible qu'il faudrait des ailes démesurément grande ou un ballon démesurément volumineux pour transporté une même charge qu'a une altitude plus base. bien sur, dans la stratosphère la taille ne compte pas, mais la masse de toiles (pour un ballon) compte et pénalisé la charge utile. 
on peut imaginé par contre que cela servent de nid a une flotte de Stratobus qui pourrais y être entretenu entre deux mission. thales parle d'un trajet istres-mali en quelque jours, on pourrais donc avec un stratoport en france ayant une bonne capacité de projection  vers nos point d'intérêt stratégique en Afrique ou au moyen orient. pour des projection plus lointaine, on pourrais imaginé une base mobile ou un navire servant de point d'ancrage a un stratovator lui même servant de base a des stratobus. Avec un telle stratovator "de campagne" on pourrais remplacé les drone male pour la surveillance mais aussi pour des frappe aériens car le statobus pourrais être ravitailler en quelque heure.