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 Les différents scénarios pour aller sur Mars

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Argyre


Argyre

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MessageSujet: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyDim 18 Mar 2007 - 15:38

Bonjour,

Ayant eu quelques doutes sur certains points techniques, je vous propose ici de discuter des différentes options pour aller sur Mars et de leur niveau de sécurité.
Je me base notamment sur un rapport du CNES qui date de 2005, écrit par Elisa Cliquet et intitulé :
"Scénarii et architectures de missions habitées vers Mars"
Il est distingué 5 scénarii :
A) Mars Direct (pas de rdv en orbite terrestre ou martienne, propulsion tout chimique, ISRU pour ergols du retour)
B) Mars semi-direct (comme Mars Direct mais + ISRU uniquement pour le véhicule de remontée, + véhicule de retour plein déjà prêt en orbite martienne (NTR=nuclear thermal rocket), + rdv en orbite martienne)
C) Mission minimisant les besoins en lanceur (assemblage en LEO, tout chimique)
D) NEP 10 MW (NEP=Nuclear Electrical Propulsion, pas d'ISRU, gros assemblage en LEO, démarrage du nucléaire à altitude 1000 km)
E) SEP (SEP=solar electric propulsion, montée sur plusieurs semaines de LEO vers une orbite très elliptique, rdv avec équipage, puis comme C

Note : La possibilité d'un système Vasimr est mentionnée mais pas étudiée. Je pense que ça doit être très proche du scénario D, à confirmer.

Le bilan au point de vue des riques est le suivant, à prendre avec des pincettes, car de nombreux critères sont ad hoc et beaucoup d'inconnues subsistent. Voici les notes. Attention, le meilleur scénario a la note de risque la plus faible :
A :3,9765
B : 5,86225
C : 5,4481
D : 4,61395
E : 6,27205
Ce serait donc A (Mars Direct) qui serait le scénario le moins risqué. La raison fondamentale avancée par l'auteur est que ce scénario n'implique aucun rendez vous en orbite et qu'il comporte un certain nombre de back ups.
Toutefois, un scénarion D2 (variante de D) est envisagé plus en détail et semble prometteur, avec des risques du même ordre que ceux de A, mais avec encore beaucoup d'inconnues et une augmentation de la complexité globale.

Pour Lambda0 : les conclusions de ce rapport semblent donc aller dans le sens que je disais, à savoir que concernant la navigation, les nouvelles techniques de propulsion envisagées pour réduire les temps de trajet ne minimiseront pas les risques, ce serait même le contraire.

De plus, un problème fondamental pourrait exister : en cas d'accélération /décélération plus ou moins continue, il serait impossible d'avoir une rotation du vaisseau pour simuler une pesanteur artificielle.

Cordialement,
Argyre
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyDim 18 Mar 2007 - 15:45

Est-il possible d'avoir ce fameux rapport du CNES ?
Concernant les scénarios évoqués, à noter que le B est la "Design Reference Mission" de la NASA, et le E me semble être le scénario envisagé par Energya (et personnellement, ma préférence va au A Wink )
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zx


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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyDim 18 Mar 2007 - 16:52

avec un seul vaisseau, dangereux, il en faudrait deux en cas de probleme, ils peuvent revenir sur l'un des deux. sinon c'est du sans filet
c'est pas la meme duree, deux ans pour mars, 3 jours pour la lune.

c'est risquée de tout miser sur une seule fusée

sinon je dirais A
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Henri
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyDim 18 Mar 2007 - 18:09

Si cette échelle de facteurs de risques était logarithmique, je souscrirais sans problème à la version A.
Maintenant, je pense qu’elle est linéaire ; les différentes valeurs sont dans des rapports 1 à 2 au plus, avec des incertitudes énormes (durée augmentant les risques de défaillances et doses de radiations dans un spectre d’énergie médicalement peu exploré, etc…)

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Les fous ouvrent les voies qu'empruntent ensuite les sages. (Carlo Dossi)
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 8:39

Quelques observations :
- il est en effet un peu bizarre que B ("Mars semi-direct") soit crédité d'une des plus mauvaises note, alors qu'une motivation de la NASA était justement d'améliorer la sécurité par rapport à Mars Direct
- Je ne pense pas que D corresponde au scénario évoqué dans la discussion précédente : ça m'étonnerait qu'un générateur de 10 MW permette une trajectoire rapide. Avec cette puissance de 10 MW, on doit retomber sur une mission d'une durée totale de 2 à 3 ans.
- Il serait d'autant plus intéressant d'avoir le document que les russes considèrent la solution E au contraire comme la plus sûre, mais en fait, je suis d'accord avec cette note défavorable si on reste au niveau de puissance qu'ils ont prévu : les astronautes passent beaucoup trop de temps dans l'espace. Par contre, avec une puissance supérieure, la note serait très différente.
- Des nombres avec 4 décimales à ce niveau, est-ce bien raisonnable ?

Si une nouvelle propulsion ne permet pas de réduire le temps de vol à 3 mois, l'intérêt devient très limité, autant se reporter sur A effectivement. Celà devient intéressant surtout si on dispose de la puissance suffisante pour réduire le temps de vol à 3 mois (réduction du temps d'exposition aux radiations) et permettre une mission de moins d'un an (compatible avec notre expérience).
A part ça, j'aurais eu tendance à considérer l'ISRU comme un facteur de risque non négligeable pour une première mission.
Mais difficile d'en dire plus sans voir le document.

A+
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 10:17

Bonjour,
zx a écrit:
avec un seul vaisseau, dangereux, il en faudrait deux en cas de probleme, ils peuvent revenir sur l'un des deux. sinon c'est du sans filet
c'est pas la meme duree, deux ans pour mars, 3 jours pour la lune.

c'est risquée de tout miser sur une seule fusée

sinon je dirais A

Quelques compléments :
effectivement, dans la plupart des scénarii, il est prévu plusieurs vaisseaux.
Par exemple, pour Mars Direct, on envoie d'abord le véhicule de retour qui doit être prêt avant le départ de la mission habitée. Puis, en même temps qu'on envoie la mission habitée, on envoie le véhicule de retour pour la mission suivante, qui peut servir de back up pour la mission en cours.

Cordialement,
Argyre
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 10:24

Henri a écrit:
Si cette échelle de facteurs de risques était logarithmique, je souscrirais sans problème à la version A.
Maintenant, je pense qu’elle est linéaire ; les différentes valeurs sont dans des rapports 1 à 2 au plus, avec des incertitudes énormes (durée augmentant les risques de défaillances et doses de radiations dans un spectre d’énergie médicalement peu exploré, etc…)

Oui, tout à fait, il y a beaucoup d'incertitudes et d'approximation et l'auteur le répète en conclusion. Néanmoins, je trouve cette analyse très bien faite avec une étude détaillée de chaque phase de la mission spatiale.

A+,
Argyre
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 10:47

Argyre a écrit:

Oui, tout à fait, il y a beaucoup d'incertitudes et d'approximation et l'auteur le répète en conclusion. Néanmoins, je trouve cette analyse très bien faite avec une étude détaillée de chaque phase de la mission spatiale.
Si elle n'est plus dispo sur Internet, tu peux la mettre en partage ici :
http://myfreefilehosting.com/
Ca m'intéresse de voir les hypothèses adoptées, et en particulier la pondération attribuée au temps passé dans l'espace et à la durée de la mission.

A+
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 11:48

Bonjour,
lambda0 a écrit:
Quelques observations :
- il est en effet un peu bizarre que B ("Mars semi-direct") soit crédité d'une des plus mauvaises note, alors qu'une motivation de la NASA était justement d'améliorer la sécurité par rapport à Mars Direct
Oui.
Dans Mars semi-direct, le véhicule de remontée doit rejoindre une NTR.
Dans Mars Direct, le véhicule repart directement vers la Terre. Là est la différence essentielle.
2 avantages pour Mars semi-direct :
1) Retour plus court, donc moins de radiations pour les astronautes (mais ça ne compte pas pour la sécurité de la mission au niveau navigation spatiale)
2) Petit véhicule de remontée (Mars Ascent Vehicle) qui rejoint l'ERV, alors que pour Mars Direct, il faut décoller de Mars avec un vaisseau plus important (mais ce point négatif n'est pas mentionné par l'auteur)

Inconvénients de Mars semi-direct
1) rdv en orbite martienne très critique avec un MAV qui ne permet pas de survivre plus de quelques jours.
2) pas de back up, alors que pour Mars Direct, s'il y a un problème lors de la remontée ... on redescend sur Mars !

lambda0 a écrit:

- Je ne pense pas que D corresponde au scénario évoqué dans la discussion précédente : ça m'étonnerait qu'un générateur de 10 MW permette une trajectoire rapide. Avec cette puissance de 10 MW, on doit retomber sur une mission d'une durée totale de 2 à 3 ans.
Oui, c'est vrai, D correspond également à un scénario de 3 ans. En fait, l'auteur dit au début que le risque d'une mission courte, c'est que les conditions météos soient mauvaises (tempête de poussière) et qu'on perde beaucoup de temps à attendre en orbite, ou pire à ne jamais amarsir. De plus, même si on descendait sur Mars, je ne suis pas sûr que les astronautes pourraient travailler efficacement.
De toute façon, l'auteur n'a pas étudié les risques complets de la mission, elle s'est focalisée sur la partie spatiale. Les résultats seraient donc probablement du même ordre que pour D, non ?

Autre point qui va ce coup ci dans ton sens, l'auteur explique qu'un système de propulsion basé sur NEP est beaucoup plus robuste qu'un système chimique, en particulier car on peut assez facilement redonder les équipements et minimiser ainsi les risques de panne globale. Toutefois, il est tout de même dit que s'il survient une panne de propulsion lors de la 2ème moitié du voyage Terre-Mars, les possibilités de revenir sur Terre sont incertaines. Alors que dans le cas de la propulsion chimique, il existe une solution de retour libre en 3 ans en exploitant la gravité martienne (je ne connaissais pas cette solution de back up).
Les gros points négatifs de NEP, indépendamment de la durée du séjour sur Mars sont :
- Nombreux rdv en orbite pour construire le vaisseau qui va aller vers Mars, avec notamment des radiateurs très encombrants à mettre en place.
- Obligation de démarrer le nucléaire au-delà de 1000 km d'altitude (environ) selon les accords internationaux actuels.
- Rdv de l'équipage avec le vaisseau lorsque celui-ci a atteint une orbite haute après sans doute plusieurs semaines de poussée continue.

Mais le point le plus critique qui pourrait sceller définitivement le sort de ce genre de scénario à (faible) poussée continue, c'est peut-être l'impossibilité de mettre en rotation le vaisseau pour avoir une pesanteur artificielle. Qu'en pensez vous ?

Cordialement,
Agyr ...
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Argyre


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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 12:04

lambda0 a écrit:

Si elle n'est plus dispo sur Internet, tu peux la mettre en partage ici :
http://myfreefilehosting.com/
Ca m'intéresse de voir les hypothèses adoptées, et en particulier la pondération attribuée au temps passé dans l'espace et à la durée de la mission.
A+
Malheureusement, j'ai eu le rapport parce que l'auteur me l'a directement envoyé par mail mais je ne pense pas avoir le droit de le diffuser comme ça. De plus, il fait près de 8 Mo ...
Peut-être peux-tu lui demander directement ? On trouve son adresse sur le net ici :
http://www.cnes.fr/web/177-sujets-bourses-cnes-2007.php?view=item&item=1913

Cordialement,
Argyre
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 12:18

Argyre a écrit:
Dans Mars semi-direct, le véhicule de remontée doit rejoindre une NTR.
Dans Mars Direct, le véhicule repart directement vers la Terre. Là est la différence essentielle.
2 avantages pour Mars semi-direct :
1) Retour plus court, donc moins de radiations pour les astronautes (mais ça ne compte pas pour la sécurité de la mission au niveau navigation spatiale)
2) Petit véhicule de remontée (Mars Ascent Vehicle) qui rejoint l'ERV, alors que pour Mars Direct, il faut décoller de Mars avec un vaisseau plus important (mais ce point négatif n'est pas mentionné par l'auteur)
...
Ok, je comprend mieux. Il me semblait qu'il y avait plusieurs variantes de "Mars semi-direct", et celle utilisant un NTR paraissait effectivement assez douteuse. Mais qu'en est-il des autres ?

Argyre a écrit:

Oui, c'est vrai, D correspond également à un scénario de 3 ans. En fait, l'auteur dit au début que le risque d'une mission courte, c'est que les conditions météos soient mauvaises (tempête de poussière) et qu'on perde beaucoup de temps à attendre en orbite, ou pire à ne jamais amarsir. De plus, même si on descendait sur Mars, je ne suis pas sûr que les astronautes pourraient travailler efficacement.
Effectivement, c'est une objection parfois avancée. Au fait, que se passe-t-il si au cours de la mission standard de 3 ans, pendant que les astronautes sont sur Mars, une tempête se déclenche et les oblige à remonter prématurément en orbite pour attendre la fenêtre de retour avant que la tempête ne les en empêche et risque de leur faire rater la fenêtre de retour ?

Argyre a écrit:

Les gros points négatifs de NEP, indépendamment de la durée du séjour sur Mars sont :
- Nombreux rdv en orbite pour construire le vaisseau qui va aller vers Mars, avec notamment des radiateurs très encombrants à mettre en place.
- Obligation de démarrer le nucléaire au-delà de 1000 km d'altitude (environ) selon les accords internationaux actuels.
- Rdv de l'équipage avec le vaisseau lorsque celui-ci a atteint une orbite haute après sans doute plusieurs semaines de poussée continue.
Avec un lanceur de classe 130 t (Ares V), on doit s'en sortir avec 2 ou 3 tirs pour l'assemblage. Voir les ordres de grandeur de masse donnés par Chang-Diaz.
Quant à la montée en orbite haute, ça dépend de la puissance disponible, il y a des trajectoires d'échappement qui ne sont pas si longues que ça, voir aussi document ci-dessous.
Je suis tout à fait d'accord qu'il y a de nombreuses difficultés techniques à résoudre, c'est bien l'objet de la recherche de leur trouver une solution satisfaisante.

Argyre a écrit:

Mais le point le plus critique qui pourrait sceller définitivement le sort de ce genre de scénario à (faible) poussée continue, c'est peut-être l'impossibilité de mettre en rotation le vaisseau pour avoir une pesanteur artificielle.
C'est plus compliqué effectivement, mais pas impossible.
Cependant, à partir du moment où le temps de vol est réduit à 3 mois, ou même un peu moins, la gravité artificielle reste-t-elle si importante ? Avec 200 MW, Chang-Diaz suggère des temps de vol même inférieurs à 60 jours.
Je redonne le document, c'est une présentation générale assez lisible, mais j'ai des études plus détaillées si nécessaire :
http://dma.ing.uniroma1.it/users/bruno/Petro.prn.pdf

A+
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Henri
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 14:13

Deux remarques :

À ma connaissance, ce ne sont pas des accords internationaux qui interdisent de faire diverger un réacteur en LEO. Seule les armes nucléaires et éventuellement des explosifs nucléaires sont interdits (pour toute orbite) par de tels accords. Les soviétiques faisaient diverger en LEO leurs satellites radar alimentés par un réacteur Topaz et amenaient l'ensemble à 900 km d'altitude en fin de vie. Seul problème, si une panne survient avant la mise en MEO, le tout retombe fatalement au sol en quelques mois. C'est pour éviter ce genre d'incident qui mobilise des gros moyens de décontamination au sol que l'on préfère ne faire diverger un réacteur qu'à une altitude où on est sûr qu'il restera des millénaires, le temps de "refroidir".

Pour la propulsion continue et l'impossibilité de mettre en œuvre une gravité artificielle, c'est un peu ce qui m'avait fait préféré la solution GCNR qui permet des durées de propulsion réduites à quelques jours pour des durée de transit de plusieurs semaines.

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Dernière édition par le Lun 19 Mar 2007 - 15:56, édité 1 fois
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 14:42

En fait, dans le cas d'une poussée continue, il me semble qu'il suffit que le vecteur de poussée reste parallèle à l'axe de rotation, et que le lien entre le corps central et les habitacles soit suffisamment rigide pour supporter le couple créé par quelques centaines de Newtons. Un corps central (générateur+moteur), deux masses égales déployées perpendiculairement à l'axe du corps central, symétriquement. Celà ne parait pas irréaliste a priori, et il peut y avoir d'autres solutions (l'étude HOPE -Human Outer Planets Exploration-, par exemple, en poussée continue, prévoit une gravité artificielle).
Mais comme indiqué plus haut, étant donné la réduction du temps de vol, il faut voir si celà en vaut toujours la peine.

Mais de toute façon, la solution GCNR est à rajouter dans les scénarios intéressants, même pour d'autres raisons (avantage sur la masse par exemple).

A+
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 14:55

lambda0 a écrit:
Ok, je comprend mieux. Il me semblait qu'il y avait plusieurs variantes de "Mars semi-direct", et celle utilisant un NTR paraissait effectivement assez douteuse. Mais qu'en est-il des autres ?
Demande le rapport à Elisa Cliquet.
Elle présente à ma connaissance tous les scénarii possibles, mais se restreint ensuite à 5 scénarii fondamentaux.
Concernant la NTR, il y a aussi un scénario où elle est utilisée à l'aller, ce qui permet de gagner 2 mois par rapport au scénario classique.

lambda0 a écrit:

Au fait, que se passe-t-il si au cours de la mission standard de 3 ans, pendant que les astronautes sont sur Mars, une tempête se déclenche et les oblige à remonter prématurément en orbite pour attendre la fenêtre de retour avant que la tempête ne les en empêche et risque de leur faire rater la fenêtre de retour ?
A priori, il y a 3 cas :
1) Aucune incidence de la tempête, la vaisseau est suffisamment robuste, ils décollent quand même (a priori, vu que cette tempête n'a que très peu de force, ça doit être possible, non ?)
2) Comme tu le dis, ils se mettent en orbite martienne et attendent la fenêtre normale de retour. Je pense qu'il doit y avoir une marge de manoeuvre d'au moins 2 ou 3 mois au niveau des réserves pour le voyage de retour.
3) "Abort to Mars". Ils restent sur Mars et survivent grâce au cargo de la mission suivante, alors que le vaisseau habité suivant n'amarsit pas et revient vers la Terre en suivant une trajectoire de retour sur 3 ans.

argyre a écrit:

lambda0 a écrit:

Mais le point le plus critique qui pourrait sceller définitivement le sort de ce genre de scénario à (faible) poussée continue, c'est peut-être l'impossibilité de mettre en rotation le vaisseau pour avoir une pesanteur artificielle.
C'est plus compliqué effectivement, mais pas impossible.
Cependant, à partir du moment où le temps de vol est réduit à 3 mois, ou même un peu moins, la gravité artificielle reste-t-elle si importante ? Avec 200 MW, Chang-Diaz suggère des temps de vol même inférieurs à 60 jours.
Pour 10MW, le réacteur nucléaire doit être équipé de radiateurs de refroidissement très encombrants car seul un refroidissement par rayonnement est possible dans l'espace. Alors pour 200mW ...

Si on veut mettre le vaisseau en rotation, je ne vois qu'une solution, il faut une rotation autour de l'axe de la trajectoire, afin que le moteur exerce toujours une poussée derrière. Cependant, la poussée doit se faire exactement sous le centre de masse, ou alors parfaitement équilibrée des 2 côtés, sinon ça vrille ...
De plus, il faut que le "carburant" soit réparti équitablement des 2 côtés et consommé à la même vitesse ...
Tout ça m'a l'air difficile à mettre en oeuvre, mais bon ...
Sinon, en ce qui concerne un séjour de 2 à 3 mois en microgravité, je pense que c'est déjà beaucoup. Je n'ai plus les chiffres en tête, mais il faudra bien 1 semaine de repos à l'arrivée sur Mars avant de faire quoi que ce soit pour éviter tout problème.

Cordialement,
Argyre
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 16:00

Pour 200 mW je ne suis pas sûr qu'il faut un radiateur Wink

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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 16:52

Roooh le taquin ! tongue

Ce qui me perturbe dans cet article, ce sont les notes données. Vu l'incertitude qui pèse sur chacune de ces approches, les notations sont vraiment à prendre avec des pincettes je pense. A ajouter à cela un système de notation (expressement?) flou et des résultats qui montrent ridiculement 5 chiffres significatifs !
Y aurait-il des raisons politiques derrière tout ça ? Toujours est-il que les résultats sont basés sur la sécurité de tels vols avec nos connaissances actuelles, n'ayant jamais fait voler la moitié des technologiques qui partiront. Je suis tout ouvert à des discussions et des préférences, mais un système de note avec classement au final, ça me dérange quand même.
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyLun 19 Mar 2007 - 23:24

Comment peut-on donner cinq chiffres significatifs sur des projets ?
Laissons plutôt à ce niveau les différents projets se développer et au plus n'en faisons qu'une critique qualitative.
Je me souviens qu'au début du projet Apollo ,on avait trouvé très aventureux le rendez-vous lunaire ; or il a parfaitement fonctionné.
si on est réfléchi un peu ( c'est facile après coup Wink ) c'était évident qu'un rendez-vous lunaire consomme moins d'énergie pour les corrections qu'un rendez-vous en LEO. C'est d'ailleurs pourquoi je trouve le projet E valable: plus on s'élève en altitude, plus la vitesse orbitale diminue et moins il faut consommer d'énergie pour les corrections nécessaires à un rendez-vous
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyMar 20 Mar 2007 - 8:08

giwa a écrit:
Comment peut-on donner cinq chiffres significatifs sur des projets ?
Laissons plutôt à ce niveau les différents projets se développer et au plus n'en faisons qu'une critique qualitative.
Je me souviens qu'au début du projet Apollo ,on avait trouvé très aventureux le rendez-vous lunaire ; or il a parfaitement fonctionné.
si on est réfléchi un peu ( c'est facile après coup Wink ) c'était évident qu'un rendez-vous lunaire consomme moins d'énergie pour les corrections qu'un rendez-vous en LEO. C'est d'ailleurs pourquoi je trouve le projet E valable: plus on s'élève en altitude, plus la vitesse orbitale diminue et moins il faut consommer d'énergie pour les corrections nécessaires à un rendez-vous

L'option E semble correspondre au projet des russes, décrit ici :
http://www.energia.ru/english/energia/mars/mars.html
http://www.energia.ru/english/energia/mars/concept.html
http://www.energia.ru/english/energia/mars/works.html

La durée totale de la mission est d'environ 2 ans.
Les défauts que j'y vois, en l'état, sont un faible "rendement" (1 à 2 mois sur Mars pour une durée totale de mission de 2 ans), et un temps passé dans l'espace trop long. Mais en fait, c'est une question de puissance électrique disponible, en augmentant la puissance de la centrale solaire, et moyennant quelques progrès sur les panneaux solaires en couches minces, on doit pouvoir faire mieux.
De plus, contrairement au Vasimr, les moteurs envisagés existent déjà (moteurs à effet Hall).
La centrale solaire a des dimensions assez imposantes, mais il y a de fortes chances qu'elle soit réutilisable pour plusieurs missions.

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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyMar 20 Mar 2007 - 11:22

Bonjour,
giwa a écrit:
Comment peut-on donner cinq chiffres significatifs sur des projets ?
Laissons plutôt à ce niveau les différents projets se développer et au plus n'en faisons qu'une critique qualitative.
Concernant les chiffres significatifs, c'est vrai que ça n'a pas de sens. Moi aussi d'ailleurs je suis fautif puisque j'ai repris les chiffres, mais j'ai une excuse car j'ai fait un copier-coller ... donc je suis plutôt fautif de fainéantise.
Il y a aussi une évaluation qualitative dans le rapport que j'ai cité. En voici un résumé :
(note : IMLEO = Masse Initiale en LEO, ISPP = In Situ Propellant Production)

A) Mars direct :
avantages :
- pas d'ergol de retour à emmener
- pas de rdv en orbite
- bonnes options d'abandon
- IMLEO minimale
inconvénients :
- 2 technologies à développer : ISPP et aérocapture
- réussite totalement dépendante de ISPP

B) Mars semi-direct
avantages :
- propulsion efficace moins sensible à la fenêtre de tir
- retour propulsé permet un retour assez rapide en cas de pb
- architecture de lanceur classique pour lancement direct
inconvénients :
- besoin d'un lanceur très lourd
- utilisation de la NTR très sensible politiquement, essais au sol peu envisageables
- démarrage de la NTR au-delà de l'orbite de sureté (vers 1000 km)

C) Mission minimisant le besoin lanceurs
avantages :
- lanceur accessible
- retour libre
- technologie de propulsion mature
inconv :
- technologie de rdv automatique (docking)
- performance moyenne

D) Nuclear Electric Propulsion
avantages :
- très efficace en CU
- système permettant la redondance, donc gain en sûreté
- moins sensible aux dates de lancement
- abandon propulsé rapide si panne non propulsive
inconv :
- complexité architecture
- gros effort R&D pour réduire la puissance spécifique
- mauvaise connaissance des capacités d'abandon en cas de panne propulsive
- allumage de l'étage nucléaire au-delà de l'orbite de sûreté

E) Solar Electric Propulsion
avantages
- pas sensible aux opportunités de lancement
- étage SEP utilisé 2 fois
- propulsion écologique
inconv :
- complexité architecture
- montée en HEO lente, donc beaucoup de boil-off et risques de vieillissement
- masse d'un tel système difficile à évaluer

Et j'ajoute d'ailleurs pour l'étude qualitative le Vasimr :
F) Vasimr
avantages
- propulsion très efficace permettant des trajets courts et des séjours variables
- indépendant des opportunités de lancement
- système permettant redondance, donc gain en fiabilité
- abandon propulsé rapide (1ère phase du voyage) possible
- architecture flexible
inconv :
- complexité de l'architecture
- gap technologique, mauvaise connaissance des rendements
- masses en jeu mal connues à ce jour
- mauvaise connaissance des options d'abandon si panne propulsive

A rajouter à cela les autres problèmes soulevés par ailleurs :
- encombrement des radiateurs si on utilise un réacteur nucléaire de plusieurs MW;
- encombrement des panneaux solaires si on utiliser SEP;
- problème de la pesanteur artificielle si on utilise un moteur à poussée continue;
- minimisation des temps de trajet pour minimiser les doses de radiation reçues.

Cordialement,
Argyre
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyMar 20 Mar 2007 - 12:20

Celà me semble être un bon résumé.

Quelques compléments :
Sur l'option E:
- le temps de montée en HEO dépend de la puissance disponible
- le propulsif peut être solide (lithium, bismuth), auquel cas il n'y a plus de problème d'évaporation. Mais même un gaz liquéfié comme le krypton est moins difficile à stocker sur de longues périodes que l'hydrogène. Je ne pense pas que ce problème d'évaporation soit vraiment plus critique que pour les autres options.
- dans le cas du projet de Energya, la masse est estimée à 600 tonnes, ce qui est finalement assez modeste compte tenu du fait qu'il n'y a pas d'ISRU, d'une part, et que la centrale solaire doit être réutilisable, d'autre part

Encombrement des radiateurs d'un générateur nucléaire spatial : celà dépend fortement de la température de fonctionnement du réacteur, c'est une dépendance en T^4. Entre un réacteur basé sur des techniques standards et un réacteur évolué, la réduction peut être très importante.

A+
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Giwa
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyMar 20 Mar 2007 - 23:04

Bonsoir Argyre et merci pour votre résumé,
En ce qui concerne Mars Direct, savez-vous quel ISPP était le plus fréquemment envisagé jusqu'à maintenant? Est-ce bien la production de CH4 et de O2 à partir du CO2 martien et de H2 importé de la Terre ?
Avec la nouvelle donne de la présence de H2O au pôle Sud de Mars, on pourrait être encore plus direct Wink par électrolyse de l'eau et utilisation comme ergols de H2 et O2.
Bien sûr il y a la difficulté du stockage sur de longues périodes du dihydrogène liquide, mais déjà la faible pression atmosphérique martienne nous aide un peu pour l'isolation thermique, ainsi que les basses températures martiennes ( c'est vrai que - 80 °C en moyenne au pôle, ce n'est pas quant même - 253 °C, mais c'est quant-même mieux qu'à Kourou ) Il y aussi le stockage possible sous forme d'hydrure métallique et là encore les basses températures de Mars sont bénéfiques.
Cordialement,
Giwa
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Argyre


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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyMar 20 Mar 2007 - 23:44

giwa a écrit:
Bonsoir Argyre et merci pour votre résumé,
En ce qui concerne Mars Direct, savez-vous quel ISPP était le plus fréquemment envisagé jusqu'à maintenant? Est-ce bien la production de CH4 et de O2 à partir du CO2 martien et de H2 importé de la Terre ?
Avec la nouvelle donne de la présence de H2O au pôle Sud de Mars, on pourrait être encore plus direct Wink par électrolyse de l'eau et utilisation comme ergols de H2 et O2.
Oui, oui, c'est bien ça :
réaction de Sabatier + électrolyse de l'eau + reverse water gas shift et on obtient CH4/O2 à partir du CO2 de l'atmosphère et de H2 importé.
Pour l'exploitation de la glace d'eau, ça semble intéressant, mais je n'ai vu aucune étude sur le sujet. Le fait de devoir casser des blocs de glace, les transporter jusqu'à la petite usine, les chauffer et enfin faire l'électrolyse, le tout automatiquement, ça me semble difficile et coûteux en énergie.

Mais je n'en sais pas plus.

Cordialement,
Argyre
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyMer 21 Mar 2007 - 8:06

Argyre a écrit:
giwa a écrit:
Bonsoir Argyre et merci pour votre résumé,
En ce qui concerne Mars Direct, savez-vous quel ISPP était le plus fréquemment envisagé jusqu'à maintenant? Est-ce bien la production de CH4 et de O2 à partir du CO2 martien et de H2 importé de la Terre ?
Avec la nouvelle donne de la présence de H2O au pôle Sud de Mars, on pourrait être encore plus direct Wink par électrolyse de l'eau et utilisation comme ergols de H2 et O2.
Oui, oui, c'est bien ça :
réaction de Sabatier + électrolyse de l'eau + reverse water gas shift et on obtient CH4/O2 à partir du CO2 de l'atmosphère et de H2 importé.
Pour l'exploitation de la glace d'eau, ça semble intéressant, mais je n'ai vu aucune étude sur le sujet. Le fait de devoir casser des blocs de glace, les transporter jusqu'à la petite usine, les chauffer et enfin faire l'électrolyse, le tout automatiquement, ça me semble difficile et coûteux en énergie.

Mais je n'en sais pas plus.

Cordialement,
Argyre
Bonjour,
Effectivement, l'exploitation de la glace du pôle Sud, plus complexe, demanderait des robots "intelligents" , donc japonais Wink , et il faudra passer commande. En attendant pour les premiers vols , cà sera plus simple d'importer un peu d'hydrogène de notre bonne Terre sur laquelle il y a de bonnes flaques d'eau de formule H2O :)
Cordialement,
Giwa
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MessageSujet: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyMer 21 Mar 2007 - 13:01

Pour ma part, je suis avec intérêt ce débat sur
les scénari que vous commentez.

Propulsion en continu avec rotation des parties
habitables pour garder une petite pesenteur
artificielle, et bien entendu le propulseur restant
au barycentre du complexe.

Gros coup de "booster" au départ pour réduire
le temps de route à moins de 30 jours pour ne
pas affecter de trop l'équipage en micro-pesenteur.

Vol direct à l'aller comme pour la sonde Russe
Mars-3 ou vol indirect comme les sondes Américaines
Viking. Pour le retour on attend de voir le scénario
"sample return".

Départ de l'équipage depuis une orbite terrestre
avec un engin déjà en accélération.

Propulsion atomique, avec générateur intégré
et divergent en orbite MEO (1000 km), j'ai
mis propulsion atomique car je ne sais pas
si le réacteur sert à faire de l'électricité ou à
chauffer un gaz ou même comme je l'ai dit
sur une autre page pour faire de la propulsion
directe par éjection d'élément de noyeaux
lourds (neutrons ou protons) projetés par
fission orientée (ça fait un peu science fiction)
en attendant l'hypothétique maîtrise de la fusion.

En tous les cas le sujet est passionnant.

A vous suivre...

bravo
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MessageSujet: Re: Les différents scénarios pour aller sur Mars   Les différents scénarios pour aller sur Mars EmptyMer 21 Mar 2007 - 13:08

Astro-notes a écrit:
Gros coup de "booster" au départ pour réduire
le temps de route à moins de 30 jours pour ne
pas affecter de trop l'équipage en micro-pesenteur.
Pour réduire la durée à 30j avec un coup de booster initial, il faudrait inventer encore un autre scénario, car rien ne permet de faire cela à l'heure actuelle il me semble, même avec tes moteurs atomiques !
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