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 VASIMR - Le moteur plasmique

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Skyboy




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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyMer 7 Déc 2011 - 2:42

lambda0 a écrit:
5000 s avec de l'argon... Ils sont déjà monté à 10000-15000 s avec l'hydrogène.
Mais de toute façon, une impulsion spécifique de 30000 s est inutile avec les sources d'énergie électrique dont on dispose ou dont on pourrait disposer à échéance prévisible. Même à 10000-12000 s, l'intérêt est limité. En propulsion électrique, la plage utile va en général de 1500 s (remorquage, échappement d'un champ de gravité) à 5000-7000 s (croisière interplanétaire).

A+


Salut Lambda0, tu peux plus expliquer cela. Pourquoi les gains en ISP sont moins utiles dans certains cas ?
Merci. d'éclairer ma lanterne.

EDIT : Est-ce que ce serait pas parce qu'au delà d'une certaine ISP, la masse de propulsif à emporter n'est de toute façon déjà plus un problème (comparer aux autres défis d'un vol interplanétaire ?
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lambda0


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyMer 7 Déc 2011 - 7:25

La poussée est proportionnelle à la vitesse d'éjection, mais la puissance requise est proportionnelle au carré (énergie cinétique du fluide éjecté).
En propulsion électrique, la puissance est fixée par la centrale électrique, donc si on augmente la vitesse d'éjection, il faut diminuer la poussée, en diminuant le débit de masse, ce qui finalement augmente le temps de trajet.
Application numérique :
Pe = 10 MW : puissance de la centrale électrique
k = 0.6 : rendement du système de propulsion
ve = 50 km/s => f = 240 N
ve = 300 km/s => f = 40 N
(f=(dm/dt)*ve, k*Pe=(dm/dt)*ve²/2, etc.)

Pour maintenir la même poussée ici, il faudrait une centrale électrique 6 fois plus puissante, mais dans ce cas, sa masse augmente, donc il faut quand même plus de temps pour accélérer.
En dernière analyse, le paramètre pertinent est la puissance massique de la centrale électrique, en W/kg.
Les limites technologiques des centrales solaires et nucléaires définissent des plages d'Isp optimale, pour chaque type de mission.

Isp = 10000 s, ça parait intéressant pour minimiser la masse de propulsif (cf formule de Tsiolkovski), mais sur un trajet Terre-Mars, celà mène à des temps de vol de l'ordre de 2 ans ou plus, avec des valeurs crédibles de puissance massique de la centrale électrique : éventuellement intéressant pour acheminer du frêt, mais inadapté à un vol habité. Les vols habités s'optimisent à des Isp plus basses dans ce cas.

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Maurice




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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyMer 7 Déc 2011 - 10:15

lionel a écrit:
On a des dizaines d'années d'expériences avec le chimique. Les autres solutions ne sont pour le moment que de la science fiction. Il faut voir les choses en face, soit on va sur Mars avec une fusée "classique" soit on ne va pas sur Mars avant 2050 2060.

Aller sur Mars n'est uniquement qu'une question de volonté, si nous étions à l'heure actuelle pret à faire prendre autant de risque à nos astronautes que l'URSS lors du premier vol de Gagarin ou les américains lors du programme apollo nous pourrions lancer une mission en quelques années. Peut être certains paramètres technique m'échappent mais pour moi, la seule chose qui nous manque pour l'instant est juste un intérêt à prendre des risques en terme de vie humaine et à dépenser de l'argent pour envoyer des hommes sur Mars.
Quant à développer une nouvelle motorisation pour se rendre sur Mars le problème est identique, le dévellopement du VASIMR ne relève pas de la science fiction, donc pourquoi parler de dates dans une quarantaine d'années? Il s'agit uniquement de décider d'y mettre les moyens.
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lionel


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyMer 7 Déc 2011 - 12:27

Oui mais bien sûr qu'en y mettant les moyens on pourrait mais regarde dans le monde qu'on vit et tu verra qu'un projet de 100 millards de dollars pour aller sur Mars est impossible.

Le seul truc possible en ce moment c'est de refaire une fusée type Saturn 5. Et encore
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waddlelou


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyMer 7 Déc 2011 - 14:07

Je suis d'accord avec Maurice et Lionel, c'est juste une question de volonté, et les moyens technologiques on les a.
A l'heure actuelle il y a des gens qui seraient prêts à aller sur mars même si ça doit leur couter 3 ans de leur vie. Bien sûr le risque d'avoir un problème est permanent, le risque de mourir aussi. Et pour l'argent, on devrait relancer quelques Saturn V pour assembler une mini station-vaisseau et se lancer dans l'aventure et je ne pense pas qu'on atteindrait les 50 milliards. Je sais pas combien coûte le programme chinois pour leur future station, mais ils le font sans le reste du monde, bon ils sont 1 milliards...

VASMIR est un beau projet mais on a la technologie pour aller sur mars grâce à la propulsion chimique.

C'est sûr le voyage sera long, et alors ? Paris-Sydney c'est long aussi (24 h), résultat on patiente... Very Happy
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Kostya


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyMer 7 Déc 2011 - 17:55

Les trois derniers posts sont parfaitement cohérents et surtout compréhensibles de la part d'une génération qui n'a pas vécu Apollo. Refaire un "Apollo" vers Mars (en passant, ça s'appellerait "Arès" au lieu d'"Apollo") peut certainement vous semblait intéressant mais 50 ans de vols humains dans l'Espace ont passé et de même qu'en 1959, on ne traversait pas la manche avec un Blériot 11 (ou alors pour s'"amuser" et prendre des risques réellement inutiles), il est illusoire d'espérer aller sur Mars en utilisant quelque chose qui ressemblerait à une Saturn V et qui emporterait une sorte de CM et de LM.
Si beaucoup de chose ont évolué qui font qu'on ne refera pas Apollo vers Mars, il est très juste de penser qu'il faudra une même volonté politique et de grands hommes et ingénieurs pour y parvenir. Ils sont peut-être déjà nés mais ils ne tiennent pas encore les rênes donc il faudra bien une génération supplémentaire (j'espère bien au pire car après...je ne suis pas sûr d'en être témoin VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 Sage ) pour en arriver là.
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Skyboy


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyJeu 8 Déc 2011 - 3:43

lambda0 a écrit:
La poussée est proportionnelle à la vitesse d'éjection, mais la puissance requise est proportionnelle au carré (énergie cinétique du fluide éjecté).
En propulsion électrique, la puissance est fixée par la centrale électrique, donc si on augmente la vitesse d'éjection, il faut diminuer la poussée, en diminuant le débit de masse, ce qui finalement augmente le temps de trajet.
Application numérique :
Pe = 10 MW : puissance de la centrale électrique
k = 0.6 : rendement du système de propulsion
ve = 50 km/s => f = 240 N
ve = 300 km/s => f = 40 N
(f=(dm/dt)*ve, k*Pe=(dm/dt)*ve²/2, etc.)

Pour maintenir la même poussée ici, il faudrait une centrale électrique 6 fois plus puissante, mais dans ce cas, sa masse augmente, donc il faut quand même plus de temps pour accélérer.
En dernière analyse, le paramètre pertinent est la puissance massique de la centrale électrique, en W/kg.
Les limites technologiques des centrales solaires et nucléaires définissent des plages d'Isp optimale, pour chaque type de mission.

Isp = 10000 s, ça parait intéressant pour minimiser la masse de propulsif (cf formule de Tsiolkovski), mais sur un trajet Terre-Mars, celà mène à des temps de vol de l'ordre de 2 ans ou plus, avec des valeurs crédibles de puissance massique de la centrale électrique : éventuellement intéressant pour acheminer du frêt, mais inadapté à un vol habité. Les vols habités s'optimisent à des Isp plus basses dans ce cas.

A+
Merci pour ton explication, effectivement, c'est le paramètre "Entité biologique", combiné à la puissance électrique disponible qui fait qu'il existe des ISP optimales qui ne soient pas maximales.
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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyJeu 8 Déc 2011 - 14:11

Kostya a écrit:
Les trois derniers posts sont parfaitement cohérents et surtout compréhensibles de la part d'une génération qui n'a pas vécu Apollo. Refaire un "Apollo" vers Mars (en passant, ça s'appellerait "Arès" au lieu d'"Apollo") peut certainement vous semblait intéressant

Attention pour ma part j'ai dis qu'il est possible d'aller sur Mars avec notre technologie actuelle, je n'ai pas dis que je le souhaitais.
A titre personnel étant pour une présence durable de l'homme sur Mars je suis plus que favorable au dévellopement du VASIMR avant toute tentative.
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Argyre


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyJeu 8 Déc 2011 - 17:22

Maurice a écrit:
Kostya a écrit:
Les trois derniers posts sont parfaitement cohérents et surtout compréhensibles de la part d'une génération qui n'a pas vécu Apollo. Refaire un "Apollo" vers Mars (en passant, ça s'appellerait "Arès" au lieu d'"Apollo") peut certainement vous semblait intéressant

Attention pour ma part j'ai dis qu'il est possible d'aller sur Mars avec notre technologie actuelle, je n'ai pas dis que je le souhaitais.
A titre personnel étant pour une présence durable de l'homme sur Mars je suis plus que favorable au dévellopement du VASIMR avant toute tentative.

Personnellement, je vois la discussion sur le VASIMR comme une discussion sur le choix d'une Clio tuning à la place de la Clio faite en grande série pour faire le trajet Rennes Vladivostok. Certes, on peut gagner un peu de temps grâce à certains équipements, mais fondamentalement, cela ne va pas changer la difficulté du voyage, cela pourrait même augmenter notoirement les risques et le coût, selon l'option choisie.
Les difficultés majeures du voyage vers Mars telles qu'elles ont été identifiées par la NASA, en fait les raisons essentielles qui expliquent le manque d'engagement américain ne sont pas liées à la durée du voyage. Les risques sont en effet liés avant tout à la complexité de l'assemblage qui doit être réalisé en LEO et à l'atterrissage sur Mars. Voir http://salotti.pagesperso-orange.fr/risks.htm
Le VASIMR n'apporte aucune réponse à ces risques, ce serait même plutôt le contraire puisqu'il nécessite l'assemblage en LEO d'un grand vaisseau avec un réacteur nucléaire et d'énormes radiateurs, ce qui augmente les contraintes et la complexité globale.
Enfin, comme il a été dit sur ce fil, il existe d'autres technologies que le VASIMR dans le domaine de la propulsion électrique et elles ont déjà fait leur preuve. L'intérêt de développer cette technologie est donc discutable.
Je ne voudrais pas non plus paraître trop rabat-joie. A court terme, je reste persuadé qu'il n'est pas intéressant de l'exploiter, ça complique plus que cela n'apporte d'avantages. Mais sur le long terme, la propulsion électrique pourrait s'avérer très intéressante pour le transport interplanétaire de cargos, à condition qu'ils ne soient pas trop lourds avec des durées de voyage d'1 an ou 2. On pourrait même utiliser des panneaux solaires à la place des réacteurs nucléaires. C'est là tout le paradoxe. Certains voudraient utiliser la propulsion électrique pour raccourcir le voyage, alors que c'est très difficile si on n'a pas au moins 100MW, et que, fondamentalement, son intérêt principal est de minimiser les besoins en ergols avec une efficacité accrue si on ne met pas de contraintes fortes sur la durée du voyage. C'est donc tout indiqué pour les cargos pas trop lourds qui n'ont pas besoin d'arriver vite. Mais pour les vaisseaux habités, la propulsion chimique ou la propulsion nucléaire thermique sont plus appropriés.

A+,
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waddlelou


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyJeu 8 Déc 2011 - 19:50

Pour l'assemblage, il y aurait la solution de l'automatique, du genre ATV, ça irait plus vite. On ne pourrait pas envoyer 3 ou 4 modules comme l'ATV sans avoir la fonction de l'ATV ? Comme la future station chinoise mais avec des module plus gros.
Je suis pas un spécialiste, mais je comprends pas pourquoi en 2011 on a toujours pas assembler un vaisseau en 3 ou 4 lancements, voir 10 maxi. 3 à 4 modules pour les astronautes et le reste pour la propulsion et la capsule.
Combien coûte un ATV, de sa conception au lancement ?
Je dois sembler naïf pour certains, mais depuis 20 ans j'ai l'impression que le spatial rame le cake !! Laughing
En 60, il aura fallut moins de 10 ans pour aller sur la lune.
Je pige pas....
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lambda0


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyVen 9 Déc 2011 - 7:30

Argyre a écrit:


...Certains voudraient utiliser la propulsion électrique pour raccourcir le voyage, alors que c'est très difficile si on n'a pas au moins 100MW, et que, fondamentalement, son intérêt principal est de minimiser les besoins en ergols avec une efficacité accrue si on ne met pas de contraintes fortes sur la durée du voyage.

Il s'agit de le raccourcir suffisamment pour qu'on puisse boucler une mission en 1 an, ou à peine plus, ce qui est possible avec une puissance bien inférieure à 100 MW, comme celà a été abondamment démontré par des analyses et optimisations de trajectoires (et il me semble que tu le sais déjà).
On a aussi déjà discuté moult fois de l'amortissement du coût d'assemblage sur plusieurs missions : une centrale solaire, ça peut durer au moins 10 ans, avec un minimum de maintenance entre deux missions.

Les agences spatiales, et en particulier la NASA, n'étudient plus guère de scénarios en propulsion chimique, après un grand intérêt porté aux idées de Zubrin dans les années 90. Tout simplement parce que les alternatives commencent à devenir crédibles, ce qui n'était pas évident il y a 20 ans.

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Argyre


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyVen 9 Déc 2011 - 8:48

lambda0 a écrit:

Il s'agit de le raccourcir suffisamment pour qu'on puisse boucler une mission en 1 an, ou à peine plus, ce qui est possible avec une puissance bien inférieure à 100 MW, comme celà a été abondamment démontré par des analyses et optimisations de trajectoires (et il me semble que tu le sais déjà).

J'ai au moins un 0 en trop, c'est vrai. Si on a 10kg/kW et le cycle de Brayton, 4MW suffirait (T.D. Schmidt et W. Seboldt, M. Auweter-Kurtz, "Flexible piloted Mars
mission using continuous electric propulsion", Journal of Spacecraft and
Rockets, vol. 43, n°6, novembre-décembre 2006)
. Mais cela reste une puissance énorme, près de 40 fois celle qui est déployée actuellement avec l'ISS (panneaux solaires).

lambda0 a écrit:
On a aussi déjà discuté moult fois de l'amortissement du coût d'assemblage sur plusieurs missions : une centrale solaire, ça peut durer au moins 10 ans, avec un minimum de maintenance entre deux missions.
Une centrale solaire équivalente à 40 fois celle de l'ISS, c'est un projet pharaonique d'une grande complexité. En plus, pour le cargo il faut partir de LEO et traverser la ceinture de radiations. Et si c'est un réacteur nucléaire, c'est également un projet complexe avec d'énormes radiateurs à assembler en orbite. Mais attention, je ne dis pas que ce genre de projet est utopique, bien au contraire, je pense même que c'est ce qu'il faudra faire à terme. Mais si on regarde l'IMLEO, il est du même ordre que les projets optimisés en tout chimique. Pour la référence ci-dessus, par exemple, on a près de 600 tonnes en orbite basse, et encore, je ne compte pas le vaisseau léger habité qui doit rejoindre le vaisseau à propulsion électrique en orbite haute. Alors, oui, c'est vrai, sur plusieurs missions, le gain serait néanmoins important. Mais fondamentalement, c'est une usine à gaz qui ne fait rien gagner à la première mission (c'est bien la première qui pose problème) et qui, de par sa complexité, engendre probablement plus de risques que les scénarios en tout chimique.
Et au fait, on voit bien sur cet exemple que c'est pour l'envoi des cargos que cette approche est intéressante. Pou le vaisseau habité, il faut rejoindre l'orbite haute, ce qui est sous-optimal et pose quelques problèmes au niveau de l'architecture de mission( voir un de mes messages plus haut).

lambda0 a écrit:

Les agences spatiales, et en particulier la NASA, n'étudient plus guère de scénarios en propulsion chimique, après un grand intérêt porté aux idées de Zubrin dans les années 90. Tout simplement parce que les alternatives commencent à devenir crédibles, ce qui n'était pas évident il y a 20 ans.
Non, je ne dirai pas ça. Les agences spatiales ne savent plus trop où elles en sont, chacun prêche pour sa chapelle, qui pour la Lune, qui pour un NEO, qui pour Phobos, qui pour Mars en nucléaire thermique, etc.
Mais le vent tourne un peu ... j'en reparlerai bientôt j'espère.

Cordialement,
Argyre
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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyVen 9 Déc 2011 - 10:11

Argyre a écrit:


...Mais fondamentalement, c'est une usine à gaz...

Certes, ce n'est pas simple, mais n'est-ce pas précisément une usine à gaz, nucléaire ou solaire, qu'il faudrait déposer délicatement sur Mars et déployer correctement, afin d'y produire le propergol de retour si on voulait tout faire en propulsion chimique avec un budget de masse raisonnable ?
Là aussi, il y a de la complexité, des technologies à valider, etc.


Argyre a écrit:


... Les agences spatiales ne savent plus trop où elles en sont, chacun prêche pour sa chapelle, qui pour la Lune, qui pour un NEO, qui pour Phobos, qui pour Mars en nucléaire thermique, etc.


Je suis assez d'accord, et puis les voyages vers Mars ne sont pas vraiment d'actualité.
Autant exploiter cette période creuse à faire de la recherche, qui n'est finalement pas si coûteuse. Comme je le rappelle quelquefois, les bons entrepreneurs investissent en R&D pendant les périodes de dépression, pour être prêts quand ça redémarre Wink

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Kostya


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyVen 9 Déc 2011 - 14:19

lambda0 a écrit:
Argyre a écrit:


...Mais fondamentalement, c'est une usine à gaz...

Certes, ce n'est pas simple, mais n'est-ce pas précisément une usine à gaz, nucléaire ou solaire, qu'il faudrait déposer délicatement sur Mars et déployer correctement, afin d'y produire le propergol de retour si on voulait tout faire en propulsion chimique avec un budget de masse raisonnable ?
Là aussi, il y a de la complexité, des technologies à valider, etc.
Complètement en accord avec cette argumentation. L'usine à gaz existe dans les deux solutions sauf qu'en propulsion chimique, c'est au sens propre et cela n'a pas non plus était réalisé dans le passé même pas à plus petite échelle sur un autre sol que celui de la terre où l'air (et toutes ces composantes) existe en abondance. Par contre la propulsion électrique a déjà été utilisée y compris pour des voyages interplanétaires mais à une autre échelle de puissance. Personnellement, je jugerais plus de la faisabilité sur le TRL (Technology Readiness Level) utilisé depuis [presque] toujours dans le spatial que sur le fait que les éléments pris individuellement sont maitrisés même si leur intégration (comme le démontre à nouveau les déboires de Phobos, c'est souvent dans ce secteur que les plus gros problèmes peuvent apparaître) n'a jamais été réalisée dans le cadre d'une application spatiale. Dans ce dernier cas, il subsiste encore un risque beaucoup plus important que si l'ensemble a déjà été démontré dans d'autres missions même d'ampleur plus faible (un démonstrateur est rarement représentatif en matière d'échelle car le coût doit en rester raisonnable).

lambda0 a écrit:

Je suis assez d'accord, et puis les voyages vers Mars ne sont pas vraiment d'actualité.
Autant exploiter cette période creuse à faire de la recherche, qui n'est finalement pas si coûteuse. Comme je le rappelle quelquefois, les bons entrepreneurs investissent en R&D pendant les périodes de dépression, pour être prêts quand ça redémarre Wink
Tu appliquerais au domaine scientifique l'adage boursier qu'il faut "acheter au son du canon et revendre au son du violon" ? AMHA, en matière de R&D, c'est presque le contraire (n'oublions pas que la bourse, c'est du très court terme alors que la R&D, c'est du moyen-long terme) car si on recommence à investir que lorsque la crise est là, on risque d'avoir une grosse période de creux avant d'entrevoir une reprise basée sur les nouvelles technos développées. Non, il faut au contraire profiter de l'afflux de capitaux en période faste pour préparer l'avenir et "sortir ces atouts" lorsque la crise pointe le bout de son nez. Ce qui est notoire actuellement, c'est que TOUTES les agences à part l'agence chinoise qui est à contre-courant puisque chez eux la période est faste, se sont lamentablement planté en ne préparant pas l'avenir: les russes n'ont encore aucune alternative crédible à leur plate-forme de sonde qui n'en est pas à sa première défaillance, les Américains n'ont encore aucun successeur à la navette et l'Europe n'est toujours autonome sur aucun secteur sauf les lancements commerciaux non-habités. Il n'y a eu aucun visionnaire tant côté agence que côté politique pour pousser à préparer les creux que nous vivons.
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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyVen 9 Déc 2011 - 16:14

Kostya a écrit:


...Tu appliquerais au domaine scientifique l'adage boursier qu'il faut "acheter au son du canon et revendre au son du violon" ?...


Tiens, je croyais que c'était "au son du clairon" Wink

Rien à voir avec la bourse ou les canons. Je voulais dire que lorsqu'on a pas des dizaines de milliards pour lancer un programme comme "Constellation", because crise économique, on peut avoir quelques dizaines de millions pour de la R&D un peu plus fondamentale (je ne parle pas du développement d'un n-ième lanceur, ou d'une capsule) comme le VASIMR, pour que la technologie soit quasiment prête au début du prochain cycle, au moment de faire les choix techniques. A ce moment, le sujet étant bien défriché, on peut décider ou non d'y mettre des milliards, pour les dernières étapes qui sont les plus coûteuses, l'utilisation dans l'espace sur des vrais projets.

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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptySam 10 Déc 2011 - 15:36

Cette discussion montre que l'on ne peut pas faire abstraction de la source d'énergie car si le moteur plasmique réduit la masse à éjecter- comme d'ailleurs tout propulseur qui privilégie la vitesse d'éjection au débit - il faudra une centrale de puissance énergétique conséquente si l'on veut raccourcir la durée du voyage pour un vol habité (problème que l'on ne rencontre pas pour un vol automatique où l'on peut compenser une puissance plus faible par une durée plus longue)

Deux options se dessinent : celle d'un réacteur nucléaire ou bien celle d’une centrale solaire avec dans les deux cas le critère d'obtenir le plus de kW/kg de centrale.

A la réflexion, il me semble qu'une centrale solaire de forte puissance pourrait être une solution. En effet même si le flux lumineux se réduit tout au long du trajet de la Terre vers Mars , sa moyenne ne doit pas trop diminuer par rapport à ce qu’elle serait si on restait à proximité de la Terre avec en plus l'avantage de ne pas subir comme l'ISS, les alternances jour-nuit.
Le problème reste de créer une structure légère de grande aire de captation.
Pourquoi ne pas s’inspirer des voiliers solaires comme Ikaros - qui n’est pas un simple réflecteur puisque sa voile possède aussi des films photovoltaïques ou du projet qui devrait lui succéder pour l’étude des troyens de Jupiter -qui devrait d’ailleurs avoir une propulsion hybride solaire/ionique ?
Voir brochure : http://www.jaxa.jp/pr/brochure/pdf/04/sat28.pdf

L’expérience -déjà acquise par Ikaros - montre que ces films sont durables (bientôt deux ans de navigation) et qu’il est plus facile d’orienter dans l’espace interplanétaire une surface de grande dimension - même en rotation - que dans l’espace circumterrestre où - à cause des révolutions autour de la Terre - la direction du Soleil change plus rapidement.
Bien sûr en raison de la propulsion permanente du moteur plasmique ce film solaire ne serait pas parfaitement plan, mais pourrait s’en rapprocher grâce à la force centrifuge si la rotation de ce film est assez grande.
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Astro-notes
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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptySam 10 Déc 2011 - 16:23

Giwa a écrit:
Cette discussion montre que l'on ne peut pas faire abstraction de la source d'énergie car si le moteur plasmique réduit la masse à éjecter- comme d'ailleurs tout propulseur qui privilégie la vitesse d'éjection au débit - il faudra une centrale de puissance énergétique conséquente si l'on veut raccourcir la durée du voyage pour un vol habité (problème que l'on ne rencontre pas pour un vol automatique où l'on peut compenser une puissance plus faible par une durée plus longue)

Bien sûr en raison de la propulsion permanente du moteur plasmique ce film solaire ne serait pas parfaitement plan, mais pourrait s’en rapprocher grâce à la force centrifuge si la rotation de ce film est assez grande.

Ais je raison également de penser que, certes la propulsion plasmique aurait une action mécanique sur la surface plane des panneaux solaires, que tu compenses par une force centrifuge qui tend la surface, mais aussi , si la surface est très grande, s'y ajoute le vent solaire qui souffle dans le sens qui va bien et participe à gonfler la surface dans l'autre sens ?
Bon, bien entendu l'effet du vent solaire est négligeable devant la force centrifuge, mais + par + cela fait + :?:

Et puis un peu de vent dans les voiles, ne peut pas faire de mal à l'aller :)
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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptySam 10 Déc 2011 - 16:36

Astro-notes a écrit:
Giwa a écrit:
Cette discussion montre que l'on ne peut pas faire abstraction de la source d'énergie car si le moteur plasmique réduit la masse à éjecter- comme d'ailleurs tout propulseur qui privilégie la vitesse d'éjection au débit - il faudra une centrale de puissance énergétique conséquente si l'on veut raccourcir la durée du voyage pour un vol habité (problème que l'on ne rencontre pas pour un vol automatique où l'on peut compenser une puissance plus faible par une durée plus longue)

Bien sûr en raison de la propulsion permanente du moteur plasmique ce film solaire ne serait pas parfaitement plan, mais pourrait s’en rapprocher grâce à la force centrifuge si la rotation de ce film est assez grande.

Ais je raison également de penser que, certes la propulsion plasmique aurait une action mécanique sur la surface plane des panneaux solaires, que tu compenses par une force centrifuge qui tend la surface, mais aussi , si la surface est très grande, s'y ajoute le vent solaire qui souffle dans le sens qui va bien et participe à gonfler la surface dans l'autre sens ?
Bon, bien entendu l'effet du vent solaire est négligeable devant la force centrifuge, mais + par + cela fait + :?:

Et puis un peu de vent dans les voiles, ne peut pas faire de mal à l'aller :)
Tout à fait d'accord :)
Bien sûr si on remplace un film uniquement réflecteur de photons (un miroir) par un film photovoltaïque , on perd la moitié de la poussée qu'auraient exercer les photons transformés en énergie électrique et partiellement celle des autres photons qui sont diffusés au lieu d'être réfléchis ...mais bon c'est toujours un + comme tu le dis ...disons A+ pour ne pas côté A A A ...tiens au fait je suis A+ Wink
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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptySam 10 Déc 2011 - 18:13

lambda0 a écrit:
Argyre a écrit:


...Mais fondamentalement, c'est une usine à gaz...

Certes, ce n'est pas simple, mais n'est-ce pas précisément une usine à gaz, nucléaire ou solaire, qu'il faudrait déposer délicatement sur Mars et déployer correctement, afin d'y produire le propergol de retour si on voulait tout faire en propulsion chimique avec un budget de masse raisonnable ?
Là aussi, il y a de la complexité, des technologies à valider, etc.
megalol
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Kostya


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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyLun 12 Déc 2011 - 11:23

lambda0 a écrit:
...
Tiens, je croyais que c'était "au son du clairon" Wink
On trouve les deux mais j'ai tendance à penser que le clairon n'est pas autant un symbole de paix que le violon. Donc je préfère la variante qui fait plus de différence de contexte qu'il n'y a entre canon et clairon.

lambda0 a écrit:
Rien à voir avec la bourse ou les canons. Je voulais dire que lorsqu'on a pas des dizaines de milliards pour lancer un programme comme "Constellation", because crise économique, on peut avoir quelques dizaines de millions pour de la R&D un peu plus fondamentale (je ne parle pas du développement d'un n-ième lanceur, ou d'une capsule) comme le VASIMR, pour que la technologie soit quasiment prête au début du prochain cycle, au moment de faire les choix techniques. A ce moment, le sujet étant bien défriché, on peut décider ou non d'y mettre des milliards, pour les dernières étapes qui sont les plus coûteuses, l'utilisation dans l'espace sur des vrais projets.
En réalité, on ne décide presque jamais d'utiliser dans l'Espace de nouvelles technologies sur des projets de grande ampleur avant d'avoir eu recours à un démonstrateur plus modeste et moins couteux. Dans ce dernier cas, c'est le niveau TRL6. Pour qu'on choisisse de l'utiliser sur une vraie mission dont l’environnement opérationnel serait significatif, il faudrait au moins avoir déjà démontré un niveau TRL7 donc être arrivé au-delà du simple prototype qui peut encore comporter des imperfections difficiles à concilier avec l'emport de "charges utiles biologiques". La production d'ergols dans des unités automatiques installées sur d'autres planètes en est tout au plus à TRL4 alors qu'en propulsion électrique, on peut dire que les composants critiques ont déjà atteint le TRL6 et devrait arriver au TRL7 lors de l'installation en LEO.
L'astronautique est devenu une technologie donc on n'y raisonne plus comme dans les sciences fondamentales en matière d'équation (comme du temps de Tsiolkovsky) mais en niveau de maturité des applications car il y a parfois un monde entre le "c'est faisable sur le papier" et le "on a réussi à le refaire plus d'une fois" y compris dans l'autre sens (en particulier si on commence à impliquer les financiers): ça peut parfaitement paraître impossible à financer sur le papier et puis finalement, on réussit là où tout le monde prédisait qu'on se planterait (cela dit, pour ne pas me faire dit ce que je n'ai pas dit: il y a plus souvent des dépassements de budget que de bonne surprises sur les coûts). C'est encore là que réside le charme de l'aventure spatiale: il y a des paris gagnants car il y règne encore une part de pragmatisme qui fait que l'on peut aller au-delà de ce qui est calculé comme faisable (on a pas que des mauvaises surprises).
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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyLun 12 Déc 2011 - 12:51

Je suis assez d'accord avec tout celà.
Dans le cas de la propulsion électrique, il y aurait une application intermédiaire entre la propulsion des sondes, ne nécessitant que quelques kW, et la propulsion de vaisseau habités, nécessitant des MW : un remorqueur de quelques centaines de kW à 1 MW. Celà doit quand même déjà être un développement à 1 G$, au moins (JIMO était évalué à plusieurs G$ et a finalement été annulé, il y avait pour 100 kW de propulsion ionique et un générateur nucléaire).
Pour l'instant, le développement du VASIMR a dû coûter quelques dizaines de millions.
La facture va commencer à monter, si j'ose dire, pour payer le lancement vers l'ISS.
Après, il faudrait une application intermédiaire, de type remorqueur : des années et quelques G$.
Je pense que tout le monde est d'accord sur le fait qu'il y a bien du chemin avant d'en arriver aux vaisseaux habités.
Mince, quand on pense à tous ces milliards de dollars grillés dans des trucs comme Ares 1, qui auraient pu servir à faire de la vraie R&D VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 661840

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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyLun 12 Déc 2011 - 20:35

lambda0 a écrit:

Mince, quand on pense à tous ces milliards de dollars grillés dans des trucs comme Ares 1, qui auraient pu servir à faire de la vraie R&D VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 661840

Oui .... et rien ne permet d'affirmer que le dévelopement du SLS (qui reste un lanceur très classique et à priori avec des objectifs plus lointains que de simplement mettre la capsule Orion en LEO) n'engloutira pas aussi des G$.
Pourtant l'évidence qu'il faudra un vaisseau bien plus vaste qu'une capsule Orion pour accéder au beyond, parait claire.
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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyJeu 12 Jan 2012 - 13:27

On ne lit pas très souvent d'analyse critique du VASIMR basée sur une étude un peu sérieuse.
En voici une, présentée à IEPC 2011.

http://erps.spacegrant.org/uploads/images/images/iepc_articledownload_1988-2007/2011index/IEPC-2011-251.pdf

Je ne rappelle pas les arguments favorables, aisément disponibles sur le site d'AARC.

Arguments généraux :
Complexité, coût : point déjà soulevé dans ce fil de discussion. Le VASIMR n'est pas en concurrence avec les propulseurs électriques traditionnels (ionique à grille, Hall), on est pas dans les mêmes domaines de puissance.

CEM, effets des champs magnétiques sur les passagers d'un vaisseau habité : à évaluer attentivement

Points techniques délicats pour le développement :
- Détachement du plasma : les dernières expériences sont encourageantes, mais les dimensions de la chambre à vide et la durée des tests sont limitatifs.
Un détachement correct du plasma est évidemment vital pour le fonctionnement du moteur.
(d'où la nécessité des tests dans l'espace pour avancer...)

- Contrôle thermique
Peut éventuellement affecter sérieusement les performances du moteur.
Mais problème non spécifique au VASIMR, commun à toutes les propulsions électriques d'une puissance supérieure à 100 kW.

- Source d'énergie ?
Idem. L'avenir de la propulsion électrique >1 MW dépend évidemment de la disponibilité d'une source d'énergie pas trop massive.


L'article rappelle par ailleurs que le VASIMR est passé du niveau de développement TRL 2 à TRL 6 en 5 ans, après avoir stagné pendant 25 ans, faute de crédits.
Par contre, le financement parait assuré pour les 3 ans à venir.
On rappelle bien sûr que tout n'est pas gagné d'avance et qu'il s'agit de recherche, comme le rappelle la matrice de risques figurant dans la conclusion.
Il faut attendre les essais dans l'espace pour vraiment s'assurer de la viabilité technique du VASIMR, ce qui est une forte contrainte par rapport aux propulsions traditionnelles.

Bonne lecture

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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyVen 13 Jan 2012 - 7:12

Merci lambda0 pour cet article au sujet du VASIMR, très bonne synthèse de sa problématique.
Un choix majeur se pose à propos de la source d’énergie : nucléaire ou solaire ?
Rappelons qu’au départ le VASIMR avait été imaginé comme une application de la fusion nucléaire contrôlée à la propulsion spatiale et effectivement si au XXII siècle on maitrise cette source d’énergie on aura la solution.
En attendant il faut se rabattre pour le nucléaire sur la fission, plus lourd et qui demande des radiateurs thermiques de très grande dimension pour évacuer la chaleur.
Peut-être que la solution viendra du solaire à condition que l’on maitrise le déploiement de structures de captation de très grande surface les plus légères possibles.
Souhaitons que les études sur ce sujet que va débuter Boeing nous amène sur des pistes prometteuses :
http://astronautique.actifforum.com/t13457-boeing-commence-l-etude-de-propulsions-solaires-et-electriques-pour-des-missions-spatiales#256140
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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyVen 13 Jan 2012 - 7:44

Problème de la poule et de l'oeuf qui freine le développement de la propulsion électrique de puissance depuis 30 ans : on est pas prêt à dépenser des milliards pour développer une centrale électrique de forte puissance (>1 MW) tant qu'on n'a pas validé les moteurs à ce niveau de puissance.
Mais on a justement besoin d'une telle source d'énergie, disponible dans l'espace, pour valider les moteurs. Sur Terre, on est limité par les performances des chambres à vide et systèmes de pompage.
Je pense que si le test du VASIMR sur l'ISS est concluant, on sera bien plus motivé pour développer cette source d'énergie, solaire ou nucléaire.

A+

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MessageSujet: Re: VASIMR - Le moteur plasmique    VASIMR - Le moteur plasmique  - Page 16 EmptyVen 13 Jan 2012 - 9:50

lambda0 a écrit:
Problème de la poule et de l'oeuf qui freine le développement de la propulsion électrique de puissance depuis 30 ans : on est pas prêt à dépenser des milliards pour développer une centrale électrique de forte puissance (>1 MW) tant qu'on n'a pas validé les moteurs à ce niveau de puissance.
Mais on a justement besoin d'une telle source d'énergie, disponible dans l'espace, pour valider les moteurs. Sur Terre, on est limité par les performances des chambres à vide et systèmes de pompage.
Je pense que si le test du VASIMR sur l'ISS est concluant, on sera bien plus motivé pour développer cette source d'énergie, solaire ou nucléaire.
A+


Tout à fait ! De plus, mieux vaut commencer par ce test du VASIMR puisque l 'appareil pourrait - en y mettant un peu de bonne volonté ... et quelques sous de plus - être envoyé dans l'Espace dans trois ou quatre ans .


Dernière édition par Giwa le Ven 13 Jan 2012 - 14:08, édité 1 fois
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