Vitesse de propulsion d'un vaisseau ?

Petite question à deux sous,

Dans l'espace, a quelle vitesse max un vaisseau peut atteindre actuellement, 28000 km/h ?

y'a t'il moyen de faire plus, 100000 km/h ?

bon, je sais, on est encore loin de la vitesse de la lumiere

Merci

@zx a écrit:

Petite question à deux sous,

Dans l'espace, a quelle vitesse max un vaisseau peut atteindre actuellement, 28000 km/h ?

y'a t'il moyen de faire plus, 100000 km/h ?

Merci

???? pas compris le sens de ta question
Pour info 28 000 km/h c'est juste la vitesse de satellisation
aprés ily a aussi la vitesse de libération qui un poil plus élevée

Quand au reste je ne sais pas

@zx a écrit:

Petite question à deux sous,

Dans l'espace, a quelle vitesse max un vaisseau peut atteindre actuellement, 28000 km/h ?

y'a t'il moyen de faire plus, 100000 km/h ?

bon, je sais, on est encore loin de la vitesse de la lumiere

Merci

Si, si, on en est très proche au contraire, mais il faut bien choisir le référentiel, c'est tout.
Et au fait, tu parles de vitesse max dans quel référentiel ?

Cordialement,
Argyre

@Apolloman a écrit:

@zx a écrit:

Petite question à deux sous,

Dans l'espace, a quelle vitesse max un vaisseau peut atteindre actuellement, 28000 km/h ?

y'a t'il moyen de faire plus, 100000 km/h ?

Merci

???? pas compris le sens de ta question
Pour info 28 000 km/h c'est juste la vitesse de satellisation
aprés ily a aussi la vitesse de libération qui un poil plus élevée

Quand au reste je ne sais pas

La vitesse de libération d'un corps quittant la surface de la Terre, dite aussi deuxième vitesse cosmique (second space velocity), est de l'ordre de 11,186 kilomètres par seconde (soit environ 40269 km/h) par rapport à un repère inertiel géocentrique. Par comparaison, celle de Jupiter est de 59,5 km/s. La sonde Luna 1 fut, en 1959, le premier objet construit par l'homme à atteindre la vitesse de libération terrestre lors de son trajet en direction de la Lune.

La vitesse de libération d'un corps quittant le système solaire, dite aussi troisième vitesse cosmique (third cosmic velocity), est de l'ordre de 16,6 kilomètres par seconde par rapport à un repère inertiel géocentrique.

Elle est toute simple, il m'avait sembler qu'une sonde envoyée vers une comette avait atteint 90000/100000 km/h avec un nouveau moteur.

Depuis, j'en ai plus entendu parler, ca aurait ete interessant de le savoir pour reduire le voyage vers Mars, et si cela était applicable à un vaisseau.


edit: il semblerait que ca soit deep space 1

Le but de Deep Space 1 est de tester de nouvelles technologies ", ajoute Rayman, " si tout fonctionne parfaitement des le premier essai, cela nous indiquera que nous n'avons pas été assez agressifs dans le choix des technologies. En étudiant le comportement, nous avons vu que Deep Space1 autorise les futures missions scientifiques dans l'espace


La force électrostatique dans la chambre du moteur ionique, toutefois, est bien plus puissante, poussant les ions du Xenon a accélérer à 100000 km/h, et a sortir directement a l'arrière du moteur, dans l'espace.

Ce type de moteur a été ensuite utilisé sur Hayabusa, et plus récemment Dawn, sans compter quelques satellites pour la correction d'attitude. Egalement prévu sur Bepi Colombo.

Voir ici pour le moteur ionique à grille :
https://www.forum-conquete-spatiale.fr/propulsions-et-lanceurs-f18/moteur-ionique-le-fonctionnement-t2418.htm

@zx a écrit:

Elle est toute simple, il m'avait sembler qu'une sonde envoyée vers Mars
avait atteint 90000/100000 km/h avec un nouveau moteur.

Depuis, j'en ai plus entendu parler, ca aurait ete interessant de le savoir pour reduire le voyage vers Mars, et si cela était applicable à un vaisseau.

Oui, et je me souviens aussi avoir râlé parce que dans les articles du Monde ou de je ne sais quel journal, ils ne citaient pas le référentiel. Autant dire que cela ne veut rien dire !
Une vitesse, c'est toujours par rapport à quelque chose.

Maintenant, ce que tu cherches, c'est sans doute une estimation de la vitesse qu'on pourrait atteindre relativement au référentiel lié à la position de départ de la fusée (sans vitesse initiale), par exemple dans l'espace.
Le problème, c'est que cela dépend des astres qui sont à proximité ...
Si on simplifie néanmoins le pb et qu'on fait comme s'il n'y avait pas de planète ni de soleil, alors l'équation de Tsiolkovsky donne directement la réponse en fonction de 2 paramètres : la vitesse d'éjection des gaz et le rapport de masse entre le total carburant compris et le total sans le carburant.
Voir http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quation_de_Tsiolkowski
Prend par exemple 10000km/s pour la vitesse d'éjection et un rapport de masse de l'ordre de 1 pour 1 million et ça te donnera un ordre d'idée sur la vitesse maximale qu'on peut atteindre.

Cordialement,
Argyre

@Argyre a écrit:

Prend par exemple 10000km/s pour la vitesse d'éjection et un rapport de masse de l'ordre de 1 pour 1 million et ça te donnera un ordre d'idée sur la vitesse maximale qu'on peut atteindre.

Euh ... personne ne me reprend là-dessus ?
Disons plutôt 100 km/s pour la vitesse d'éjection avec un moteurs Vasimr. Quant au rapport de masse, on s'en fiche un peu car on a une progression logarithmique, disons entre x4 et x10, mais ça reste le même ordre de grandeur.
Ca fait donc de l'ordre de 1000km/s pour le delta V maximal qu'on peut espérer au jour d'aujourd'hui avec des moyens connus.
A+,
Argyre

@Argyre a écrit:

@Argyre a écrit:

Prend par exemple 10000km/s pour la vitesse d'éjection et un rapport de masse de l'ordre de 1 pour 1 million et ça te donnera un ordre d'idée sur la vitesse maximale qu'on peut atteindre.

Euh ... personne ne me reprend là-dessus ?
Argyre

Bah, avec un bon moteur à fusion des familles, ça devrait le faire

Plus modestement, pour le Vasimr, on doit être à 100-120 km/s maintenant et ça monterait à 300 km/s en théorie pour la vitesse d'éjection (certains prétendent même jusqu'à 1000 km/s).
Tiens, d'ailleurs Chang-Diaz vient de donner une interview. Voir le fil sur le Vasimr.

A+

@Argyre a écrit:

@Argyre a écrit:

Prend par exemple 10000km/s pour la vitesse d'éjection et un rapport de masse de l'ordre de 1 pour 1 million et ça te donnera un ordre d'idée sur la vitesse maximale qu'on peut atteindre.

Euh ... personne ne me reprend là-dessus ?
Disons plutôt 100 km/s pour la vitesse d'éjection avec un moteurs Vasimr. Quant au rapport de masse, on s'en fiche un peu car on a une progression logarithmique, disons entre x4 et x10, mais ça reste le même ordre de grandeur.
Ca fait donc de l'ordre de 1000km/s pour le delta V maximal qu'on peut espérer au jour d'aujourd'hui avec des moyens connus.
A+,
Argyre

Avec une vitesse d'éjection Ve de 100 km/s (cad une impulsion spécifique Isp de l'ordre de 10200 secondes), pour atteindre un DeltaV de 1000 km/s, il faut le rapport de masses Rm suivant :
DeltaV=Ve*ln(Rm)
d'où ln(Rm) = DeltaV/Ve
d'où Rm= exp(DeltaV/Ve)
ce qui nous donne Rm = 22000 impossible à atteindre...
La progression logarithmique, c'est dans le sens rapport de masses vers DeltaV, mais dans le sens inverse (DeltaV vers Rapport de masses) la relation est exponentielle !
Les rapports de masses les plus raisonnables pour des modes de propulsion un peu exotiques sont de l'ordre de 2, voire 3 au maximum à cause de la masse importante des moteurs. A partir de là les calculs sont vites faits. Un VASIMR ayant 10000 secondes d'Isp (c'est à dire 9,81 x 10000=98 km/s) plafonnera à un DeltaV = 98*ln(3)=108 km/s...

@Henri a écrit:

...
Les rapports de masses les plus raisonnables pour des modes de propulsion un peu exotiques sont de l'ordre de 2, voire 3 au maximum à cause de la masse importante des moteurs. A partir de là les calculs sont vites faits. Un VASIMR ayant 10000 secondes d'Isp (c'est à dire 9,81 x 10000=98 km/s) plafonnera à un DeltaV = 98*ln(3)=108 km/s...

Je ne vois pas bien ce que tu veux dire, la masse de réaction peut être aussi grande que l'on veut, la masse du moteur (+source d'énergie) étant fixe (tant qu'on ne s'intéresse pas à la poussée et au temps nécessaire pour atteindre la vitesse maximale). C'est plutôt la masse des réservoirs qui finit par introduire une limite sur le rapport de masse.

@lambda0 a écrit:

@Henri a écrit:

...
Les rapports de masses les plus raisonnables pour des modes de propulsion un peu exotiques sont de l'ordre de 2, voire 3 au maximum à cause de la masse importante des moteurs...

Je ne vois pas bien ce que tu veux dire, la masse de réaction peut être aussi grande que l'on veut, la masse du moteur (+source d'énergie) étant fixe (tant qu'on ne s'intéresse pas à la poussée et au temps nécessaire pour atteindre la vitesse maximale). C'est plutôt la masse des réservoirs qui finit par introduire une limite sur le rapport de masse.

En théorie oui, mais en pratique à haute Isp et à densité de puissance raisonnable, le débit d'ergols est très faible, résultat la quantité d'ergols utilisée par un moteur ionique par exemple est en fait limitée par la durée de vie du moteur... Et comme de toute façon ce qui est le plus intéressant avec les hautes Isp c'est d'atteindre des Delta-V importants pour réduire la durée des transit... autant utiliser aussi des dispositifs à meilleur rapport poussée/poids genre ACMF-ICAN ou GCNR pour atteindre assez vite ce Delta-V, et dans ce cas là on retombe sur le cas de figure où c'est la masse du moteur qui domine...

Sinon, ton raisonnement est juste pour les moteurs chimiques (faible Isp, rapport poussée/poids très important, débit d'ergol élevé et durée de vie du moteur bien supérieure au temps nécessaire pour consommer les ergols)

Je suis d'accord sur des vols Terre-Mars par exemple, dans ce cas, les valeurs courantes de rapport de masse sont bien de l'ordre de 3, on est limité par la masse des moteurs, et le temps disponible pour accélérer est limité par la durée du vol lui-même. Dans d'autres cas de figure, comme l'envoi d'une sonde à 1000 ou 10000 UA par exemple, on travaillerait avec un rapport de masse plus élevé, et le paramètre poussée devient secondaire.
Pour ce qui est de la durée de vie des moteurs, un Vasimr est a priori plus robuste qu'un moteur ionique à grille (pas de problèmes d'érosion d'électrodes).
Tout dépend du type de mission en fait.

A+

Bonjour,

Admettons qu'on utilise un réacteur nucléaire à 1GW pour l'énergie avec du combustible pour une durée de vie de 20 ans, et que le moteur puisse également fonctionner 20 ans. Quelle quantité d'ergols pourrait-on consommer pendant cette période ?

A+,
Argyre

@Argyre a écrit:

Bonjour,
Admettons qu'on utilise un réacteur nucléaire à 1GW pour l'énergie avec du combustible pour une durée de vie de 20 ans, et que le moteur puisse également fonctionner 20 ans. Quelle quantité d'ergols pourrait-on consommer pendant cette période ?
A+,
Argyre

Maouss costo un réacteur de 1 GW ! Bon, admettons.
Si on prend ve=300 km/s et un rendement de 50% (valeurs théoriques pour un Vasimr), le débit vaut dm/dt=0.011 kg/s. Soit un peu plus de 7000 tonnes en 20 ans.
Par ailleurs, un tel ensemble moteur+centrale électrique+ radiateurs etc. peut avoir une masse de 500 tonnes.
Avec un rapport de masse de 10, on atteindrait 690 km/s.

A+

@lambda0 a écrit:

@Argyre a écrit:

Bonjour,
Admettons qu'on utilise un réacteur nucléaire à 1GW pour l'énergie avec du combustible pour une durée de vie de 20 ans, et que le moteur puisse également fonctionner 20 ans. Quelle quantité d'ergols pourrait-on consommer pendant cette période ?
A+,
Argyre

Maouss costo un réacteur de 1 GW ! Bon, admettons.
Si on prend ve=300 km/s et un rendement de 50% (valeurs théoriques pour un Vasimr), le débit vaut dm/dt=0.011 kg/s. Soit un peu plus de 7000 tonnes en 20 ans.
Par ailleurs, un tel ensemble moteur+centrale électrique+ radiateurs etc. peut avoir une masse de 500 tonnes.
Avec un rapport de masse de 10, on atteindrait 690 km/s.

A+

Heu, pour avoir une impulsion spécifique de 30000s, un VASIMR doit utiliser un ergol à masse atomique est très faible, genre Hydrogène (ou Deutérium), et dont la masse volumique est aussi très faible, dans ce cas un rapport de masse de 10 (possible pour le tandem LH2-LOX) me parait optimiste pour du LH2 ou du LD2* pur. Quand à conserver du LH2/LD2 à l'état liquide pendant 20 ans, il vaut mieux bien s'éloigner du soleil et/ou prévoir un dispositif de refroidissement qui dégradera le rapport de masse...

*LD2 liquid deuterium

@Henri a écrit:

Heu, pour avoir une impulsion spécifique de 30000s, un VASIMR doit utiliser un ergol à masse atomique est très faible, genre Hydrogène, et dont la masse volumique est aussi très faible, dans ce cas un rapport de masse de 10 (possible pour le tandem LH2-LOX) me parait optimiste pour du LH2 pur. Quand à conserver du LH2 à l'état liquide pendant 20 ans, il vaut mieux bien s'éloigner du soleil et/ou prévoir un dispositif de refroidissement qui dégradera le rapport de masse...

L'hydrogène est solide à 14K, et le refroidissement pour une sonde qui s'éloigne à 1000 UA ou plus du soleil n'est peut-être pas si problématique.
De toute façon, ce calcul était juste un cas d'école, pour avoir des ordres de grandeur.

Maintenant, question indice structurel des réservoirs, la faible masse volumique de LH2 reste un problème (qui est camouflé en propulsion cryogénique habituelle par la plus forte masse volumique de LOX).

Bon, si je comprends bien, on est capable d'obtenir un DV entre 100 et 690km/s, ça cerne déjà pas mal les choses !
Néanmoins, est-ce qu'on ne pourrait pas faire mieux à l'aide d'un cyclotron, voire un synchrocyclotron, avec un Ve proche de la vitesse de la lumière ? Après tout, peu importe le rapport de masse, c'est bien Ve qui conditionne le DV maximum. Donc s'il faut 1000 tonnes en orbite pour avoir le plus grand Ve, autant les mettre, non ?
Le problème, c'est qu'on risque de perdre en dm/dt et le fait d'avoir fixé 20 ans de poussée nous limite aussi.
Mais bon, qu'en pensez vous ?

A+,
Argyre

@Argyre a écrit:

Bon, si je comprends bien, on est capable d'obtenir un DV entre 100 et 690km/s, ça cerne déjà pas mal les choses !
Néanmoins, est-ce qu'on ne pourrait pas faire mieux à l'aide d'un cyclotron, voire un synchrocyclotron, avec un Ve proche de la vitesse de la lumière ? Après tout, peu importe le rapport de masse, c'est bien Ve qui conditionne le DV maximum. Donc s'il faut 1000 tonnes en orbite pour avoir le plus grand Ve, autant les mettre, non ?
Le problème, c'est qu'on risque de perdre en dm/dt et le fait d'avoir fixé 20 ans de poussée nous limite aussi.
Mais bon, qu'en pensez vous ?
A+,
Argyre

A ce niveau là, on bute sur la densité d'énergie. Ne pas oublier que la puissance croit comme le carré de la vitesse d'éjection (et même plus vite en relativiste). Et tant qu'on est à quelques centaines de km/s, on peut négliger la masse convertie en énergie (lors de la fission nucléaire par exemple), mais si on accélère les particules à vitesse relativiste, ce n'est plus possible et la fission nucléaire n'est plus suffisante (ni même la fusion).
Mais de toute façon, il y a d'autres limitations qui apparaissent bien avant d'atteindre le domaine relativiste.

A+

@lambda0 a écrit:

A ce niveau là, on bute sur la densité d'énergie. Ne pas oublier que la puissance croit comme le carré de la vitesse d'éjection (et même plus vite en relativiste). Et tant qu'on est à quelques centaines de km/s, on peut négliger la masse convertie en énergie (lors de la fission nucléaire par exemple), mais si on accélère les particules à vitesse relativiste, ce n'est plus possible et la fission nucléaire n'est plus suffisante (ni même la fusion).

Tu pourrais être plus explicite stp ? Plus suffisante, ça veut dire pas assez puissante ? Le cyclotron est pourtant un outil fonctionnel, donc où est le problème ? Par ailleurs, il y a une marge importante entre 300km/s et 300000km/s. 30000 km/s par exemple, c'est loin d'être relativiste et c'est 100 fois plus qu'avec un Vasimr.

@lambda0 a écrit:

Mais de toute façon, il y a d'autres limitations qui apparaissent bien avant d'atteindre le domaine relativiste.

Mais encore ?
Cordialement,
Argyre

@Argyre a écrit:

Tu pourrais être plus explicite stp ? Plus suffisante, ça veut dire pas assez puissante ? Le cyclotron est pourtant un outil fonctionnel, donc où est le problème ? Par ailleurs, il y a une marge importante entre 300km/s et 300000km/s. 30000 km/s par exemple, c'est loin d'être relativiste et c'est 100 fois plus qu'avec un Vasimr.

Le problème n'est pas au niveau de l'accélérateur lui-même, le cyclotron marche très bien, mais au niveau de la densité de la source d'énergie. 30000 km/s pour un proton, ça correspond à une énergie de 4.7 MeV, et on ne peut plus considérer que la masse de la source d'énergie est indépendante de la masse éjectée. Avec un réacteur à fission+propulsion électrique, la masse de la source d'énergie deviendrait beaucoup plus importante que la masse de réaction, quelle que soit la technologie.
Considérer qu'une fission nucléaire libère 200 MeV, soit 0.85 Mev/uma (unité de masse atomique), et on veut 4.7 MeV/uma pour 30000 km/s.

Ca, c'est pour la densité d'énergie.
Ensuite, la puissance va déterminer le débit : avec P=1 GW, r=0.5, ve=30000 km/s, le débit tombe à 1.11e-6 kg/s, soit une poussée de 33 N. Ca fait quand même pas lourd pour accélérer un truc de plusieurs milliers de tonnes, et tu en as pour quelques siècles à atteindre la vitesse limite.

A+

@Apolloman a écrit:

La vitesse de libération d'un corps quittant le système solaire, dite aussi troisième vitesse cosmique (third cosmic velocity), est de l'ordre de 16,6 kilomètres par seconde par rapport à un repère inertiel géocentrique.

Héliocentrique, non ?

Bonjour,

Astrogreg a écrit:

@Apolloman a écrit:

La vitesse de libération d'un corps quittant le système solaire, dite aussi troisième vitesse cosmique (third cosmic velocity), est de l'ordre de 16,6 kilomètres par seconde par rapport à un repère inertiel géocentrique.

Héliocentrique, non ?

La vitesse de la Terre autour du soleil est de 30 km/s, or elle ne se libère pas de l'attraction solaire ...
C'est donc bien géocentrique.

A+,
Argyre

@lambda0 a écrit:

Ca, c'est pour la densité d'énergie.
Ensuite, la puissance va déterminer le débit : avec P=1 GW, r=0.5, ve=30000 km/s, le débit tombe à 1.11e-6 kg/s, soit une poussée de 33 N. Ca fait quand même pas lourd pour accélérer un truc de plusieurs milliers de tonnes, et tu en as pour quelques siècles à atteindre la vitesse limite.

A+

Ok, je comprends mieux.
Toutefois, il me semble qu'il y a un optimum à trouver, non ?
En gros, si on fixe la poussée à 20 ans et si on dispose de 1GW pendant toute cette durée avec un rendement de 50%, quel est le Ve optimal permettant d'avoir le DV maximal au bout des 20 ans ?
En fait, le top, ça serait d'avoir comme 2ème paramètre la durée de la poussée : si on passe à 40 ans, quel est le nouveau Veopt et le DV max ?

Argyre