Propulsion utilisant l'anti-matière

En navigant sur le forum j'ai été surpris de ne pas avoir vu de sujet sur la propulsion à l'antimatière. Cette technologie s'approche de plus en plus de la réalité. Voici l'article le plus récent que j'aie lu sur ce sujet (très intéressant.)
http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=2625

Selon cette article les nouvelles études propose d'utiliser des positrons au lieu  des antiprotons.

Une évaluation grossière pour produire 10 milligrammes qui serait suffisant pour une mission vers Mars coûterait environ 250 millions se qui est  considérer comme raisonnable.

Selon Smith le problème de stockage des positrons pourrait être surmonté par un programme dédié de recherche et de développement.

Anubis a écrit:En navigant sur le forum j'ai été surpris de ne pas avoir vu de sujet sur la propulsion à l'antimatière. Cette technologie s'approche de plus en plus de la réalité. Voici l'article le plus récent que j'aie lu sur ce sujet (très intéressant.)
http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=2625

Etant un parfait novice en matière de propulsion et de physique des particules, je ne suis pas certain (euphémisme) d 'avoir compris le concept tel qu'il est décrit dans l'intéressant article , aussi, je profite de ce fil pour faire appel à celle ou celui qui, mieux éclairé que moi sur ce sujet, sera en mesure de compléter l'explication.

Voilà, avec mes mots à moi, le peu que je pense avoir saisi : le principe est semblable à un moteur nucléaire, c'est à dire que l'énergie dégagée (ici par la collision antimatière/matière) est utilisée pour chauffer un gaz léger, l'hydrigène en l'occurence (léger pour pouvoir atteindre des vitesses élevées, donc une meilleure isp). Au delà du problème du stockage, qui reste un point ouvert selon l'article, je ne comprends pas comment la collision matière/antimatière est transformée en chaleur. Il est question d'un rayonnement gamma intense mais à faible portée (?), impactant du plomb qui lui même une fois excité réémet des rayons X réchauffant l'hydrogène (??) :???: C'est là que j'ai décroché :scratch:

Enfin, je ne saisis pas la subtilité de l'argumentaire sur la sécurité. J'imagine que si une particule d'antimatière s'échappe de son piège magnétique (tiens, par effet tunnel, par exemple) et va titiller un particule de matière (son enveloppe de plomb, par exemple), il s'ensuit selon le même principe que pour la propulsion un dégagement de rayonnement gamma, puis X qui probablement va exciter l'ensemble du dispositif piégant et entraîner une réaction en chaine. Tout va fondre, quoi. Ou exploser. Ca rassure juste parce que ce n'est pas radioactif ? C'est ce qu'il faut comprendre ?

Merci d'avance de vos explications


PS : un détail aussi : pourquoi dans un tel concept conserver une turbopompe (pièce à la fiabilité limitée) ? Ce n'est utile que pour assurer un débit important et uine forte poussée, donc uniquement pour se dégager de l'atmosphère. Au delà, on se contente aisément d'une poussée micrale, mais avec une isp gigantesque ?

chapi a écrit:
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Voilà, avec mes mots à moi, le peu que je pense avoir saisi : le principe est semblable à un moteur nucléaire, c'est à dire que l'énergie dégagée (ici par la collision antimatière/matière) est utilisée pour chauffer un gaz léger, l'hydrigène en l'occurence (léger pour pouvoir atteindre des vitesses élevées, donc une meilleure isp). Au delà du problème du stockage, qui reste un point ouvert selon l'article, je ne comprends pas comment la collision matière/antimatière est transformée en chaleur. Il est question d'un rayonnement gamma intense mais à faible portée (?), impactant du plomb qui lui même une fois excité réémet des rayons X réchauffant l'hydrogène (??) :???: C'est là que j'ai décroché :scratch:
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Il y a bien une dizaine de variantes de moteurs à antimatière, et j'ai l'impression que cet article en mélange deux.
Le plus simple est l'équivalent d'un moteur nucléo-thermique et le rayonnement gammas est directement absorbé par une enveloppe de tungstène (ça doit être ce qu'ils appellent "attenuation matrix" sur le schéma) qui chauffe ensuite l'hydrogène. Ce type de moteur produit donc une Isp équivalente aux moteurs nucléo-thermiques, de 900 s à 1500 s. L'avantage est qu'il n'y a pas de problème de radioactivité, et on doit faire aussi l'économie de masse correspondant à un bouclier.
Le moteur ablatif est différent : les gammas sont convertis en rayons X qui vaporisent un matériau déposé sur ce qui peut correspondre à la tuyère, matériau qui peut être éjecté directement (Isp maximale dans ce cas), ou chauffer de l'hydrogène (Isp plus basse mais poussée plus importante). On peut dans ce cas atteindre une Isp plus importante qu'avec le premier type de moteur thermique (pour le moteur ablatif, l'article cite 5000 s).

Le premier type de moteur, au moins, est tout à fait crédible avec les technologies actuelles, probablement pas plus complexe qu'un moteur nucléo-thermique, sans les problèmes liés à la radioactivité.
Cependant :
- la production d'antimatière, positrons ici, est extrêmement coûteuse, et j'ai même quelques doutes sur ce chiffre de 250M$ pour 10 mg. Dans ce domaine, ça peut très bien être faux d'un rapport 10 ou 100 (technique classique pour obtenir des financements en faisant miroiter des performances extraordinaires...)
- le stockage est actuellement réalisé dans des pièges électromagnétiques (trappes de Pening) assez massifs, et avec la technologie actuelle, la masse du système de stockage annule totalement l'avantage par rapport à un moteur nucléo-thermique. Ces dispositifs ne permettent pas non plus de stockage sur des durées suffisamment longues pour être compatibles avec une mission spatiale (plusieurs mois). Il y a quelques propositions pour stocker l'antimatière sous forme neutre (positronium) et stabilisée dans des cristaux, mais à ma connaissance que de la théorie
- comme tu le fais remarquer, le gain en sécurité ne parait pas évident : la moindre rupture de confinement de l'antimatière, et tout peut sauter par réaction en chaine, et le vaisseau être vaporisé en une fraction de seconde.

Ce type de moteur peut-être intéressant si on résoud le problème de la production et du stockage, et il me semble que les gens du LANL et d'autres laboratoire travaillent activement sur le sujet car il y a beaucoup d'autres applications, mais je n'attendrais quand même pas de résultat à court terme pour cette application spatiale.

A+

Bonjour, apres avoir regarder un article, quelque ma chose ma interesser, il est dit que si on arrive a crée une propulsion a l'anti matiére, on pourrais atteindre l'etoile proxima du centaure en 6 Ans. Est se que c'est vrai?

Est se que la propulsion a l'anti matiére pourrais exister un jour?

6 ans vers Proxima du Centaure alors qu'elle est à 4 AL, il faudrait atteindre des vitesses relativistes hautes ...

Tu peux jeter un coup d'oeil à ce sujet : https://www.forum-conquete-spatiale.fr/autres-f21/nouvelles-de-l-anti-monde-t1815.htm

http://www.news.fr/actualite/societe/0,3800002050,39365647,00.htm

Voila l'article en question.

Grand_reveur a écrit:http://www.news.fr/actualite/societe/0,3800002050,39365647,00.htm

Voila l'article en question.

Autant je respecte Hawking en tant que physicien théoricien, autant
j'ai quelques doutes sur ses compétences en astronautique, même
théorique.
Pour espérer atteindre et dépasser 50% de la vitesse de la lumière, il
faudrait des quantités invraisemblable d'antimatière, totalement hors
de portée de la technologie à échéance prévisible.
Tout est dit dans le document suivant, sur la figure 1, ou sur la figure B2 en page 25 :
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/NASA_anti.pdf
Pour atteindre 100000 km/s (soit c/3), il faut une quantité
d'antimatière équivalente à la masse sèche du vaisseau, soit au minimum
des dizaines ou des centaines de tonnes, avec le moteur "beamed core", sans
aucune indication que ce moteur soit effectivement réalisable.
A titre indicatif, on en fabrique actuellement environ 1 nanogramme par an.

Le vol relativiste est probablement impossible, au sens de la physique connue, pour un vaisseau emportant sa source d'énergie/masse de réaction.

(Mais je lirais avec grand intérêt tout article scientifique prétendant démontrer le contraire )

Sur le site du CERN , dont on peut raisonnablement penser qu'il est le plus à même de parler de ce sujet sans trop tomber dans le délire utopique, on a ceci :

http://livefromcern.web.cern.ch/livefromcern/antimatter/FAQ.html

Donc théoriquement possible ... mais dans l'état actuel de nos connaissances et de nos équipements .... tout à fait improbable.

Il faudrais combien d'Antimatiére pour atteindre Proxima du Centaure en 6 Ans?

De nos jours, les gros probléme avec l'antimatiére c'est ça faible fabrication et son stockage et niveau moteur fonctionent a l'antimatiére on en est ou?

La propulsion a l'antimatiére est la propulsion d'un futur peut etre encore lointain mais si on veut explorer l'espace interstéllaire proche en peut de temps, il faudra la propulsion a l'antimatiére car c'est la seul propulsion qui peut aller vite qui dérive pas trop dans la science fiction comme l'hyperespace par exemple..

Grand_reveur a écrit:Il faudrais combien d'Antimatiére pour atteindre Proxima du Centaure en 6 Ans?
...

En s'appuyant sur le post de lambda0, il faudrait passer du nanogramme à la kilotonne soit une multiplication par 10e18 c'est à dire une multiplication de la production d'antimatière par un facteur d'un milliard de milliards... Aux rendements actuels de confection de l'antimatière, la totalité des ressources énergétiques disponibles sur Terre seraient très largement insuffisantes, et même en captant toute l'antimatière dispersée dans le système solaire, on en serait encore très loin...
L'antimatière ne peut avoir d'intérêt que pour "allumer" des réactions de fusion thermonucléaires directement ou via des réactions de fission induite, et avec des objectifs très modestes (missions à durées raisonnables dans le système solaire ou précurseur interstellaire lent)

Grand_reveur a écrit:
...
De nos jours, les gros probléme avec l'antimatiére c'est ça
faible fabrication et son stockage et niveau moteur fonctionent a
l'antimatiére on en est ou?
...

Pour le moteur "beamed core" (le seul permettant théoriquement le vol
relativiste si on disposait de tonnes d'antimatière), c'est assez
simple : il n'existe même pas sur le papier, c'est seulement un
concept générique.
Par ailleurs, un tel moteur produirait un énorme flux de rayons gammas
à très haute énergie, des centaines de GW de rayons gammas à plus de
100 MeV, en continu pendant des années, et il me semble impossible que
les structures d'un moteur puissent supporter celà, et encore moins un
vaisseau habité. Ces rayons sont 10 à 100 fois plus énergétiques que ce
qu'on rencontre au coeur d'une explosion nucléaire.
Il y a donc de fortes chances que ce ne soit pas "seulement" des
problèmes d'ingénierie mais que ce soit physiquement impossible,
indépendamment du problème de la fabrication et du stockage de
l'antimatière qu'a résumé Henri.

Dans d'autres discussions, tu trouveras divers principes plus
"raisonnables" (en général à base de fusion nucléaire mais aussi des
voiliers photoniques) permettant théoriquement d'atteindre 10% de la
vitesse de la lumière, et donc éventuellement de lancer quelques sondes
vers des étoiles proches en moins d'un siècle.

A+

lambda0 a écrit:

Grand_reveur a écrit:http://www.news.fr/actualite/societe/0,3800002050,39365647,00.htm

Voila l'article en question.

Autant je respecte Hawking en tant que physicien théoricien, autant
j'ai quelques doutes sur ses compétences en astronautique, même
théorique.
Pour espérer atteindre et dépasser 50% de la vitesse de la lumière, il
faudrait des quantités invraisemblable d'antimatière, totalement hors
de portée de la technologie à échéance prévisible.
Tout est dit dans le document suivant, sur la figure 1, ou sur la figure B2 en page 25 :
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/NASA_anti.pdf
Pour atteindre 100000 km/s (soit c/3), il faut une quantité
d'antimatière équivalente à la masse sèche du vaisseau, soit au minimum
des dizaines ou des centaines de tonnes, avec le moteur "beamed core", sans
aucune indication que ce moteur soit effectivement réalisable.
A titre indicatif, on en fabrique actuellement environ 1 nanogramme par an.

Le vol relativiste est probablement impossible, au sens de la physique connue, pour un vaisseau emportant sa source d'énergie/masse de réaction.

(Mais je lirais avec grand intérêt tout article scientifique prétendant démontrer le contraire )

Merci Lambda0 de nous avoir livré la clef d'un des grands mystères de la physique. S'il y a bien moins d'anti-matière que de matière dans l'Univers, c'est parce qu'elle a été consommée sans vergogne par les vaisseaux extra-terrestres.

Ah ouai, je savais pas du tout, tout ça! Ca ma remis les pieds sur Terre au moins!

Bon dossier

Personnellement je trouve ca fascinant. Mais dangereux, aussi.

Merci ! Superbe résumé!

Bravo pour la documentation. on voudrait rajeunir pour embarquer. Le groupe MRJA

Ah oui. Je n'avais pas vu l'autre!

Ted a écrit:Ah oui. Je n'avais pas vu l'autre!

Pas de pb, il datait un peu mais j'estimais qu'il y avait des infos assez intéressantes pour justifier une fusion.

En parlant de la production de l'anti-matière, des nouvelles passionnantes et prometteuses :
http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/lantimatiere-revolutionnera-t-elle-les-voyage-spatiaux_17387/

Il est moins difficile de produire des positrons que des antiprotons. Un moteur à positrons peut être aussi bien plus simple qu'un moteur utilisant des antiprotons (voir plus haut).
Par contre il risque d'être plus difficile de stocker une quantité suffisante de positrons à bord d'un vaisseau spatial : les trappes électromagnétiques stockant des particules chargées comme des positrons libres sont très massives (et enlèvent pour l'instant tout intérêt aux moteurs à antimatière), alors que les antiprotons pourraient en théorie être stockés sous la forme d'atomes d'antihydrogène neutre, avec une densité beaucoup plus élevée.
Sujets de recherche très intéressants, qui peuvent aussi réserver quelques surprises.

A+

lambda0 a écrit:[...]qui peuvent aussi réserver quelques surprises.

A+

C'est à dire ?