carburant de moteur fusée?

[invite0dd4f252]

Salut

Mais le moteur n'est qu'un composant parmi d'autres. Il faut penser à tous les sous-systèmes qui vont avec, et qui sont différents d'un concept à l'autre : générateur nucléaire, convertisseur, radiateurs, bouclier anti-radiation, distribution de l'énergie, etc...
Même si le générateur nucléaire ne pèsent q'une dizaine de t et le moteur lui-même quelques t, on arrive à un vaisseau d'au moins 200t.

bonjour lambda0

Pour aller où ce vaisseau? Et depuis l'orbite terrestre?
Donc il faudra déjà le mettre en orbite avec des carburants classiques car pour le moment on a rien de plus puissant.(à moins que je me trompe)
D'autre part , si c'est pour aller sur Mars, 200 tonnes - le poids du moteur , les écrans , le poids du fluide propulsé:Il ne reste plus grand-chose pour nos pauvres astronautes qui auront bien du mal à se poser,établir une base leur permettant de rester un certain temps,(à moins que la base soit préparée avant).Puis à redécoller et à repartir vers la Terre où une navette les attendra pour redescendre.Intuitivement j'aurais dit un vaisseau de 500 à 1000 tonnes pour aller sur Mars et en revenir.
Ceci dit il me semble que ce n'est pas trop l'énergie nécessaire à l'impulsion pour atteindre la vitesse de libération qui compte, mais surtout l'énergie pour la mise en orbite autour de la Terre.
Et donc il me semble que le nouveau carburant(et moteur) pour fusée décollant du sol terrestre n'est toujours pas prêt d'être trouvé en dehors des moteurs chimiques.
Au fait quelle est la puissance de la navette au décollage?
Je crois que c'est un "peu plus" que 10 MWe.
L'intérêt de ce genre de moteur c'est qu'il peut permettre de raccourcir la durée du voyage et c'est déjà pas mal mais il me semble qu'à l'arrivée et au départ il faut toujours disposer d'une puissance bien plus considérable et donc emporter un poids supplémentaire de carburant classique ce qui alourdit encore le vaisseau.

à plus
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[invitea0046ad4]

Très juste !

Aucune propulsion électrique ne décollera jamais de la terre.
Parce que la poussée est bien trop faible (tout au plus quelques centaines de N) d'une part, parce que tous ces dispositifs ne fonctionnent que dans le vide d'autre part.
Les seuls systèmes viables pour l'instant pour placer un objet en orbite sont bien les propulsions chimiques actuelles, et potentiellement le moteur nucléo-thermique, mais on peut pratiquement éliminer cette dernière possibilité pour raisons de sécurité.
Une vaisseau à propulsion électrique doit donc nécessairement être assembé en orbite.
Pour ce qui est des 200t, c'est bien le minimum absolu pour mars, et celà ne permet effectivement pas d'emporter beaucoup de fret.
Mais il ne faut pas oublier que du fait de son Isp beaucoup plus importante que la propulsion chimique, la propulsion électrique laisse beaucoup plus de place à la charge utile.
Pour être plus précis, les profils de mission en cours d'étude comportent deux vaisseaux : un premier vaisseau cargo non habité,
suivi, 2 ou 3 ans plus tard du vaisseau habité. Le cargo emporte en particulier l'atterrisseur martien, de quoi fabriquer sur place la carburant de retour... ce qui fait bien les 500t au total.
Une fois que le vaisseau est assemblé en orbite, un générateur nucléaire fournissant une puissance de 10 MWe permet bien d'amener un vaisseau de 200t en orbite martienne en quelques mois, en poussée continue. Avec cette puissance, une propulsion électrique peut produire une poussée de qq centaines de N.
A titre indicatif, un moteur Hall actuel produit une poussée de 50 mN/kWe. Le moteur MPD est un peu moins efficace pour l'instant, mais de peu : les ordres de grandeur sont les mêmes.
Celà semble ridicule par rapport à la poussée produite par un moteur chimique H2+O2, mais il ne faut pas oublier que cette poussée est appliquée pendant des mois (faire le calcul : prendre par exemple M=200t, f=500N, D=100E6 km)
On peut tout à fait se passer d'une propulsion plus "musclée", même s'il y aurait évidemment des avantages à avoir les deux.
On a besoin de la propulsion chimique uniquement pour les transferts orbite-surface planétaire.

A+

[invite0dd4f252]

Ok merci pour tes infos.
Si on se place sur un plan énergétique, pour atteindre une vitesse de 100 km/s (en partant de 10 km/s à titre d'exemple)pour un vaisseau de 1000 tonnes (ce qui me semble être le minimum-minimorum pour oser envoyer des êtres humains dans des voyages interplanétes du système solaire) il faudrait entre l'accélération et la décélération (hors fluide éjecté) 2.2 millions de MWh soit l'énergie d'une tranche nucléaire de 1000MW pendant 3 mois.(et rien que pour l'aller)
On y est pas encore.
nota1:à une vitesse moyenne de 50 km/s en tenant compte d'une phase d'accélération jusqu'à mi-parcours et d'une phase de décélération jusqu'au but final par exemple Mars pris arbitairement à une distance de 200 millions de km,il faudrait 50 jours pour y aller ce qui semble raisonnable.
La puissance du moteur devrait être de 2 GW! Soit 2 fois la puissance d'une tranche nucléaire actuelle.
Si je ne me suis pas trompé!
nota2:lorsque je parle d'un vaisseau de 1000 tonnes avec la puissance considérable nécessaire , c'est parce que j'imagine l'état psychologique du petit équipage qu'on enverrait dans une caisse à savon de 200 tonnes pendant plusieurs années avec même pas la Terre en vue.Si on veut envoyer des hommes , ce qui se discute dans l'état actuel de nos connaissances et de nos techniques,il faut leur procurer un minimum de confort et de sécurité.

à plus

[invitea0046ad4]

Bonjour

J'avais compté un peu plus : de l'ordre de 6 mois.
En fait, on n'a pas besoin d'atteindre des vitesses aussi élevées, ni d'une puissance si importante, même pour 1000 t.
Le principe est d'utiliser un cargo relativement lent pour le frêt (on optimise ici la charge utile) et un vaisseau plus rapide pour la mission habitée. Les deux vaisseaux ayant quand même globalement la même architecture, ce qui permet des économies de conception.

Sur un vaisseau de 200 t pour terre-mars, l'habitacle représenterait environ 50 t, et le carburant environ 50 t, de mémoire.
Le reste est pour la structure, le générateur, les moteurs, etc...
Mais je vais faire le calcul plus précis, avec les données suivantes :
- On considère que l'Isp de la propulsion est de 8000 s, pour un moteur MPD éjectant de l'hydrogène. Ce sont bien les valeurs atteintes actuellement sur les moteurs de test.
(comparaison : l'Isp des moteurs chimiques est au mieux de 450 s)
- Pour dimensionner le générateur nucléaire, on peut se baser sur un rendement de 20%. La conversion est assurée par un convertisseur Brayton. Donc, 10 Mwe sont fournis par un réacteur de 50 MWt, ce qui permet d'avoir une idée de sa masse.

Pour ce qui est du freinage à l'arrivée, on pourrait faire une économie avec un freinage aérodynamique, en faisant passer le vaisseau à 150-200 km d'altitude, mais on ne fera pas cette manoeuvre dans un premier temps.

Cette hypothèse d'un vaisseau de 1000 t, qui revient en effet assez souvent, est basée sur une propulsion chimique ou nucléo-thermique, et quand l'Isp augmente, le gain en masse est en gros exponentiel.
Je reviens avec des calculs plus précis...

A+

[invite0dd4f252]

merci lambda0

je me disais que faire partir des gars (ou et filles ) si loin avec le frêt qui circule de façon indépendante , pour 12 mois de voyage aller-retour et par exemple 3 mois sur place,cela ma semble sans vouloir critiquer , ce n'est pas mon but , une solution un peu "bricolée".C'est un peu comme l'aventure des Apollo et SaturnV qui n'a pas eu de lendemain.
Je sais qu'il existe plein d'astuces techniques, comme le freinage aérodynamique ,ou même fabriquer une partie du carburant de retour sur place par une usine robot.
Mais il faut penser que si quelque chose cloche ils seront tous seuls car on aura t'on prévu un secours?Moi je n'enverrais pas un équipage sur Mars en espérant que le freinage aérodynamique se passe bien , que le navire de frêt arrive , que le carburant de retour soit prêt.
Ceci n'empêche pas de réfléchir aux moteurs à impulsion longue dont tu parles mais je crains qu'il leur manque la puissance et l'énergie nécessaires aux vols habités en toute sécurité.

à plus

[invitea0046ad4]

Re(bonjour)

- le vol habité est censé partir à la fenêtre de lancement suivante,...donc une fois que le frêt est arrivé en bon état
- l'idée du freinage aérodynamique est effectivement abandonnée
- la sécurité est en fait bien meilleure que pour les propulsions classiques : dans un vol balistique avec une propulsion classique, on brûle presque tout le carburant au départ, et on n'a plus aucun contrôle après. Contrairement à la propulsion électrique à poussée continue.
Le système est intrinsèquement plus sûr car il ne met jamais en oeuvre des énergies très importantes. Les moteurs Hall utilisés par les russes depuis les années 1970 sont à l'usage plus fiables que les propulsions classiques.

Celà n'apparait peut-être pas de façon évidente au niveau du public, mais tous les rapports d'étude de la NASA que j'ai vus, datés de ces 5 dernières années concernent des propulsions électriques.

A+

[invite0dd4f252]

je souhaite que tu aies raison et qu'on pense maintenant un peu plus à la sécurité des équipages qui ont payé un déjà lourd tribut , assez inutilement , à la "conquête spatiale".Plus jeune j'avais tendance à dire , il faut y aller coûte que coûte.Maintenant je pense , allons y ,d'accord ,mais plus professionnellement et en pensant plus aux hommes que ce qu'on pouvait faire auparavant.
C'est pas évident car technologiquement on n'est pas trop prêts.Il me semble un peu aberrant qu'on envisage "d'abandonner" , je le dis entre guillemets car je suis persuadé que les équipes au sol ne sont pas composées d'inconscients,des hommes à la "balistique".Un vaisseau doit être , dans l'espace , capable d'aller "où il veut" avec un appareillage autonome et capable de corriger la trajectoire en permanence.Car si on est perdu dans l'espace ,c'est pas comme sur la mer , c'est sans espoir.
Donc je pense que des moteurs , pour le moment chimiques ,pour corriger efficacement les trajectoires ainsi que des moteurs type Hall sont un bon commencement en effet.

à plus

[invitea0046ad4]

Nous sommes bien d'accord là dessus.
Les agences spatiales ont bien conscience du fait qu'un accident grave sur le 1er vol habité terre-mars serait peut-être leur fin et le glas des vols habités interplanétaires.
Et rétrospectivement, les risques pris lors des missions Apollo ont de quoi faire frémir. Personne ne reprendrait les même risques aujourd'hui.
Mon propos n'était pas de dire "il faut y aller à tout pris" mais de discuter des options techniques, en y incluant bien sûr la sécurité.
La question du "pourquoi" et du "quand" est un autre problème, et ce n'est pas aux techniciens de trancher.
Cette discussion porte sur les différentes options de systèmes de propulsion, et un consensus commence à se dégager dans les agences spatiales sur la sécurité apportée par la propulsion électrique, même si rien n'est figé.
Il est probable que le vaisseau a besoin aussi d'un auxiliaire chimique pour certaines manoeuvres, et on trouve également des configurations couplant un moteur nucléo-thermique avec la propulsion électrique.

Bon, maintenant, il n'y a pas le feu.
On n'en est pas à 10 ou 15 ans près.

A+

[invitea0046ad4]

Pour terminer, voici une petite sélection d'articles, pour ceux qui sont intéressés par approfondir la question.

Articles généraux
http://alfven.princeton.edu/papers/JPC99ARev.pdf
http://alfven.princeton.edu/papers/Astrodyn-Final.pdf

Les rapports de mission de la sonde Deep Space 1 (moteur ionique à grille)
http://nmp.jpl.nasa.gov/ds1/papers.html

Sur le moteur MPD
http://gltrs.grc.nasa.gov/cgi-bin/GL...01-211114.html

Sur le moteur Hall
http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/19...999-209436.pdf
http://gltrs.grc.nasa.gov/cgi-bin/GL...01-210676.html
http://gltrs.grc.nasa.gov/cgi-bin/GL...04-213099.html

Propulsion nucléaire+électrique
http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/20...08834-REV1.pdf
http://gltrs.grc.nasa.gov/cgi-bin/GL...TM-106406.html

[invite0dd4f252]

On s'est bien compris ,merci pour tes infos et sites.

à bientôt

[invite2d16ad19]

merci à tous pour avoir alimenter mon sujet et à bientôt!!!!!!

[SPH]

Par contre, les garder à la température où ils restent liquide, ce n'est pas aussi bon marché. L'oxygène liquide doit rester à -183° et l'hydrogène à -270°.

Petite rectification, ces gaz dans l'absolu ne doivent pas etre obligatoirement refroidi pour rester liquide car des bouteilles de tout type de gaz liquéfié existent et on peux les stoquer n'importe ou (meme en plein soleil pour les bouteilles de butane par exemple)

[invite2d16ad19]

c'est aussi une question de pression (atmosphérique..)non?

[destroyer]

Maintenant on utilise comme ergols liquide soit du :
-diméthylhydrazine + peroxyde d'azote
-l’hydrate d’hydrazine + peroxyde d'azote(dangereux croyé moi)
-monométhylhydrazine +peroxyde d'azote

[Quisit]

Question de newbie :

Il semblerait qu'une solution d'avenir soit CH4 + o2 ...quels avantages représentent le Ch4 sur l'h2 ? si c'est de volume et de température qu'il s'agit, que la puissance est préservée, pourquoi on y a pas pensé plus tôt ou...quelle complexité cache ce système ?
en apparence c'est méga simple CH4 + O² !?