Propulseur lunaire

[redrum13]

Bonjour, je voudrais savoir svp la chose suivante:

imaginons un train lunaire sur l'anneau équatorial.

Accéléré suffisamment, il subira une force centrifuge due à la courbure de la lune (rayon 1700 km).

Or à seulement 4 km/s j'ai trouvé que l'accélération centrifuge serait de 1g.

Donc au-delà, un tel train habité subirait une force supérieure, ce qui devient génant...

Un avis?

J'ai utilisé la formule a=v²/r avec a accélération centrifuge, v vitesse tu train, r rayon de la lune.

Merci d'avance!
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[PIXEL]

j'ai pas vérifié le calcul , mais ça tient...

la vitesse de satellisation autour de la lune est bien plus faible que sur terre

[Dynamix]

Or à seulement 4 km/s j'ai trouvé que l'accélération centrifuge serait de 1g.
Donc au-delà, un tel train habité subirait une force supérieure, ce qui devient génant...

Quelle est l' intérêt de calculer en "g" ?
g n' est valable que sur terre .
Ton train décolle quand l' accélération centrale est de 1,622 m/s²

[redrum13]

Oui je sais Dynamyx.

Mais c'est dans le cadre d'écriture de nouvelle de SF, je voudrais envoyer des engins habités à l'aide d'une fronde lunaire.

Donc si la force centrifuge est trop forte, je devrai trouver un autre système. Dommage ça m'avait l'air concevable...

Disons que je cherche un moyen de propulser des engins habités pour faire des voyages dans le système solaire en un temps relativement court.

Disons de l'ordre de qques jours max pour aller sur Mars par ex.

Comment contrecarrer la force centrifuge dans mon cas?

[A voir en vidéo sur Futura]

[redrum13]

g est valable partout... dans mon cas je parle de g0=10m/s²

[PIXEL]

c'est donc la valeur SUR TERRE ! pas sur la lune

[Dynamix]

Donc si la force centrifuge est trop forte, je devrai trouver un autre système.

Pourquoi ?
Le guidage doit empêcher l' engin de s' envoler . Ce n' est pas un problème insurmontable .

g est valable partout...

L' accélération de la pesanteur à la surface de la terre est valable partout ...

[illusionoflogic]

g est valable partout... dans mon cas je parle de g0=10m/s²

Si par g, tu comprends ça en "physiologie", comme dans "j'ai pris 5g dans un planeur ou en testant dans une centrifugeuse", alors oui tu as raison, car c'est un peu normal que des terriens soient adapté à cette valeur, qui est donc (d'un point de vue physio) une échelle de "confort gravitationnel". Un multiple ou une fraction de cette valeur dans l'espace et ça devient + ou - viable. N'en déplaise à certains.

je voudrais envoyer des engins habités à l'aide d'une fronde lunaire.

[redrum13]

Mon problème c'est les gens à l'intérieur.

Si la force centrifuge est trop forte on les retrouvera à l'état de patée pour chien non?

[redrum13]

Pitié arrêtez avec vos "g n'est valable que sur Terre", si je suis dans un vaisseau qui subit une accélération de 9,8 m/s², je subirai une accélération de 1g, et pourtant je ne suis pas sur Terre.

Quand on parle de g on fait référence évidemment à g0, l'accélération normale de la pesanteur terrestre, évidemment que je vais pas parler de celle de la lune ou de mars...

Donc on a le droit de dire qu'un engin au décollage de Mars subit 10g d'accélération.

Je pensais tout ça trop évident pour devoir le préciser.

Maintenant, la force centrifuge svp.

[Carcharodon]

Quelle est l' intérêt de calculer en "g" ?
g n' est valable que sur terre .

Je ne sais pas ce que c'est que cette histoire de "n'est valable que sur terre" ni d'ou ça sort, mais c'est apparemment l'objet d'une incompréhension ou d'une confusion, comme le rappelle redrum13.
g est valable partout et est utilisé en astronautique pour calculer les forces de poussée de motorisation, alors comme il dit : arrêtez avec vos "g n'est valable que sur Terre"...
g sert à se rendre compte si une accélération est supportable, ou non, par des humains, voir du matériel embarqué.
Ça simplifie de parler d'une force d'accélération en g et non d'afficher le résultat en m/s², que le référentiel soit sur la Lune, sur Mars, sur Pluton ou sur la Terre...
Sachant qu'il suffit de multiplier g par ~10 pour avoir très facilement le résultat (approximatif mais très proche) en m/s², qui est la véritable mesure d'une accélération dans le système international d'unités (SI), la aussi, où que l'on se trouve dans l'univers, et non seulement sur terre.
Simplement, g permet de comparer une accélération à la pesanteur terrestre, qui nous "parle" directement, mais g est valable partout dans l'univers pour décrire une accélération, bien entendu.

Pour revenir à la force en décrivant un peu la réalité (pour t'aider dans ta fiction) : la plupart des fusées habitées prennent jusqu'a 3g, en pointe, lors de la mise en orbite (Apollo / Shuttle / Soyouz par exemple).
Cette brève pointe d’accélération se produit généralement tout juste à la fin du premier étage, lorsque l'engin a la même poussée qu'au décollage, mais a déjà consommé plus de la moitié du total de ses ergols qu'il avait au moment du décollage.
Apollo : juste avant le passage au deuxième étage, Shuttle et Soyouz : juste avant le largage des boosters

En effet, l’accélération d'une fusée n'est pas du tout constante, par définition (puisque sa masse varie et que sa motorisation change) lors de sa phase d'ascension du sol jusqu’à la mise en orbite.
Pour une fusée habitée, ça débute (décollage) généralement à ~1.5 g, valeur "minimum acceptable" pour avoir une poussée efficace (sinon on a trop de pertes par gravité et on brûle des ergols pour rien) pour pousser jusqu’à ~3g à la séparation du premier étage.

Certains engins sont même obligés de réduire les gaz (comme le shuttle) à l'approche de maxQ (maximum de pression dynamique) tellement ça pousse fort et ça contraint la structure (et tellement ça réduit l’accélération par freinage atmosphérique...)
Lors du passage au deuxième étage (qui peut être un 1er étage amputé des boosters par exemple sur le Shuttle ou Soyouz), on retombe "généralement" (toutes les fusées n'ont pas le même profil de vol) a une accélération de ~1g.
C'est la phase "gravity turn" (rotation gravitationnelle), où on s'aide de la gravité terrestre pour faire pivoter l'engin sur sa ligne de vol.
Les pertes par gravité et par freinage atmosphérique sont encore importantes à ce stade (si on coupe le moteur à ce moment, on perd alors rapidement de la vitesse et l'apogée retombe).

Lors de l'allumage du 3ème étage, on peut même tomber a des valeurs très faibles, genre 1/4 de g voir même moins, car les pertes par gravité sont considérablement moins importantes que lors du décollage et du gravity turn, bien entendu.
Et en plus il n'y a plus de freinage (donc de pertes) atmosphérique.
C'est quasi systématiquement (pour ne pas dire systématiquement tout court) à ce moment du vol, lors de la transition du 2ème au 3ème étage, qu'on a la plus faible poussée de tout le vol de mise en orbite.
Normal, c'est à ce moment que le TWR (le ration poussée/masse) est le plus faible de tout le vol : le plus faible moteur vient de s'allumer avec toutes ses réserves d'ergols, donc avec la plus grosse masse qu'il aura à pousser lors de son utilisation.

Les accélérations de rentrée atmosphérique sont plus importantes que les accélérations de mise en orbite.
On montait jusqu’à 11g (pendant quelques secondes) sur les rentrées directes de la lune avec Apollo, et on prend 4 à 6g lors des rentrées d'orbite basse terrestre, pendant une poignée de minutes (voir de dizaines de secondes), la aussi, avec une évolution de la valeur de g qui n'est pas fixe.
Étonnement (car contre intuitif) ce n'est pas quand ça chauffe le plus (au début l'ionisation de l'air dû a la rentrée atmosphérique) qu'on freine le plus, c'est lorsqu'on on arrive dans les couches les plus basses, ~30km d'altitude, vers Mach 10->7 que ça freine le plus fort, car l'air est considérablement plus dense.
C'est là qu'on prend le pic de g d'une rentrée atmosphérique de capsule de rentrée.

Le Shuttle prenait moins que ça (~3g) à cause de sa forme et de son profil de rentrée très spécifique (brique volante inclinée à 40°).

Sur la lune, le décollage du LEM (2ème étage) se faisait à ~1/4 g, ça suffit pour décoller de cet astre puisqu'il suffit de dépasser 0.17 g (~1/6 g).
Décoller de la lune est très facile en comparaison de la terre, si l'on ne se sert pas de l'appui atmosphérique terrestre (cas d'un engin spatial).

[bintang]

Bonjour,

La vitesse de satellisation à la surface de la Lune est de 1.68 km/s et la vitesse d'évasion de l'attraction lunaire de 2.37 km/s. Le train s'échappera donc de l'attraction lunaire avant d'avoir atteint les 4 km/s.

Les accélérations sont respectivement de 1.622 m/s² lors de la satellisation (exactement compensée par l'attraction lunaire) et de 3.24 m/s² lorsque l'on atteint la vitesse de satellisation.

[redrum13]

Je ne sais pas ce que c'est que cette histoire de "n'est valable que sur terre" ni d'ou ça sort, mais c'est apparemment l'objet d'une incompréhension ou d'une confusion, comme le rappelle redrum13.
g est valable partout et est utilisé en astronautique pour calculer les forces de poussée de motorisation, alors comme il dit : arrêtez avec vos "g n'est valable que sur Terre"...
g sert à se rendre compte si une accélération est supportable, ou non, par des humains, voir du matériel embarqué.
Ça simplifie de parler d'une force d'accélération en g et non d'afficher le résultat en m/s², que le référentiel soit sur la Lune, sur Mars, sur Pluton ou sur la Terre...
Sachant qu'il suffit de multiplier g par ~10 pour avoir très facilement le résultat (approximatif mais très proche) en m/s², qui est la véritable mesure d'une accélération dans le système international d'unités (SI), la aussi, où que l'on se trouve dans l'univers, et non seulement sur terre.
Simplement, g permet de comparer une accélération à la pesanteur terrestre, qui nous "parle" directement, mais g est valable partout dans l'univers pour décrire une accélération, bien entendu.

Pour revenir à la force en décrivant un peu la réalité (pour t'aider dans ta fiction) : la plupart des fusées habitées prennent jusqu'a 3g, en pointe, lors de la mise en orbite (Apollo / Shuttle / Soyouz par exemple).
Cette brève pointe d’accélération se produit généralement tout juste à la fin du premier étage, lorsque l'engin a la même poussée qu'au décollage, mais a déjà consommé plus de la moitié du total de ses ergols qu'il avait au moment du décollage.
Apollo : juste avant le passage au deuxième étage, Shuttle et Soyouz : juste avant le largage des boosters

En effet, l’accélération d'une fusée n'est pas du tout constante, par définition (puisque sa masse varie et que sa motorisation change) lors de sa phase d'ascension du sol jusqu’à la mise en orbite.
Pour une fusée habitée, ça débute (décollage) généralement à ~1.5 g, valeur "minimum acceptable" pour avoir une poussée efficace (sinon on a trop de pertes par gravité et on brûle des ergols pour rien) pour pousser jusqu’à ~3g à la séparation du premier étage.

Certains engins sont même obligés de réduire les gaz (comme le shuttle) à l'approche de maxQ (maximum de pression dynamique) tellement ça pousse fort et ça contraint la structure (et tellement ça réduit l’accélération par freinage atmosphérique...)
Lors du passage au deuxième étage (qui peut être un 1er étage amputé des boosters par exemple sur le Shuttle ou Soyouz), on retombe "généralement" (toutes les fusées n'ont pas le même profil de vol) a une accélération de ~1g.
C'est la phase "gravity turn" (rotation gravitationnelle), où on s'aide de la gravité terrestre pour faire pivoter l'engin sur sa ligne de vol.
Les pertes par gravité et par freinage atmosphérique sont encore importantes à ce stade (si on coupe le moteur à ce moment, on perd alors rapidement de la vitesse et l'apogée retombe).

Lors de l'allumage du 3ème étage, on peut même tomber a des valeurs très faibles, genre 1/4 de g voir même moins, car les pertes par gravité sont considérablement moins importantes que lors du décollage et du gravity turn, bien entendu.
Et en plus il n'y a plus de freinage (donc de pertes) atmosphérique.
C'est quasi systématiquement (pour ne pas dire systématiquement tout court) à ce moment du vol, lors de la transition du 2ème au 3ème étage, qu'on a la plus faible poussée de tout le vol de mise en orbite.
Normal, c'est à ce moment que le TWR (le ration poussée/masse) est le plus faible de tout le vol : le plus faible moteur vient de s'allumer avec toutes ses réserves d'ergols, donc avec la plus grosse masse qu'il aura à pousser lors de son utilisation.

Les accélérations de rentrée atmosphérique sont plus importantes que les accélérations de mise en orbite.
On montait jusqu’à 11g (pendant quelques secondes) sur les rentrées directes de la lune avec Apollo, et on prend 4 à 6g lors des rentrées d'orbite basse terrestre, pendant une poignée de minutes (voir de dizaines de secondes), la aussi, avec une évolution de la valeur de g qui n'est pas fixe.
Étonnement (car contre intuitif) ce n'est pas quand ça chauffe le plus (au début l'ionisation de l'air dû a la rentrée atmosphérique) qu'on freine le plus, c'est lorsqu'on on arrive dans les couches les plus basses, ~30km d'altitude, vers Mach 10->7 que ça freine le plus fort, car l'air est considérablement plus dense.
C'est là qu'on prend le pic de g d'une rentrée atmosphérique de capsule de rentrée.

Le Shuttle prenait moins que ça (~3g) à cause de sa forme et de son profil de rentrée très spécifique (brique volante inclinée à 40°).

Sur la lune, le décollage du LEM (2ème étage) se faisait à ~1/4 g, ça suffit pour décoller de cet astre puisqu'il suffit de dépasser 0.17 g (~1/6 g).
Décoller de la lune est très facile en comparaison de la terre, si l'on ne se sert pas de l'appui atmosphérique terrestre (cas d'un engin spatial).

Merci beaucoup pour cette réponse détaillée!

[redrum13]

Bonjour,

La vitesse de satellisation à la surface de la Lune est de 1.68 km/s et la vitesse d'évasion de l'attraction lunaire de 2.37 km/s. Le train s'échappera donc de l'attraction lunaire avant d'avoir atteint les 4 km/s.

Les accélérations sont respectivement de 1.622 m/s² lors de la satellisation (exactement compensée par l'attraction lunaire) et de 3.24 m/s² lorsque l'on atteint la vitesse de satellisation.

Oui je sais merci

Mais je veux pouvoir accélérer un engin à une vitesse relativiste, en utilisant un anneau lunaire (du genre rail EM). Mon problème principal est la force centrifuge qui s'appliquera au sein du vaisseau pendant la phase d'accélération (rotation autour de la lune).

Grosso modo au delà de 4 km/s, l'équipage subira plus de 1g.

Et 4 km/s, c'est juste minable lol

[redrum13]

Etant entendu que l'engin sera "accroché" au rail, et sera détaché au "bon moment" (très grande vitesse)
Je visais 1% de c.

Je crois que mon concept va tomber à l'eau... pour des vols habités en tout cas.

[Bluedeep]

Je ne sais pas ce que c'est que cette histoire de "n'est valable que sur terre" ni d'ou ça sort, mais c'est apparemment l'objet d'une incompréhension ou d'une confusion, comme le rappelle redrum13.
g est valable partout et est utilisé en astronautique pour calculer les forces de poussée de motorisation, alors comme il dit : arrêtez avec vos "g n'est valable que sur Terre"... .

La convention habituelle est quand même d'utiliser pour le g "terrestre" et g pour décrire le g "local", du moins dès l'instant où il y a une ambiguité, ce qui est le cas ici.

[redrum13]

Je parle bien de g0=9.8 m/s²

A l'avenir je poserai les variables/constantes plus clairement, pour vos compilateurs

(Je pensais que mon code aurait au moins passé la phase d'analyse syntaxique lol)

[Dynamix]

Je visais 1% de c.

en ligne droite avec une accélération de 50 m/s² , ça prendrait plusieurs jours .

Je parle bien de g0=9.8 m/s²

Une accélération s' exprime en m/s² point barre .
Le "g" ne sert à rien qu' à semer la confusion .

[Hcube]

Pour en revenir à la nouvelle de SF et des frondes gravitationnelles par la lune : ça sert presque a rien. Le gain d'une assistance grav de la lune est compensé dans 99% des cas par tous les emmerdements que sont l'angle de l'orbite lunaire par rapport au plan de l'écliptique, la compatibilité rarissime avec les fenêtres de tir et les trajectoires altérées... C'est pour ça que personne n'en fait jamais.

Donc mauvaise idée pour un bouquin de SF "réaliste"

[Dynamix]

Et surtout : la vitesse orbitale de la lune est trop faible pour procurer un effet de fronde intéressant .

[Carcharodon]

Et surtout : la vitesse orbitale de la lune est trop faible pour procurer un effet de fronde intéressant .

Sa masse surtout.
Sa vitesse orbitale dépend de son altitude.
Mais la masse de la lune est suffisante pour pouvoir faire quelques trucs avec, comme programmer un retour direct en orbite basse terrestre (en partant de là), à l'aide d'un grand 8 : l'engin passe devant la lune, entre la lune et la terre, avant de faire le tour de la lune en retrograde, puis de revenir plonger vers la basse orbite terrestre à l'issue de ce tour.
C'est en volant de l’énergie a la lune qu'on peut faire ça, en particulier réussir à baisser l'apogée de retour.
Ça a été utilisé par les missions Apollo.

[Carcharodon]

C'est en volant de l’énergie a la lune qu'on peut faire ça, en particulier réussir à baisser l'apogée de retour.

bon ba vous dormez bien : le périgée de retour, bien entendu