rotation sur un centre virtuel.

[VincBo]

Bonjour,

Une sphère en rotation de 1km de rayon a une vélocité angulaire de 0.9456 tpm (soit env 356 km/h) et une vélocité linéaire d'env 356 km/h, produisant une poussée de 1g.

J'aimerais savoir si, dans l'espace (sans tenir compte des forces environnantes) un objet munie de deux propulseurs induirait ce mouvement circulaire et ainsi reproduire un cercle parfait?
Je suppose que oui...

Je constate aussi que les deux vélocités sont identiques (je passe outre la phase d'accélération), est-ce à dire qu'avec une puissance différente pour chaque moteur l'on pourrait reproduire un circuit elliptique?

Si c'est le cas doit t'il y avoir un moteur en accélération et l'autre à vitesse constante ou bien des accélérations différentes l'une à 1g l'autre 2 à 3g?

Merci.
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[phys4]

Bonjour, c'est un peu rapide votre exposé, voici ce qui parait simple :

Une sphère en rotation de 1km de rayon a une vélocité angulaire de 0.9456 tpm (soit env 356 km/h) et une vélocité linéaire d'env 356 km/h, produisant une poussée de 1g.

Il s'agit d'une accélération de 1g, une poussée ne s'exprime pas en g mais en N.

J'aimerais savoir si, dans l'espace (sans tenir compte des forces environnantes) un objet munie de deux propulseurs induirait ce mouvement circulaire et ainsi reproduire un cercle parfait?
Je suppose que oui...

Si vous donnez à votre objet un mouvement de rotation égal au précédent, votre objet aura pour trajectoire un cercle de 1 km de rayon. Mais pourquoi 2 propulseurs, vous mettez deux objets pour avoir un diamètre ?

Je constate aussi que les deux vélocités sont identiques (je passe outre la phase d'accélération), est-ce à dire qu'avec une puissance différente pour chaque moteur l'on pourrait reproduire un circuit elliptique?

Il existe plusieurs types d'orbite elliptique, il ne faut pas des puissances différentes mais une puissance variable, ayant pour période la rotation ou un multiple de la rotation.

[VincBo]

Bonsoir,

Merci pour votre intérêt. Avec ce dessin j'espère être plus clair.

[VincBo]

Je précise que le message se trouve dans cette catégorie car la question est liée à un sujet de roman dans lequel un vaisseau doit effectuer une manoeuvre pour récupérer un autre vaisseau (pas de voyage intergalactique, c'est juste de la s.f local).

Merci.

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Avec le dessin je comprends pourquoi l'auteur a besoin de deux propulseurs: en réalité c'est un erreur de compréhension de l'inertie, assez commune chez les non physiciens.
Lorsque le mobile est lancé il n'est plus indispensable d'entretenir une poussée tangentielle, la poussée radiale suffit pour avoir un mouvement circulaire.

[Amanuensis]

Et il y a un léger problème de contrôle de la rotation, c'est à dire de contrôle du couple. (Du moins sii l'idée est de créer une pesanteur stationnaire dans l'habitat.)

[VincBo]

J'avais en effet dans l'idée que la propulsion arrière serait coupé surtout que le vaisseau est à env 24 000 000 km/h lorsqu'il décide d'effectuer la manoeuvre, il m'est apparut logique que la vitesse tangentielle n'avait plus de raison d'être maintenu.

En s.f il est question, la plupart du temps, de propulsion arrière point barre (tout au cul, voyage intergalactique oblige, là l'histoire évolue dans un rayon de 7 000 000 000 km les Acc ne dépassent 31 000 000 km/h à 1g pépère, bref du local comme je le disais. Certes notre technologie actuel nous amène dans des contrées aussi lointaine mais nos progrès énergétique actuel, c'est encore la voile!
Finalement entre les deux y'a pas grand chose.

Bien sûr la s.f montre de petit vaisseaux effectuant des virages serré, d'ailleurs sont t'ils correct de ce point de vue?
Le Faucon certainement pas!

A ce propos, j'aimerais votre avis; le Xwing, qui dispose de deux propulseurs, peux jouer sur leur puissance pour virer d'un sens et de l'autre mais je supposes qu'il y arriverais mieux si l'éjection des gaz ressemblait plutôt à mon engin (eh oh!), non? (outre l'esthétique).

Evidement l'on pourrait envisager un mode de propulsion révolutionnaire, un truc façon Ummo mais c'est pas dans mon cahier des charges et quand bien même la propulsion serait pariétal, il faudrait tout de même une concentration d'énergie localisé d'un côté ou de l'autre pour virer, mais je souhaite garder une esthétique plus humain (je vous rassure rien à voir non plus avec le dessin non plus).
Voilà, c'est pas vraiment une question j'en convient, mais vos avis seront de tout façon éclairant.
Merci.

[Carcharodon]

Bien sûr la s.f montre de petit vaisseaux effectuant des virages serré, d'ailleurs sont t'ils correct de ce point de vue?
Le Faucon certainement pas!

Pour être clair sur le sujet : absolument aucun film d'Hollywood ne présente des évolutions spatiales réalistes, quand ils les mettent en scène.
Starwars est la pire illustration de toute, c'est du bidon intégral à chaque plan spatial, mais même des films qui pourraient apparaitre comme réalistes, comme Gravity, sont faux de A à Z en terme d'évolution spatiale (la liste des incohérences est si longue qu'elle est pénible a faire).

Cependant, on ne va pas voir un film d'Hollywood pour apprendre l'astronautique non plus, c'est du spectacle, pas un cours de physique vulgarisée pour un public non averti.
C'est donc "naturel" que ça soit comme ça, l'objectif unique d'un blockbuster est de faire du profit avec le plus grand nombre d'entrées.

[phys4]

Bien sûr la s.f montre de petit vaisseaux effectuant des virages serré, d'ailleurs sont t'ils correct de ce point de vue?
Le Faucon certainement pas!

A ce propos, j'aimerais votre avis; le Xwing, qui dispose de deux propulseurs, peux jouer sur leur puissance pour virer d'un sens et de l'autre mais je supposes qu'il y arriverais mieux si l'éjection des gaz ressemblait plutôt à mon engin (eh oh!), non? (outre l'esthétique).

Les auteurs de SF s'inspirent des combats aériens sur chasseurs, ce qui n'a rien à voir avec l'espace.

Pour effectuer un virage serré, les engins devraient avoir leur réacteurs orientés vers l'extérieur du virage.
Pour freiner ils devraient se retourner pour mettre les réacteurs vers l'avant. Tout cela est parfaitement possible en l'absence d'atmosphère, mais il n'est pas sur que les spectateurs comprendraient la manoeuvre.

[Zefram Cochrane]

Et il y a un léger problème de contrôle de la rotation, c'est à dire de contrôle du couple. (Du moins sii l'idée est de créer une pesanteur stationnaire dans l'habitat.)

Salut, pourrais tu développer ta remarque STP?

[Amanuensis]

Salut, pourrais tu développer ta remarque STP?

Avec les propulseurs comme sur le dessin, l'engin va se mettre à tourner sur lui-même de plus en plus vite, jusqu'à désintégration, après voir fait de la bouillie de ses occupants.

(Pour une pesanteur stable, ou du moins toujours dans la même direction relativement à l'engin même, faut que la vitesse de révolution soit égale à la vitesse de révolution. Comme en avion: on ne peut pas virer et garder la pesanteur précisément dans la direction plancher-plafond sans contrôler à la fois le lacet et le roulis.)

[vanos]

une pesanteur stationnaire

Mais de quoi s'agit-il ? existerait-il de la pesanteur mobile ? explication svp, merci.

[Zefram Cochrane]

Pièce jointe 324315

Bonsoir,

Merci pour votre intérêt. Avec ce dessin j'espère être plus clair.

Bonjour et félicitation pour l'estéthique du dessin.

hormis le problème de centrage du propulseur repéré par Amanuensis ( sauf si le centre de masse du vaisseau se situe à l'intersection des propulseurs me semble t'il),
Dans le principe l'accélération normale ie radiale au rayon du cercle est An=V²/R

Donc si on diminue An mais qu'on garde la vitesse V constante, le rayon R du cercle augmentera; si on augmente An et qu'on garde la vitesse constante, le rayon R diminuera.

Maintenant, si on augmente V et qu'on garde An constant, le rayon R du cercle augmentera et si on diminue V et qu'on garde An constant, le rayon R diminuera.

Ceci est valable pour une vitesse V tangentielle ie perpendiculaire au rayon comme présenté sur le schéma.
Peux t'on avec un vaisseau obtenir une trajectoire elliptique? Dans quelles conditions?

[Amanuensis]

Peux t'on avec un vaisseau obtenir une trajectoire elliptique? Dans quelles conditions?

Avec un seul propulseur de direction et de poussée réglable sans limite, toute forme de trajectoire est possible.

[VincBo]

Merci Zefram, mais franchement c'est plutôt l'esthétique du rendu SketchUp qui est remarquable...

[VincBo]

Tout est question d'intérêt pour le graphiste de plancher sur un design réaliste et qui est de la gueule, ça aussi c'est tout à fait possible (pour un graphiste-écrivain).
L'on commence à voir des hélicoptères équipé de rotors visuellement orientable, une technologie qui se retrouvera dans l'espace avec les répulseurs, l'orientation des cockpits comme dans les trains pendulaire, tout est déjà inventé où à améliorer aussi bien-sûr, surtout l'environnement proche des pilotes pour l'encaissement des g (j'arrive à faire subir des Acc et Dc de 8g et plus durant des dizaine d'heure pour éviter que les scène de déplacement ne s'étalent de trop dans l'histoire).

[Carcharodon]

Pour effectuer un virage serré, les engins devraient avoir leur réacteurs orientés vers l'extérieur du virage.

Le concept de virage serré n'a strictement aucun sens dans l'espace.
Il n'y a que des impulsions opérées a des moments clefs pour des raisons précises de modification de trajectoire.
les moments clefs étant : nœud orbital, apoastre, périastre, closest approach, injection HTO, insertion orbitale, voilà une liste non exhaustive (mais quasi..) de moments ou sont opérées les manœuvres qui sont donc des corrections de trajectoire mais absolument jamais des virages serrés.
Le concept de virage serré n'a aucun sens tout simplement à cause de la célérité des engins en orbite.
On ne peut évidemment pas faire un virage serré a 7 ou 10 km/s, sauf a disposer de réserves de dV absolument monstrueuses et donc totalement irréalistes...

Pour créer de la pesanteur (dite "artificielle"), par exemple pour aller sur mars, il faudra d'abord effectuer le HTO (transfert de Hohmann) puis seulement ensuite mettre en œuvre l'éventuelle rotation de l'engin.
Et ça, ça ne pose pas de véritable problèmes techniques spécifiques.
Deux nacelles séparées par une tringlerie et un moteur très faiblard (genre ionique) sur chaque nacelle afin de lancer la rotation d'ensemble feraient parfaitement l'affaire.
Ni besoin d'une énorme roue, ni besoin d'entretenir la rotation une fois la vitesse nécessaire de celle ci atteinte pour obtenir la pesanteur désirée.

C'est cher à faire, mais c'est moins compliqué à réaliser et a concevoir qu'un redecollage d'une mission habitée martienne.

[Amanuensis]

On ne peut évidemment pas faire un virage serré a 7 ou 10 km/s

La vitesse, c'est comme rien (Galilée).

[VincBo]

Pour fixer une échelle et les idées sur ce que j'entend par virage, voilà une petit aperçu d'une scène du roman (qui est une nouvelle en faite).



Est-ce un tantinet réaliste pour une grosse accélération-décélération?

[Carcharodon]

Bon... on va être radical : le réalisme technique et technologique, tu t'en fout complètement dans un roman.
Tu veux du réalisme ?
Alors ça fait bobo la tête :

Vaisseau à l'arrêt ?
Rien n'est jamais immobile dans l'espace par rapport a son référentiel planétaire /stellaire.
S'il est immobile, l'instant d'après, T+1 sec, il est en chute libre vers son référentiel gravitationnel.
Pour le rendre immobile, il faut agir dessus, de façon non naturelle avec une poussée retrograde strictement équivalente à sa vitesse actuelle en orbite.
Un truc évidemment totalement absurde dont on ne voit pas l'intérêt de le faire.
Donc ça n'existe pas un vaisseau à l'arrêt.
S'il est dans l'espace c'est qu'il suit une ellipse, d’excentricité et d'inclinaison variable, qui lui est imposée par la structure locale du champ gravitationnel.
Et sa vitesse n'est pas nulle par rapport a son référentiel car pour arriver dans cette position il a fallu lui imprimer de l'impulsion qui ne peut pas disparaitre par magie.

Ultra sexy pour un roman hein ?
...

Ensuite : la trajectoire du sauveteur.
Pas mieux : pour secourir un engin spatial, il faut tout simplement appliquer la procédure de rendez vous spatial.
Procédure qui n'a rien a voir avec ce que tu montres.
Un exemple en vidéo tuto orbiter
Le défaut de ton schéma d'approche de l'engin cible (qui ne peut pas, par définition, être à l'arrêt, je rappelle) c'est qu'il implique de consommer du dV (de la poussée) pour une quantité encore plus importante que celle nécessaire à la mise en orbite.
une poussée énooorme.

J'aurais du préciser dans le post précédent : non seulement il n'y a pas de virage serré, mais il n'y a pas de virage du tout, dans l'espace, SAUF lors d'une procédure de docking, car le référentiel change : ce n'est plus la planète mais l'engin cible.
Mais le docking, c'est une procédure qui ne débute QUE lorsque les deux engins sont a vitesse relative nulle et a faible distance (quelques kilomètres au max).
Avant ça, le virage n'existe pas, le but est de s'aligner avec la cible en utilisant le moins de dV possible, DONC en agissant par impulsion rectiligne (mais de direction variable selon le type de manœuvre) au moment ou c'est le plus économique de le faire.

En résumé, rien qui ne ressemble de près ou de loin avec la situation de ton schéma, que ce soit au sujet du statut de l'engin cible ou au sujet de la trajectoire de l'engin de secours.

Je t'avais dit : le réalisme, ça fait bobo

Oublies ça, la technique dans un roman, ça le rend chiant.
Et tu peux te permettre, comme le font strictement tout les films et romans de SF (même les soit disant hardcore SF...), de raconter ce que tu veux.

L'important, pour un roman de SF (comme pour les autres thèmes), c'est d'absorber le lecteur, pas de lui faire un cours de mécanique spatiale.
Donc ne tente pas de rentrer dans ce genre de détails techniques.
Concentres toi plutôt sur tes personnages et sur l'intrigue.

[Carcharodon]

heuu donc au final, dans un roman, tu peux parfaitement te permettre d'imaginer ton scénario au dessus, simplement évites les détails, car ils vont jurer au yeux d'une personne avertie... mais ces personnes ne sont pas si nombreuses, et elles ne vont pas lire ton roman pour compléter leur culture sur l'astrodynamique, de toute façon.

Ces questions (réalisme de l'astrodynamique) sont donc secondaires pour ton roman.

[Amanuensis]

Est-ce un tantinet réaliste pour une grosse accélération-décélération?

On peut avoir un peu plus de détail sur les calculs?

[Amanuensis]

Si je comprends bien, la trajectoire est calculée pour minimiser le temps pour arriver à vitesse relative nulle au vaisseau en perdition, sous contrainte d'une accélération propre de 9 g max?

Il manque une donnée, il faudrait les deux distances entre le point de départ (début de la mission de sauvetage) et l'intersection des deux lignes pointillées (en supposant qu'elles se coupent à angle droit).

Ensuite, je ne comprends pas pourquoi ce découpage en deux phases de durées égales, car il faut "tuer" la vitesse relative de 7000 km/s, ce qui a priori demanderait une phase de "décélération" plus grande que la phase d'accélération.

Enfin, quelle méthode avez-vous employée pour calculer la trajectoire optimale?

(Par ailleurs, je doute que 53 heures à 9 g soit possible pour un être humain.)

[Zefram Cochrane]

Bonsoir,
Pour la trajectoire elliptique on a pas d'autres solution que de jouer sur l'intensité des propulseurs.
Quant aux 8g maintenus pendant des heures le cerveau et le coeur n'apprécieront pas.

[VincBo]

En effet je vais revoir ma copie.

Encore merci pour ces conseils éclairés.