Actu - Vers un nouveau carburant pour fusée plus écologique

**RSSBot** · 04/01/2011 - 12h35

Un groupe de chercheurs du Royal Institute of Technology (KTH), en Suède, a synthétisé une nouvelle molécule qui pourrait devenir un carburant pour fusée à la fois plus efficace et plus respectueux de l'environnement. Son nom : le trinitramide.

Les carburants servant à propulser des fusées sont appelés des ergols. Ils peuvent exister sous différentes formes, liquides et solides. L'un des pionniers de l'utilisation des ergols en astronautique a été l'Américain Robert...

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Geb · 04/01/2011 - 17h29

Bonsoir,

La thèse de Martin Rahm sur le trinitramide (disponible dans les liens externes) dit ceci :

It has been estimated that if a propellant formulation based on ADN were to replace today’s AP-based propellants the lift capacity of space launchers would increase by approximately 8%.

"AP" étant l'abréviation de "Ammonium Perchlorate".

Or, dans l'article on peut lire ceci :

Le trinitramide est en effet intéressant à plus d’un titre. Son efficacité est de 20 à 30 % supérieure à celle des autres ergols, ce qui signifie que l’on devrait pouvoir multiplier par 2 ou 3 la charge utile emportée par un lanceur pour un même poids d'ergol.

Pour retrouver les 20 à 30% annoncés, il faut aller un peu plus loin dans la thèse :

TNA is expected to provide specific impulses (Ns/kg) comparable to both liquid oxygen-liquid hydrogen and AP/Al references. Due to a high density, a TNA propellants is expected to provide a roughly 30 % higher density impulse (Ns/L) than liquid oxygen, a 16-20 % improvement to N2O4 when combusting hydrogen rich fuels, and a 19 % increase as compared to AP, when combusting aluminum.

L'impulsion spécifique ne va a priori pas bouger. Alors, comment cette "density impulse" de 30% supérieure à l'oxygène va-t-elle tant améliorer les capacités des lanceurs actuels ?

Cordialement

**mtheory** · 04/01/2011 - 22h34

Envoyé par Geb

Bonsoir,

La thèse de Martin Rahm sur le trinitramide (disponible dans les liens externes) dit ceci :

"AP" étant l'abréviation de "Ammonium Perchlorate".

Or, dans l'article on peut lire ceci :

Pour retrouver les 20 à 30% annoncés, il faut aller un peu plus loin dans la thèse :

L'impulsion spécifique ne va a priori pas bouger. Alors, comment cette "density impulse" de 30% supérieure à l'oxygène va-t-elle tant améliorer les capacités des lanceurs actuels ?

Cordialement

Bonsoir,

J'ai suivi d'assez près l'article du KTH

http://www.kth.se/en/aktuellt/kth-fo...olekyl-1.74405

Et il dit :

Fuels which in this case would be 20-30 percent more effective compared to the best rocket fuels available today.

“A rule of thumb is that for every ten per cent increase in the efficiency of a rocket fuel, the rocket’s cargo can be doubled.

bon, déjà j'aurai dû mettre de 4 à 6 fois plus de charge utile non ?

Mais qui a raison en fait ?

Geb · 04/01/2011 - 23h00

Bonsoir mtheory,

Envoyé par mtheory

bon, déjà j'aurai dû mettre de 4 à 6 fois plus de charge utile non ?

Moi j'aurais même pensé à mettre entre 2² et 2³ c'est à dire 4 à 8. Puisqu'il s'agit d'un doublement de la charge utile à "chaque" 10%.

Si on m'avait dit que le trinitramide avait une Isp de 30% supérieure au couple LOX/LH2, j'aurais pu naïvement le croire sans me poser de question. Mais là il s'agit d'une autre notion à laquelle je ne suis pas habitué. Puisque, d'après ce que j'ai pu en lire, le couple TNA/LH2 aurait une Isp de seulement 350 secondes (TNA/LH2 avec un ratio de respectivement 86 et 14 % en masse). C'est seulement le "density impulse" qui est 30 % supérieur avec des valeurs de 1390 contre 1048 (en N.s / L) respectivement pour TNA/LH2 et LOX/LH2.

Le hic c'est que je ne sais pas en quoi cette "density impulse" supérieure changerait le rapport masse totale/charge utile d'un lanceur. Surtout avec une Isp de seulement 350 secondes.

Par contre, je verrais bien cette substance remplacer le perchlorate d'ammonium dans les propulseurs à poudre.

Cordialement

**mtheory** · 04/01/2011 - 23h05

Envoyé par Geb

Bonsoir mtheory,

Moi j'aurais même pensé à mettre entre 2² et 2³ c'est à dire 4 à 8. Puisqu'il s'agit d'un doublement de la charge utile à "chaque" 10%.

c'est là que je vois que je vieillie

...il est tard mais ça me semble effectivement correct

**mtheory** · 04/01/2011 - 23h12

Envoyé par mtheory

c'est là que je vois que je vieillie

...il est tard mais ça me semble effectivement correct

Quoi que, je ne suis plus si sûr...puisque c'est 10 % d'efficacité, ce n'est pas une question de masse d'ergol il me semble

Geb · 04/01/2011 - 23h14

Envoyé par mtheory

c'est là que je vois que je vieillie

...il est tard mais ça me semble effectivement correct

"On est vieux quand on a plus de projets" comme dirait l'autre

Ce qui, si je puis me permettre, ne devrait pas être ton cas.

Il y a un tableau dont je tire mes informations en page 9 de ce pdf (que tu as mis en lien dans l'article de Futura d'ailleurs) :

Experimental Detection of Trinitramide

J'aimerais tout de même bien avoir le fin mot de l'histoire. Je dois bien pouvoir trouver un bon bouquin d'astronautique sur Google Books.

Cordialement

acropole · 05/01/2011 - 02h19

La découverte semble aussi porter sur la théorie. Est-ce que cette nouvelle façon de chercher de nouveaux carburants peut, en l'état des connaissances actuelles, envisager d'autres trouvailles du même ordre, voire mieux ? Genre une grosse révolution en perspective dans la propulsion, et donc les vols spatiaux dans la décennie qui vient ?
Et qu'en serait il du prix d'un vol spatial genre spaceship two ?

Geb · 05/01/2011 - 11h33

Bonjour acropole,

Envoyé par acropole

La découverte semble aussi porter sur la théorie. Est-ce que cette nouvelle façon de chercher de nouveaux carburants peut, en l'état des connaissances actuelles, envisager d'autres trouvailles du même ordre, voire mieux ? Genre une grosse révolution en perspective dans la propulsion, et donc les vols spatiaux dans la décennie qui vient ?

Le trinitramide n'est en aucun cas plus efficient que l'oxygène liquide. En ce qui concerne l'Isp, le couple TNA/LH2 plafonne a 350 secondes, tandis que le couple LOX/LH2 est toujours à 450 secondes. Point de révolution donc.

Le seul point où l'oxygène liquide est surpassé, c'est au niveau de la densité. Le TNA a une densité de 2 tonnes par m³, tandis que l'oxygène liquide est à 1,141 tonne par m³. Mais si on fait un parallèle avec les carburants, le kérosène a une densité de 11,8 fois supérieure à l'hydrogène liquide. Cependant ça n'en fait pas un meilleur carburant pour fusée, étant donné que l'Isp du couple LOX/RP-1 plafonne, elle aussi, à 350 secondes.

Avec le trinitramide, on a juste trouvé un remplaçant crédible pour le peroxyde d'azote ou le perchlorate d'ammonium, qui sont par ailleurs très polluants. Il est un meilleur oxydant que ces 2 composés, et pourrait donc les remplacer avantageusement. Si tant est qu'il soit stable.

Envoyé par acropole

Et qu'en serait il du prix d'un vol spatial genre spaceship two ?

En ce qui concerne le prix, le trinitramide est encore produit en très faible quantité. Il est probable qu'il coûte entre 100 et 1000 fois plus cher que les ergols utilisés actuellement pour propulser le SpaceShipTwo.

Cordialement