Spaceled

[Ignotus]

Bonjour,

Je voudrais vous soumettre un truc qui me trotte dans la tête depuis longtemps.

Les expériences se situent dans l’espace.

1) Imaginons un pointeur pour tableau équipé d’une diode laser (600nM.)
Je pense qu’on est en droit de supposer que si la diode s’allume en émettant son faisceau gorgé de photons, le stylo va « s’élancer » doucement dans l’espace en prenant appui sur les petits photons qu'il éjecte, avec une accélération constante et ceci jusqu’à ce que la pile rende l’âme.

2) Imaginons maintenant un système composé d’un générateur hyperfréquence (10GHz) débouchant sur un cornet.
A la mise sous tension de l’oscillateur le cornet émet des ondes électromagnétiques d’une longueur de 0,03M
Là je suppose que tout le monde va me dire qu’il ne se passe rien car on est dans l’ondulatoire seul et que le corpusculaire est réservé aux castes les plus hautes en fréquence…

Mais, si toutes les ondes électromagnétiques avaient les mêmes « droits » ?

Si le fait de ne pas voir le système à 10 GHz ne pas se déplacer était dû au fait qu’on n’attende pas assez longtemps ?

Le rapport des longueurs d’onde est de 60000, à puissance égale et si l’effet est linéairement inversement proportionnel à la longueur d’onde, l’accélération serait réduite d’autant et il faudrait attendre 60000 fois plus longtemps pour noter un déplacement identique.
Mais la nature aime bien les exposants et peut-être l’effet est t’il inversement proportionnel à la longueur d’onde au carré, voir plus, ce qui peut faire que se seront les petits enfants de l’expérimentateur qui effectueront les mesures….

Merci de votre compréhension vis-à-vis d’un candide.

Ignotus
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[deep_turtle]

Dans le cas 2/ aussi, il y a une "réaction". Les ondes électromagnétiques transportent de l'énergie et de la quantité de mouvement. Tu as raison c'est très démocratique, peu importe la longueur d'onde, le phénomène que tu décris en 1/ existe !

[zoup1]

Mais, si toutes les ondes électromagnétiques avaient les mêmes « droits » ?

Il est un peu difficile de parler de droits en la matière (la vibration plutot) mais oui, les ondes électromagnétiques sont toutes de même nature.

Si le fait de ne pas voir le système à 10 GHz ne pas se déplacer était dû au fait qu’on n’attende pas assez longtemps ?

Parce que le pointeur laser, tu l'as vu se déplacer dans l'espace ?

Le rapport des longueurs d’onde est de 60000, à puissance égale et si l’effet est linéairement inversement proportionnel à la longueur d’onde, l’accélération serait réduite d’autant et il faudrait attendre 60000 fois plus longtemps pour noter un déplacement identique.
Mais la nature aime bien les exposants et peut-être l’effet est t’il inversement proportionnel à la longueur d’onde au carré, voir plus, ce qui peut faire que se seront les petits enfants de l’expérimentateur qui effectueront les mesures….

Le mise en mouvement de l'objet est un effet de la conservation de la quantité de mouvement. Pour un photon, la quantité de mouvement p est proportionnelle à l'inverse de la fréquence (f). et l'énergie toujours pour un photon est proportionnelle au carré de la quantité de mouvement soit au carré de l'inverse de la fréquence. Donc si tu veux un effet donné tu as besoin d'une même quantité de mouvement totale P soit N photons (par unité de temps). Donc P est proportionnel à N/f. Si tu veux que l'effet soit le même il faut donc que N/f=A (où A est caractéristique de l'effet recherché). Donc l'énergie ou la puissance sera proportionnelle à A/f donc la puissance nécéssaire est bien inversement proportionnelle à la fréquence des ondes recherchées ou encore proportionnelle à la longueur d'onde...

[invitea0046ad4]

Concrêtement, on trouve : f=F/c
avec :
f = force exercée, en Newtons
F = flux énergétique, en W
c = vitesse de lumière = 3E8 m/s
Pour un flux lumineux, ou micro-onde de 1W, on trouve ...f=3.3E-9N.
Ensuite, accélération=f/m

Si on a quelques scrupules à parler de photons à 10GHz, on fait aussi bien le calcul de la pression de radiations en électromagnétisme, et on trouve le même résultat (ouf!).
Pour un flux énergétique donné, il faut plus de "photons" 0.03m que de photons 600nm.

Petite subtilité : les ondes à 10GHz diffractent plus, on va donc générer une légère force radiale, au détriment de la force axiale, mais ça doit être assez négligeable

A+

ps: j'ai l'impression que zoup1 s'est un peu pris les pieds dans le tapis dans son explication. La quantité de mouvement est proportionnelle à la fréquence, et non à l'inverse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[zoup1]

ps: j'ai l'impression que zoup1 s'est un peu pris les pieds dans le tapis dans son explication. La quantité de mouvement est proportionnelle à la fréquence, et non à l'inverse.

Mais tu as parfaitement raison Je ne peux pourtant pas évoquer la fatigue cela fait 3 heures que je suis debout et les conditions sont presques idéales...

Mais qu'est ce que j'ai fait... En fait j'ai commencé correctement et trouvé le contraire de ce que je souhaitais, du coup j'ai fait n'importe quoi et vous l'ai livré... Honte sur moi

Je crois que la conclusion s'impose :
Y'a quelqu'chose qui cloche là d'dans j'y retourne immédiatement

[Ignotus]

Si on a quelques scrupules à parler de photons à 10GHz,...

Ne devrait-on pas en avoir aussi pour ceux de l’ultra violet et de l’infra rouge ?

Zoup1 est pardonné, bien que sa réponse m'ait un moment pris la tête

Si je résume:

Le système 2 (10GHz) pourra lui aussi se promener dans l’espace.

Propulsé par des « non photons » ?

[zoup1]

ps: j'ai l'impression que zoup1 s'est un peu pris les pieds dans le tapis dans son explication. La quantité de mouvement est proportionnelle à la fréquence, et non à l'inverse.

Après relecture de mon message, je trouve que l'expression est un peu douce... Il n'y a pas que cela qui ne va pas dans mon message précédent... (Y aps de smileys pour l'auto flagellation ? )

Bon, on reprends ; L'énergie et la pression pour un photon, sont tous les deux proportionels à la fréquence. Donc pour avoir la même quantité de mouvement totale (pour N photons) pour 2 fréquences différentes, il faut d'autant plus de photon que la fréquence est faible (la relation est linéaire). Donc l'énergie (par unité de temps) ou la puissance nécessaire pour avoir un effet comparable est inversement proportionelle à la fréquence soit proportionnnelle à la longueur d'onde.

[Ignotus]

L'énergie et la pression pour un photon, sont tous les deux proportionels à la fréquence

Un photon UV est plus balaise qu'un photon IR? cest ça?

[zoup1]

Un photon UV est plus balaise qu'un photon IR? cest ça?

Ce sont les relations de de Broglie et .

plus la relation de dispersion qui définie la vitesse de la lumièere dans le vide

[monnoliv]

Petite subtilité : les ondes à 10GHz diffractent plus, on va donc générer une légère force radiale, au détriment de la force axiale, mais ça doit être assez négligeable

Ca c'est si tu supposes que les deux émetteurs ont la même dimension. Si tu gardes le rapport longueur d'onde-dimensions de l'émetteur constant, alors les figures de diffraction seront identiques.

[Ignotus]

La formule de Lambda0 permet de calculer une force de 3,3 pico Newton avec une diode Laser de 1mW…. Il ne faut pas être pressé…

Merci à tous pour vos réponses

[Ignotus]

La diode laser et l’oscillateur micro-onde s’étant révélés peu rentable à cause de leur rendement faible.

Toujours dans la rubrique « microjet », je voudrais en proposer 2 autres à vos avis (3 et 4)

La scène se situe toujours dans l’espace.

3) On prend un système conçu comme une bouteille thermos. On munit cette bouteille d’un bouchon métallique bon conducteur de chaleur. A l’intérieur une réserve d’oxygène et une réserve d’hydrogène alimentent un petit brûleur qui réchauffe le bouchon métallique.

Je pense que dans ce cas, toute l’énergie de la combustion est transmise au bouchon, lequel la convertit en photons infrarouges. (non ?) . Les photons qui partent vers l’intérieur finiront bien un jour par prendre le bon chemin et ceux qui le prennent déjà, propulsent le système (non ?)


4) Encore plus simple...enfin... Un tube de plomb fermé à une extrémité par un bouchon de plomb et ouvert à l’autre.
On met dans ce tube un bout de truc radioactif. Toutes les cochonneries qui sortent de matériaux sont soit absorbées par le plomb soit éjectées à travers l’extrémité ouverte.
Ces choses qui sortent sont-elles à même de pousser le système?
Ci c'est le cas, au niveau de l'autonomie, on est tranquille

[deep_turtle]

Dans le principe tu as raison, mais utiliser le rayonnement infrarouge n'est pas du tout le plus efficace ! Dans ta proposition 3/, tu laisses le bouchon se chauffer, ce qui veut dire que de l'énergie est perdue (dans le sens qu'elle est utilisée à autre chose qu'à propulser).

Il vaut mieux rester sur un système qui laisse inchangée la température du bouchon... En fait, ce que tu proposes, c'est simplement le principe du moteur à réaction, si j'ai bien compris...

[Ignotus]

deep_turtle

tu laisses le bouchon se chauffer, ce qui veut dire que de l'énergie est perdue

Je pense que tant que le bouchon (qui est l’interface de « sortie » entre le système et l’espace, le propulseur en quelque sorte) est chaud, il rayonne des IR.
Les photons ne sortent que du côté chaud du système donc : propulsion ?

c'est simplement le principe du moteur à réaction

Rien d’autre que des photons IR ne sortent du système. Si réaction il y a, c’est lors de la combustion de H2 et O2 non ?

[deep_turtle]

J'ai bien compris...

le mot "réaction" dans mon message précédent ne se réfère pas à "réaction chimique". Le moteur à réaction fonctionne sur le principe de l'action-réaction : quand tu lances quelque chose dans une direction donnée, tu ressens une poussée dans l'autre sens. Le moteur utilise ça en "lançant" du gaz dans une direction pour être poussé dans l'autre. C'est le principe que tu veux mettre en oauvre avec tes photons IR, sauf qu'encore une fois ça ne me semble pas être la solution optimale du tout.

En particulier, pour préciser ma réponse précédente, si tu utilises le rayonnement thermique du bouchcon tu ne contrôles pas du tout la puissance du dispositif, car dans le rayonnement thermique tout ne dépend que de la température. Plutôt que d'utiliser une réaction chimique qui créé des particules de grande vitesse pour chauffer un bouchon qui émet des photons IR, il vaut mieux balancer directement les particules de grande vitesse dans l'espace, sans passer par l'étape "chauffage du bouchon" !!

[invitea0046ad4]

4) Encore plus simple...enfin... Un tube de plomb fermé à une extrémité par un bouchon de plomb et ouvert à l’autre.
On met dans ce tube un bout de truc radioactif. Toutes les cochonneries qui sortent de matériaux sont soit absorbées par le plomb soit éjectées à travers l’extrémité ouverte.
Ces choses qui sortent sont-elles à même de pousser le système?
Ci c'est le cas, au niveau de l'autonomie, on est tranquille

Il s'agit précisément d'un concept de moteur nucléaire qui a été proposé, basé sur la désintégration de l'américium 242. Le principe est très simple : une surface recouverte d'une couche de quelques microns de cet isotope, et c'est l'éjection des produits de fission qui produit directement la poussée.

[Ignotus]

deep_turtle

il vaut mieux balancer directement les particules de grande vitesse dans l'espace, sans passer par l'étape "chauffage du bouchon" !!

Je suis bien sûr d’accord avec toi. Pourquoi faire compliqué ?

Si on considère que la bouteille thermos est « parfaite », tous les photons engendrés par le réchauffement du bouchon vont être évacués dans l’espace par ce dernier jusqu’au refroidissement total (plus de gaz) du système.

Il est vrai que du point de vue directionnel, c’est loin d’être efficace.

On pourrait aussi envisager de chauffer une petite surface portée à très haute température à l’intérieur du système et dont la lumière émise serait canalisée par une ou plusieurs fibre(s) optique(s).

Un système optique à lentille pourrait sans doute améliorer sensiblement la chose.

[invitea0046ad4]

J'aime bien faire des calculs d'ordre de grandeur, pour fixer les idées. Pour simplifier, on considère l'émission thermique d'une surface chauffée à une température T, d'émissivité 1.
L'émittance vaut alors :
M=K.T^4, avec K=5.67E-8 (SI)
avec :
M = émittance, en W/m²
K = constante
T = température en K

Pour une surface de 1m² chauffée à 1500K : F=287kW
Si ce flux était collimaté (mais il ne peut pas l'être!), on aurait une poussée de f=F/c=0.95mN
Une surface chauffée de 10m*10m produirait quand même une poussée de 9.5N !
En réalité, on ne peut pas collimater le flux. On ne peut que s'en approcher, avec des optiques de très grandes dimensions.
On peut néanmoins par cette méthode produire des poussées équivalentes à certains moteurs plasmiques, et de toute façon bien supérieure à la poussée par le rayonnement solaire.

A+

[invitea0046ad4]

Oups ! Errata ! Errata !
f=0.95mN/m² => f=0.095N pour une surface de 10m*10m
Je me disais aussi, c'était trop beau pour être vrai.
Pour avoir la poussée maximum possible, il faut idéalement avoir une face chaude, d'émissivité 1, et l'autre face froide, ou d'émissivité nulle.

A+

[Ignotus]

Merci Lambda0 pour ces précisions quantitatives qui permettent effectivement de rendre les choses plus « palpables ».

En fin de « vie » du système, lorsque sa température interne est la même que son environnement. Peut on dire que l’énergie générée par le système pour le propulser est égale à celle qui aurait été générée par un système identique mais dont on aurait rejeté la vapeur d’eau, issue de la combustion O2 et H2 ?

Si ce n’est pas le cas, où est passé la différence ?

[Ignotus]

Zut y'a moins à palper là...

[Ignotus]

Lambda0

Il s'agit précisément d'un concept de moteur nucléaire qui a été proposé, basé sur la désintégration de l'américium 242. Le principe est très simple : une surface recouverte d'une couche de quelques microns de cet isotope, et c'est l'éjection des produits de fission qui produit directement la poussée.

Désolé Lambda0, j’attendais patiemment une réponse à ma question 4 et je n’avais pas vu que tu avais répondu .

Peux tu me préciser pourquoi avoir choisi l'américium 242 plutôt qu’un autre matériau radioactif ?

[Ignotus]

Google vient de me rèpondre

http://www.nirgal.net/chroniques/geo...e_15jours.html


Merci encore à tous pour vos réponses