Grue spatiale

[invite375db1c0]

Bonjour! Je suis nouveau sur le forum, qui m'a été recommandé par mon entourage. J'ai une petite question à vous soumettre. J'écris un livre d'anticipation qui se situe dans une cinquantaine d'années
(Donc je ne peu franchement pas m'asseoir sur la vraisemblance scientifique). J'ai imaginé un petit système de grue orbitale, et je voudrais voir s'il est réaliste où si je peu le jeter aux oubliettes.

Voilà les quelques caractéristiques (très basique, parce que je ne suis pas très calé en mathématiques et en physique):

D'une part, la "grue":
-Un engin orbitant sur une orbite basse, équipé d'un "treuil" magnétique. L'objet à environ les mensurations du Skylab, hormis que c'est une "grue" et qu'il dispose essentiellement de dispositifs pour corriger son orbite.

D'autre part, le système d'élévation de la charge utile:
-Pas de fusée à propergol, parce que je voulais un système assez économe. Donc à la place, un avion cargo qui transporte un modèle d'avion fusée jusqu'à une altitude suffisante pour que ce dernier poursuive seul en dehors de l'atmosphère, jusqu'à un point de rendez-vous donné, ou il libère la charge utile qui est récupéré par le grappin de la "grue".

Je voudrais connaître la faisabilité d'une telle organisation, et si elle est réalisable, le type de contrainte et le rapport coût-performance par rapport à une organisation classique
(Volume de charge-utile par rapport au volume de carburant utilisé, le rapport temporel par rapport à un lancement de fusée donc le nombre de dispositifs de ce type nécessaire pour atteindre la rentabilité)
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[bzh_nicolas]

Et pourquoi pas un ascenseur spatial ?

Le lancement par avion cargo est faisable mais le problème va être que ton poids de frêt va être limité par le poids que pourra emporter l'avion cargo (il ne faut que frêt+avion fusée+carburant des 2 avions dépasse le poids que peut transporter ton avion cargo). A moins bien sur que l'on ne crée un ultra gros porteur.
Donc, ta technique est réalisable techniquement mais est-ce qu'elle est intéressante économiquement (pour du fret lourd) ..? Bon bien sûr dans 50 ans et dans un livre en plus les contraintes ont put changer à cause/grace à de nouvelles découvertes.

[_Goel_]

Ok.

Pour faire simple on a les inconvénients d'un assenceur spatial, sans les avantages.

Il faut savoir que ton satellite-grue est en orbite, c'est à dire à un point d'équilibre. Et on se retrouve avec un problème de l'action-réaction: Si le satellite accroche une charge utile à son grappin, tout effort pour rapprocher le grapin du satellite fera se raprocher le satellite du grapin. Au final, l'énergie économisée lors du levage de la charge utile devra être utilisée pour que le satellite reprenne de l'altitude.

Néanmoins, je vois une solution potentielle : le satellite est equipé d'un moteur ionique. Fort rendement (économique), mais faible poussée. Dans ce cas, au lieu d'utiliser de l'énergie "polluante" pour monter la charge utile, on "utilise" cette énergie (car toujours nécessaire pour que le satellite reste à la même altitude) à travers un moteur ionique.

Cependant, il faut savoir que l'énergie pour monter est inversement proportionnelle au carré de la distance séparant le satellite du centre de la Terre + poids à lever (qui diminue drastiquement à mesure qu'on consomme le carburant).
=> Si le grappin fait 20km, sur une orbite basse à 350km, on peut espérer gagner quelques % de rentabilité, ce qui n'est pas forcément négligeable... mais ces % sont à emputer de l'énergie à fournir au moteur ionique et à l'entretien du grappin.

[invite375db1c0]

Donc en fait, je fais définir précisémment les objectifs de la grue;

-Le poids moyen du fret correspond globalement au poids moyen des sattelites artificiels actuels, soit un poids de 5 tonnes maxi, et plutôt 2 tonnes de moyenne.

- Je pense eventuellement à une micro-fusée à poudre sur la charge utile, histoire de donner un "coup-de pouce" durant le levage de la charge, de manière à réduire l'effet action-réaction. Je ne connais pas le coût d'un tel dispositif, et je ne voit pas à partir de quelle force exercée sur une charge de cette masse cela offre un avantage, donc c'est clairement une option.

Je ne veut pas de l'ascenceur spatial, parce-que tant dans la marge de rentabilité que dans les caractéristiques techniques, cinquante-ans ne représente pas une marge suffisante.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Donc en fait, je fais définir précisémment les objectifs de la grue;

-Le poids moyen du fret correspond globalement au poids moyen des sattelites artificiels actuels, soit un poids de 5 tonnes maxi, et plutôt 2 tonnes de moyenne.

- Je pense eventuellement à une micro-fusée à poudre sur la charge utile, histoire de donner un "coup-de pouce" durant le levage de la charge, de manière à réduire l'effet action-réaction. Je ne connais pas le coût d'un tel dispositif, et je ne voit pas à partir de quelle force exercée sur une charge de cette masse cela offre un avantage, donc c'est clairement une option.

Je ne veut pas de l'ascenceur spatial, parce-que tant dans la marge de rentabilité que dans les caractéristiques techniques, cinquante-ans ne représente pas une marge suffisante.

Bon alors j'ai une bonne et une mauvaise nouvelle

La mauvaise, c'est que ton principe ne marche pas. Une grue marche en reportant les force sur le sol, et c'est le triangle de force avec nécessairement un point d'ancrage fixe qui peut soulever la charge. Ta grue orbitale est en chute libre, comme tout ce qui orbite. Elle n'a aucun point fixe sur s'appuyer.

La bonne c'est qu'il existe un principe pas très éloigné de ça, tout à fait réaliste à mettre en oeuvre d'ici 50 ans et qui remplie le cahier des charge de ton dispositif : le transfert de moment orbital par filin (tethered momentum transfert, in english)

Domaine d'usage : élevation ou abaissement de l'orbite, transfert interplanétaire

Principe : conformément à la loi de Képler, la vitesse orbitale est d'autant plus élevée que l'altitude est basse. Deux masses circulant sur une orbite circulaire à des altitudes différentes et reliées par un filin vont être contraintes d'adopter la vitesse orbitale correspondant à l'altitude de leur centre de gravité commun. La masse située sur l'orbite supérieure sera accélérée relativement à sa vitesse orbitale locale, et inversement, la masse située sur l'orbite inférieure sera ralentie. Le bilan est un transfert d'énergie gravitationnelle de la masse en contrebas vers la masse circulant sur l'orbite supérieure. Une fois ce transfert effectué on désacouple les deux masses et elles vont alors adopter l'orbite correspondant à leur nouvelle vitesse.

Le principe peut être couplé à celui du filin électrodynamique pour restaurer l'orbite du satellite ayant transféré son moment.

Image passée en pièce jointe. Pas d'image sur un serveur extérieur.
Merci.
JPL, modérateur

Source : The µTORQUE Momentum-Exchange Tether Experiment - Robert P. Hoyt

[invite375db1c0]

Merci beaucoup. le principe reste relativement simple, et c'est très proche de l'idée de débart. Merci encore!

[LPFR]

Bonjour.
Il y a encore un autre moyen que j'avais découvert il y a très longtemps (comme presque tous les autres étudiants en physique, j'imagine).

Ça avait commencé par "à quelle hauteur faut-il soulever une corde pour qu'elle reste tendue verticalement (ou presque)". Je vous laisse faire le calcul.

La méthode est de mettre en orbite avec des moyens classiques une masse, à une distance plus grande que celle des satellites géostationnaires (42 000 km du centre de la terre), mais tenue à la surface de la terre par un câble. Comme le satellite tourne plus vite que ce qu'il faudrait pour le maintenir en orbite, le câble est sur tension. Il suffit maintenant de mettre une poulie sur le satellite et un câble qui passe par la poulie. On pourrait envoyer sur la même orbite d'autres masses en luttant uniquement contre la gravité et ce serait la terre qui fournirait l'énergie cinétique.

Déjà à l'époque, j'avais calculé la tension que le câble devait supporter ce qui fait comprendre pourquoi on n'utilise pas la méthode.

Ce qui est curieux est que dernièrement j'ai entendu parler de la "méthode" comme si elle était réaliste.
Au revoir.