Exil des humains à l'extérieur de la Terre vs physiologie

[Gilgamesh]

Oui, je suis même en train de relire une discussion où on en avait parlé
De ce que je comprend la raison majeur c'est que la dépendance extérieur entre en conflit avec ta philosophie sous-jacente


Ca me surprend par contre.. aurais-tu gardé tes calculs dans un coin de bloc note?

Oh c'est tout simple. Le carburant représente en masse 0,82 fois la masse de structure. Si tu allège l'arche d'autant, au niveau de l'énergie cinétique à fournir, on ne gagne même pas un facteur 2 (surtout que la masse décroit avec l'éjection du carburant). Et par ailleurs, le rendement propulsif de la poussée photonique n'est pas meilleurs : 6,7 N/GW. Si on veut fournir 4 Mt de poussée (pour propulser une arche 2 fois moins massive) il faut de l'ordre de 6e18 W, on retrouve les mêmes ordres de grandeurs.

Je comprend pas non plus pourquoi la lentille serait obligatoire, mais là c'est de la faute de Gilles

Tu as un étalement du faisceau qui est inévitable, et d'autant plus élevé que la longueur d'onde laser (ou maser) est grande.

84% de l'énergie du faisceau se concentre dans une tache de diamètre :



avec la longueur d'onde, l'ouverture du faisceau et s la distance.

Un papier de Landis qui donne des calculs d'ordre de grandeurs sur différents projets de voiles photoniques :
http://www.niac.usra.edu/files/studi...rt/4Landis.pdf



a+
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[Gilgamesh]

Oh c'est tout simple. Le carburant représente en masse 0,82 fois la masse de structure.

Dit autrement : l'impulsion spécifique que laisse espérer la fusion est vraiment énorme : 10⁶s , contre 420s pour LOX/LH2 et ~10⁴s pour les moteurs ioniques.


a+

[invite6c250b59]

Ah merci!

Par contre je pense qu'avec l'avènement des propriétés de réfraction négative les problèmes de collimation devraient être beaucoup moins présents

[invite8915d466]

Mais je répète : si tu refroidis ? Je reconnais que y'a une contrainte énorme - en fait pas qu'une - et que techniquement on ne sait pas faire actuellement, mais théoriquement, on peut bien maintenir le compartiment d'un système froid avec un radiateur bien plus chaud, il suffit d'y mettre suffisamment d'énergie (et on en a pas mal ici).

il y a une incompréhension mutuelle la... je te parle de la taille du radiateur qui doit évacuer les calories venant du refroidissement !!! "mettre de l'énergie" , c'est aussi devoir l'évacuer, encore une fois je suppose juste qu'une fraction pas absolument négligeable chauffe les parois qui entourent ton réacteur, et il faut évacuer cette chaleur d'une manière ou d'une autre, finissant par un rayonnement dans l'espace...

[invite8915d466]

PS : même probleme pour la propulsion laser, si quelques % du faisceau est absorbé par la voile, il faut la dimensionner pour qu'elle puisse evacuer la chaleur reçue, mais les 1000 km sont un bon ordre de grandeur.

[Gilgamesh]

il y a une incompréhension mutuelle la... je te parle de la taille du radiateur qui doit évacuer les calories venant du refroidissement !!! "mettre de l'énergie" , c'est aussi devoir l'évacuer, encore une fois je suppose juste qu'une fraction pas absolument négligeable chauffe les parois qui entourent ton réacteur, et il faut évacuer cette chaleur d'une manière ou d'une autre, finissant par un rayonnement dans l'espace...

Ok, je suis d'accord et alors l'idée c'est de faire en sorte que les pertes thermiques ne soient qu'à la marge assumées par des structures solides. Il s'agirait donc
[*] de diminuer au maximum la masse solide de la structure en contact avec le rayonnement, de telle sorte que le refroidissement de la masse puisse être assumée par des radiateur "basse température" rayonnant devant le mur froid de l'espace (et par de la production d'électricité)
[*] de faire assumer le maximum de pertes par un plasma d'une certaine épaisseur optique.
[*] De faire en sorte que ce plasma dégrade le rayonnement reçu de telle sorte qu'il arrive dans une fenêtre spectrale où il devient massivement réflechissable par des surfaces miroirs.

Le défis technologique clé qui traduisent cette exigence deviennent :

- d'assurer la contention magnétique et la production d'un champs électrostatique avec le minimum de matériaux solides, ceux ci devant être refroidit (par un courant gazeux circulant à l'intérieur a priori)

- de produire des très grandes surface miroirs ultra réflechissantes sur un large un très large spectre thermique

C'est là dessus qu'il faudrait que j'essaye de rationaliser avec des concepts théoriquement réalistes.


Dans l'idée j'ai imaginé ça hier :



chaque moteur - d'ouverture 30 m de diamètre - un genre de "tokamak" gazeux de 10 m de diamètre rayonnant à 20 000 K (=>dans l'UV) avec au centre, la "bouche à feu" qui crache le faisceau accéléré de particules alpha jaillissant d'une sphère à 1GK. Et en dessous, protégeant l'Arche, une surface miroir UV ultra réfléchissante... La production d'énergie électrique (non représentée ci dessous) serait faite derrière cet écran également.

Y'a pas encore de calculs derrière, je précise. C'est juste pour essayer de visualiser le problème.

a+

[invite6c250b59]

Magnifique tes dessins, comme toujours

PS : même probleme pour la propulsion laser, si quelques % du faisceau est absorbé par la voile, il faut la dimensionner pour qu'elle puisse evacuer la chaleur reçue, mais les 1000 km sont un bon ordre de grandeur.

Tout à fait, mais il n'y a pas d'obligation à ce que ce soit toujours la même surface: imagine mille disques tournant les uns sur les autres, et tu viens de gagner une facteur 1000 sur la taille de la voile nécessaire .

PS: espérons qu'un modérateur ne vienne pas nous accuser d'avoir fait dévier la discussion

[invitef0c99235]

PS: espérons qu'un modérateur ne vienne pas nous accuser d'avoir fait dévier la discussion

Pour ma part ça ne me choque pas du tout (de toutes façons j'ai fait dévier moi-même plusieurs discussions sur FS), et je suis content d'avoir provoqué bien malgré moi cet échange scientifique intéressant.

Jiav, je ne savais pas que tu faisais aussi dans l'exploration spatiale

[invite6c250b59]

je suis content d'avoir provoqué bien malgré moi cet échange scientifique intéressant.

Ok, ça n'a pas l'air de choquer les modo de cette section non plus puisque j'ai envoyé un signalement il y a plusieurs jours. J'espère que je vais pas avoir tué la conversation par contre

Jiav, je ne savais pas que tu faisais aussi dans l'exploration spatiale

Pour moi c'est un des avantages de futura: pouvoir discuter pas juste de son petit bout de domaine de compétence

[invite8915d466]

Magnifique tes dessins, comme toujours


Tout à fait, mais il n'y a pas d'obligation à ce que ce soit toujours la même surface: imagine mille disques tournant les uns sur les autres, et tu viens de gagner une facteur 1000 sur la taille de la voile nécessaire .

euh, non, il ne me semble pas, si les disques sont en regard ils vont réabsorber leur rayonnement mutuel. Mon calcul porte en gros sur l'enveloppe convexe de tout le bazar qui evacue la chaleur, quelle que soit sa forme exacte.


La seule voie est d'éviter toute perte thermique vers les structures solides, probablement à mieux que 0,01 % ou quelque chose comme ça. Un vrai défi je pense....

cdt

Gilles

[Gilgamesh]

euh, non, il ne me semble pas, si les disques sont en regard ils vont réabsorber leur rayonnement mutuel. Mon calcul porte en gros sur l'enveloppe convexe de tout le bazar qui evacue la chaleur, quelle que soit sa forme exacte.


La seule voie est d'éviter toute perte thermique vers les structures solides, probablement à mieux que 0,01 % ou quelque chose comme ça. Un vrai défi je pense....

cdt

Gilles

Effectivement, c'est une des dures lois du système, mais le système de radiateur radiatif ne prend en compte que l'enveloppe convexe.

Sinon, pour la calcul de l'opacité d'un plasma j'ai vraiment du mal. J'ai bouquin de physique des plasma (JM Rax - chez Dunod) et un cours plutot complet en ligne et ben je ne trouve aucune formule explicite.

a+

[invite6c250b59]

Un vrai défi je pense....

Bof. Je veux dire, bof à côté de la question de la production d'énergie

[invite8915d466]

Bof. Je veux dire, bof à côté de la question de la production d'énergie

ça dépend quel but tu vises dans la production d'énergie, celle de l'arche par habitant est de plusieurs ordres de grandeurs au-dessus de l'actuelle , qui n'est pourtant elle-même pas triviale à maintenir .

Cdt

Gilles

[invite6c250b59]

ça dépend quel but tu vises dans la production d'énergie

Euh j'ai l'impression d'avoir raté un bout: peux-tu donner un exemple où la production de cette quantité d'énergie est plus facile à cause du but visé?

[Gilgamesh]

Euh j'ai l'impression d'avoir raté un bout: peux-tu donner un exemple où la production de cette quantité d'énergie est plus facile à cause du but visé?

Gillesh voulait peut être distinguer
le cas où on ne fait qu'éclairer l'intérieur (puissance lumineuse ~ 100 GW pendant ~ 1 millénaire)
du cas où l'arche accélère - freine (puissance moteur ~ 10¹⁰ GW pendant ~ 1 siècle).

Il faut ~10 millions de fois plus d'énergie pour bouger l'arche d'une étoile à l'autre que pour assurer simplement sa subsistance.

a+

[invite6c250b59]

Ah ok.

HS (tant qu'à faire) je suis tombé là-dessus en fouillant ton site

Il faut savoir qu'à 300G, un vieux, ça explose.

[invite6c250b59]

J'aime beaucoup

accordons nous sur ce que signifie “rêver”. On rêve un peu quand on regarde Starwar. “Rêver un peu” signifie que l’on s’évade. La réalité étant contraignante, on choisit de scier les barreaux, symboliquement et d’aller ailleurs

“Rêver beaucoup”, sur Starwar, ce serait pathologique. Je veux dire que quelqu’un qui te dirait vouloir rencontrer Chubaka, faire partie des force de l’Empire ou de la résistance, qui rêverait de piloter en vrai un X-wing, ou de visiter Tatooin, ce serait vraiment un rêveur pathologique.

“Rêver beaucoup” de l’Arche c’est possible dans la mesure où à aucun moment on ne décide de laisser le rêve être le maitre. C’est le réel qui décide et le réel est sans limite, contrairement à l’esprit. On ne scie pas les barreaux, on ne le fait pas symboliquement. On devient maçon et on agrandit la cellule. Cela demande d’autres soins, on maitrise moins bien l’épée laser que le sac de ciment. J’ai passé des heures à rechercher le coefficient de fractionnement Deutérium - Hydrogène dans une distillation. C’est extrêmement décourageant et aussi réellement passionnant parce qu’il y a un enjeu. Le moindre élément ouvre toute sorte de portes réellement inattendue, ce que ne sait pas faire l’ordre symbolique. Tout est attendu dans l’ordre symbolique. Quand on décide d’être le Démiurge, on établit par l’imagination les règles du monde, qui sont fort pauvre, limitée à notre esprit. Et elles lui impose finalement ses règles. Tandis que le réel n’est jamais épuisé.

[Gilgamesh]

J'aime beaucoup

merci

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C'est rigolo de se retrouver devant ce qu'on a écrit y'a déjà quelque temps. Au début, je me demandais de qui c'était.

[Gilgamesh]

Au fait je signale à tous un cours d'astrophysique très complet ici :

http://obswww.unige.ch/~sluse/EXO_North/

[QuébecEcho]

Bonjour Gilgamesh,
dans les calculs des besoins énergétiques de l'arche stellaire, avez-vous envisagé l'utilisation de l'antimatière comme carburant? Le poids étant réduit, les besoins énergétique de la propulsion devraient chuter en conséquence...

[Gilgamesh]

hello,

Bonjour Gilgamesh,
dans les calculs des besoins énergétiques de l'arche stellaire, avez-vous envisagé l'utilisation de l'antimatière comme carburant? Le poids étant réduit, les besoins énergétique de la propulsion devraient chuter en conséquence...

Il faut raisonner en deux étapes.

L'une est purement astronautique : on ne prend en compte que le ratio Isp/M.

* L'Isp, impulsion spécifique mesure l'efficacité propulsive d'une masse de propulsif c'est à dire le surcroit de quantité de mouvement que va procurer chaque kg de propulsif. L'Isp est directement proportionnelle à la vitesse d'éjection moyenne.

*M représente la masse de l'ensemble du système propulsif : le carburant lui même, le réservoirs et les moteurs.

La fusion produit des noyaux à qq MeV ce qui correspond à des vitesse de l'ordre de 10⁷ m/s. Pour l'antimatière, on espère une éjection quasi à la vitesse de la lumière, soit de l'ordre de 10⁸ m/s. L'Isp d'une propulsion l'antimatière est donc de l'ordre de 10 fois l'Isp d'un carburant à fusion.

Pour que ça soit effectivement plus intéressant, il faut que la masse M de l'ensemble propulsif AM soit moins de 10 fois plus élevée que la masse de l'ensemble propulsif à fusion. Et c'est là que le bât blesse. Au niveau moteur, on peut tout à fait concevoir les mêmes ordres de grandeurs. Mais au niveau stockage, l'AM nécessite un piégeage magnétique massif (plusieurs mégatonnes !) d'ions et de positron. Car on ne peut pas stocker d'anti-atomes neutres. Les densités de stockage doivent donc rester faibles (pour éviter les recombinaison et à cause de la répulsion coulombiennes) ce qui nécessite des stockage dans d'immense volumes magnétisés, consommateur d'énergie, avec des exigences de sécurités drastiques.
Pour la fusion, on peut stocker directement de la glace de Deutérium sous forme moléculaire D₂, la difficulté majeur étant de le maintenir au point de congélation (point triple à 18,7 K) , donc d'empêcher les échanges de chaleur.

Je ne pense pas, à niveau technologique égal, que la masse du système AM puisse descendre en dessous de 10 fois celle d'un système à fusion, surtout considérant le niveau de sécurité requis.

* au niveau énergétique : l'AM n'est pas une source d'énergie, mais un moyen de stockage, contrairement au Deutérium que l'on peut extraire directement des océans, des petits corps du systèmes solaires ou de l'atmosphère des planètes géantes. Produire de l'AM nécessite de très grande quantité d'énergie (obtenue probablement par fusion), le rendement de conversion étant forcément inférieur à 1/2 pour des raisons fondamentale de conservation du nb baryonique et encore beaucoup (beaucoup) moins dans la pratique. Disposant d'une quantité X d'énergie de fusion, il vaut mieux employer celle ci directement à la propulsion plutot que de produire de l'AM.

a+

[QuébecEcho]

Bonjour Gilgamesh,
C'est lumineux !
Merci

[invitebd2b1648]

Salut Gilgamesh !

J'ai eu une idée pour ton arche interstellaire !

Tu utilise la fusion, et c'est nettement plus rentable que l'antimatière, on est d'accord !
Je crois savoir que ton problème est le refroidissement de l'arche à cause des moteurs plasma à fusion !
J'ai pensé à une idée toute simple, c'est de remplacer tes moteurs à fusion qui si j'ai bien compris fonctionnent en continus par des moteurs à fusion pulsée, le principe est simple si l'on connait l'effet de striction magnétique (voir Z-machine des laboratoires Sandia qui atteint la température de 3.10⁹ K), une impulsion électrique est envoyé dans un réseau de fils très fins en acier ce qui à pour effet de les comprimer en un plasma sur une très brève période de temps, mais suffisante pour déclencher une fusion thermonucléaire !
Aussi cette énergie pourrait être en partie réutilisée par un générateur MHD pour réarmer les générateurs de Marx servant à l'impulsion initiale (amorce de la fusion) donc le problème du cycle est réglé !
L'énergie restante permettrait de créer une détonation pulsée servant à propulser l'arche, l'accélération se faisant par à coup, l'impulsion spécifique serait conservée dans le vide spatiale, cela permettrait sans doute d'avoir le temps de refroidir l'arche ou en tout cas ces moteurs à l'aide d'un dispositif adapté !

Voilà je me demandais juste si tu avais pensé aux moteurs à fusion thermonucléaire détonique pulsée qui fonctionne en mode discontinu, ce qui est un avantage pour la puissance déployée, la masse de deutérium à embarquer est plus faible et le refroidissement certainement possible comparé à un moteur à fusion thermonucléaire fonctionnant en régime continu !

En attendant de voir les extraterrestres !

Cordialement

[invitebd2b1648]

Un ptit lien sur la fusion thermonucléaire pulsée à haut rendement : Z-machine !

@ +

[Gilgamesh]

salut,


La Z-machine a acquis assez curieusement sur le net la réputation d'une machine miracle. C'est de l'excellente recherche mais rien ne justifie l'engouement dont elle fait l'objet.

En dehors de ça, je vais reposter ce que j'ai mis sur le forum de l'arche sur strangepaths : la fusion par striction axiale ne me semble une solution ni facilement miniaturisable (il est fondamentalement difficile et matériellement lourd de stocker des coulombs pour décharger en qq ns des courants très élevés) ni bien propre à la propulsion (le plasma forme une simple boule de feu, alors que l'on veut un flux dirigé). En outre, pour l'instant, il faut remplacer la "cage à fil" à chaque fois et je ne vois pas trop comment alléger la chose.

Disons concernant la philosophie du dispositif, qu'on a un terrain de foot capables de décharger une fois qq MJ sur qq cm3.

Précisions supplémentaires de Lambda (qui a beaucoup plus de lumières que moi sur ces sujets) : dans sa forme actuelle, un générateur de 1 GW basé sur ce principe nécessite la construction à côté d'une usine capable de retraiter environ 1 million de tonnes de déchets radioactifs par an. La cage à fil n'est pas particulièrement massive, il s'agit surtout des débris de la pièce de couplage de l'impulsion avec la cible (la "transmission line") : une pièce en acier de 50 à 200 kg, détruite à chaque tir (un point qui semble avoir échappé à pas mal de monde, personne ne lit les articles scientifiques et études sérieuses).
Donc, a priori, particulièrement inadapté aux applications spatiales.


a+

[invitebd2b1648]

Salut !

Pour moi la Z-machine n'est pas exceptionnelle mais je pense qu'elle est miniaturisable : un exemple : les supercondensateurs

En ce qui concerne :

la fusion par striction axiale ne me semble une solution ni facilement miniaturisable (il est fondamentalement difficile et matériellement lourd de stocker des coulombs pour décharger en qq ns des courants très élevés) ni bien propre à la propulsion (le plasma forme une simple boule de feu, alors que l'on veut un flux dirigé). En outre, pour l'instant, il faut remplacer la "cage à fil" à chaque fois et je ne vois pas trop comment alléger la chose.

Pour ce qui concerne le flux dirigé un compresseur de flux ferait l'affaire et il pourrait être magnétique ce qui évite l'usure d'un matériel lourd en RDM !

Pour ce qui est du rechargement des fils d'acier, là je vois pas comment faire peut-être une pré-impulsion dans du gaz de deutérium pour le rendre conducteur ou bien des fullerènes renfermant du deutérium métallique ?
Evidemment çà ferait du gain de matière supplémentaire mais cette technique procure de nombreux allègement !

Cordialement

[Gilgamesh]

Disons plus simplement que la technologie de fusion d'une arche telle que je la conçois c'est à dire quasi sans pièce mobile, susceptible d'être répété en milliers d'exemplaire (ou suffisamment costaux pour procurer d'une seule pièces pls mégatonnes de poussée) et de fonctionner pendant près de 50 ans avec une maintenance réduite qui ne dépasse pas une centaine d'heures par an... n'existe pas. Et de loin.

Le concept le plus prometteur à mon sens n'est pas la striction axiale pour les raisons susdites mais le confinement inertiel électrostatique, ou Farnsworth–Hirsch Fusor mais sans grille, par piégeage magnétique (Magnetic Grid), avec comme prototype la WB6 de Bussard.

Le principe est de faire assurer le confinement par le plasma lui même, en suscitant une courant d'électron de densité suffisante pour piéger les ions aux milieu et permettre leur fusion.

a+