Voyages interstellaires

[invite0dd4f252]

Bonjour

Pourquoi aller chercher des tachyons, et autres trucs aussi bizarres qu'hypothétiques, ou vouloir tripatouiller l'espace-temps ?

Je pense que d'ici la fin du 21ème siècle, on sera capable d'expédier des sondes d'exploration interstellaires vers des étoiles proches, capables d'atteindre leur destination en un siècle, en voyageant à c/10.
Uniquement avec des technologies reposant sur la physique connue actuellement.
Et entre temps, les méthodes de détection auront permis d'identifier d'éventuelles planètes habitables dans ces systèmes proches. On saura donc vers quelles destinations envoyer ces sondes.

A+

c'est assez peu réaliste .
Prenons un exemple.
On trouve le bon candidat à 10 AL

Je pense qu'on souhaite faire arriver une sonde dans les parages de ce système pas seulement pour le traverser à c/10 mais pour s'y poser.
Donc il faut l'énergie pour accélérer et la même énergie pour décélérer.
Le mieux semble être d'accélérer pdt la 1ère moitié et de décélérer pdt la deuxième moitié.
Admettons pour être très gentil qu'à la mi-parcours la sonde fasse 1000 tonnes (ce n'est que pour fixer les idées )
Le vaisseau initial faisant 2000 tonnes et final une dizaine de tonnes ,cela fait une moyenne de 1000 tonnes.
L'énergie est égale à 2 fois l'énergie cinétique qu'on peut approximer à 1/2 mv2 (c/10 n'est pas une vitesse relativiste) pour atteindre c/10.
L'énergie totale à fournir sur 200 ans (durée du voyage à c/20 de moyenne) est de 10^6kg*(3 10^7)^2 = 9 *10^20 joules

soit une puissance moyenne fournie par 143 tranches nucléaires de
1000 MW .

Non c'est vraiment pas réaliste.
Certes le calcul est à affiner et il serait bon de faire un calcul itératif à partir de la masse utile nécessaire une fois arrivé sur la cible.La miniaturisation n'a pas dit son dernier mot.

Si on passe par la physique classique et connue il est illusoire de croire qu'on va pouvoir explorer d'autres systèmes stellaires.
Je crois beaucoup plus par contre à un développement extraordinaire des moyens d'observation à distance.
En l'absence de nouvelle théorie physique nous permettant des raccourcis par l'Hyperespace cher à nos auteurs de SF ,c'est la voie de l'observation à distance la plus prometteuse.


à plus
-----

[invitea0046ad4]

rep meteor31

En faisant le calcul exact, on trouve des puissances de l'ordre de quelques GW, pour des temps de voyage de l'ordre de 200-300 ans.
Des études assez avancées existent déjà pour des réacteurs nucléaires spatiaux de 200MW, alors 20GW pour la fin du 21ème siècle, celà ne semble pas si aberrant. Et encore, on ne parle que de réacteurs "classiques", à fission. Sinon, on a déjà construit et fait fonctionner des réacteurs de 5GW à la fin des années 1960, pour le projet Nerva.
Pour ce qui est du moteur, j'ai une idée assez précise.
Mais je reviens un peu plus tard, le temps de mettre en forme...

A+

[invite0dd4f252]

salut lambda0

Je suis un peu étonné(sans remettre en cause ton calcul) par la puissance de quelques GW ,seulement ,que tu trouves.(je trouve 142GW)
Quelle masse à l'arrivée as-tu considéré et quels poids de moteur et de fluide embarqué ?
D'autre part ,autre problème , attendre 200 à 300 ans pour avoir des nouvelles .Hum,Hum je me pose des questions sur l'intérêt réel ou en tous cas sur la façon de présenter la dépense aux décideurs.
Concernant le moteur je ne crois pas qu'il puisse être encore dans les tablettes pas sur le plan du principe mais plutôt de la conception et de la taille.
Un moteur de 5 GW ,oui pourquoi pas?
La puissance de la navette au décollage est de 30 GW environ (chiffre à vérifier)
Le problème c'est qu'il faut tenir comme cela plusieurs centaines d'années.
Je suis assez curieux de voir ton projet de moteur avec le réservoir de fluide associé.

à plus

PS : au fait ce n'est pas un sujet astronautique?

[invited604dd85]

salut lambda0

D'autre part ,autre problème , attendre 200 à 300 ans pour avoir des nouvelles .Hum,Hum je me pose des questions sur l'intérêt réel ou en tous cas sur la façon de présenter la dépense aux décideurs.

Sans compter les moyens de navigation et de protection nécessaires . A ces vitesses , presque arrivés on se prend quelques " gravillons " qui trainent dans l' espace et pfitt, plus rien .
250 ans d' espoirs réduits à néant!

[invite0dd4f252]

Sans compter les moyens de navigation et de protection nécessaires . A ces vitesses , presque arrivés on se prend quelques " gravillons " qui trainent dans l' espace et pfitt, plus rien .
250 ans d' espoirs réduits à néant!

Je crois claude27 que tu es spécialiste des transmissions donc je rajoute:
Sans compter les problèmes de transmission radio des informations.
A 10 années lumières il faut un bon émetteur ,non?

à plus

[invite03f54461]

Salut

Le vaisseau initial faisant 2000 tonnes et final une dizaine de tonnes ,cela fait une moyenne de 1000 tonnes.
L'énergie est égale à 2 fois l'énergie cinétique qu'on peut approximer à 1/2 mv2 (c/10 n'est pas une vitesse relativiste) pour atteindre c/10.
L'énergie totale à fournir sur 200 ans (durée du voyage à c/20 de moyenne) est de 10^6kg*(3 10^7)^2 = 9 *10^20 joules

Pour un navire d'un dizaine 10 tonnes, ça fait un équipage de combien de personnes ? 1 ?
Un tel voyage au long cours ne pourrait se concevoir que si des dizaines de milliers de personnes devaient émigrer.

[invitea0046ad4]

salut lambda0
Je suis un peu étonné(sans remettre en cause ton calcul) par la puissance de quelques GW ,seulement ,que tu trouves.(je trouve 142GW)
Quelle masse à l'arrivée as-tu considéré et quels poids de moteur et de fluide embarqué ?
D'autre part ,autre problème , attendre 200 à 300 ans pour avoir des nouvelles .Hum,Hum je me pose des questions sur l'intérêt réel ou en tous cas sur la façon de présenter la dépense aux décideurs.
Concernant le moteur je ne crois pas qu'il puisse être encore dans les tablettes pas sur le plan du principe mais plutôt de la conception et de la taille.
Un moteur de 5 GW ,oui pourquoi pas?
La puissance de la navette au décollage est de 30 GW environ (chiffre à vérifier)
Le problème c'est qu'il faut tenir comme cela plusieurs centaines d'années.
Je suis assez curieux de voir ton projet de moteur avec le réservoir de fluide associé.

à plus

PS : au fait ce n'est pas un sujet astronautique?

Oui, oui, bien sûr. Je voulais juste montrer qu'il n'y a pas vraiment d'infaisabilité théorique. Mais je suis tout à fait d'accord sur le fait qu'on est loin de savoir le faire techniquement. Je ne sais pas non plus comment on peut gérer une mission d'une durée de 300 ans.
Je considérais juste un aspect technique particulier : la faisabilité énergétique.
Et je rappelle qu'on se place à une échéance d'un siècle pour disposer des technologies nécessaires réellement opérationnelles.
Tout celà reste très prospectif. Celà tient plus de l'exercice de style, et ça pourrait être un petit problème d'examen pour bachelier.
Rien à voir par exemple, avec ce que j'ai pu dire par ailleurs sur les vols interplanétaires.

Voici les formules permettant de faire le calcul exact.
On se concentre uniquement sur la faisabilité d'un point de vue énergétique, et on s'impose l'utilisation de technologies connues, éventuellement à un stade de développement embryonnaire, mais reposant toujours sur des principes physiques établis.
On se fixe pour objectif d'atteindre un système situé à 6 a.l : l'étoile de Barnard par exemple.

1. Le système de propulsion
Si on excepte des cas particuliers, comme le voilier photonique, un vaisseau accélère en expulsant de la masse, par conservation de la quantité de mouvement.
En exprimant la conservation, et en intégrant, on donne la formule de Tsiolkovski :
M = M0.exp(-dv/ve)
M0 = masse initiale
M = masse finale
dv = gain de vitesse
ve = vitesse d'éjection
Pour obtenir une masse significative à l'arrivée, on voit qu'il faut maximiser la vitesse d'éjection.
Une propulsion classique (LH2+LOX) éjecte les gaz à 4.5km/s
Un moteur ionique accélère des ions à 50km/s
Un moteur magnétoplasmodynamique jusqu'à 120km/s
Le moteur Vasimr à 300km/s, et le design actuel doit permettre d'atteindre 1200km/s
Tous ces moteurs ioniques/plasmiques sont en fait des accélérateurs de particules linéaires.
D'un autre côté, ça fait plus de 50 ans qu'on construit des accélérateurs de particules pour la recherche, cyclotrons, puis synchrotrons, qui accélère des particules à quasi-c.
Il n'est donc pas invraisemblable de penser qu'on sera capable, d'ici la fin du 21ème siècle, de construire un moteur éjectant des particules accélérées à 30000km/s par exemple, utilisant une résonance cyclotron pour accélérer des ions légers, de l'Hydrogène idéalement.
A titre indicatif, à cette vitesse le rayon de gyration d'un proton dans un champ de 0.1T est de l'ordre de 3m. Donc, rien à voir avec les accélérateurs géants qui servent à produire des particules ultra-relativistes.
On prendra pour la suite ve=30000km/s.

2. Puissance, poussée, temps de voyage
La poussée produite par l'éjection de ces particules vaut :
f=dm/dt.ve
dm/dt=débit massique. On note dm/dt=q, pour alléger la notation.
L'accélération du vaisseau vaut :
a(t)=q.ve/(M0-q.t)
En intégrant, on trouve la vitesse, et la distance parcourue en fonction du temps.
A débit constant, la puissance nécessaire vaut : P=q.ve²/(2.e),
e étant un rendement, que l'on prendra égal à 1 pour simplifier.
Dans la pratique, on arrive bien à e>70% pour certains moteurs électriques.
Tous calcul fait :
Masse initiale : M0=1000 t
Débit massique : q=25 mg/s
Vitesse d'éjection : ve=30000 km/s
Un tel vaisseau croisera le système de l'étoile de Barnard en 360 ans, en utilisant une puissance électrique de l'ordre de 11 GW, à la vitesse de 10000km/s, en ayant éjecté seulement 284 t de matière. On dispose encore de 716 t pour loger la source d'énergie et la charge utile.

Si on dispose de plus de puissance, on peut augmenter le débit
M0=1000 t
q=100 mg/s
ve=30000 km/s
La puissance nécessaire est de 45 GW.
Le temps de voyage descend alors à 170 ans, la masse finale est encore de 464 t, et la vitesse atteinte de 23000 km/s.

A ces vitesses, le système de destination est traversé en quelques jours, ce qui n'est pas très intéressant. Il faut donc rajouter du temps pour ralentir, mais celà ne double pas le temps, car la masse du vaisseau diminue au cours du temps.

3. Synthèse
On voit que le temps de voyage est surtout déterminé par la puissance électrique disponible et qu'il faut disposer d'un générateur fournissant au moins 10 GW. Celà parait un peu élevé pour un générateur nucléaire à fission, mais pas invraisemblable. Il s'agit de la puissance électrique, mais de nouveaux procédés, comme la conversion MHD, permettent d'arriver déjà à des rendements de l'ordre de 50%, par rapport à la puissance thermique.
Encore ne s'agit-il "que" de réacteur à fission : il y a de bonnes possibilités pour que d'ici la fin du siècle, on arrive à maitriser la fusion, et à faire des réacteurs plus léger et plus puissants.
D'autre part, il n'est pas non plus invraisemblable que les développements de la cybernétique permettent de construire un vaisseau autonome, capable d'assurer sa propre maintenance. Au passage, celà résoud le problème de communication évoqué par Claude27.
200 ans, celà parait beaucoup. Mais après tout, les sondes Pioneer envoyées dans les années 1970 ont fonctionné 30 ans avant de rendre l'âme, et c'était la préhistoire.

Qui aurait pensé, au début du 20ème siècle, tandis que les premiers aéroplanes prenaient leur envol, on traverserait l'Atlantique à vitesse supersonique 70 ans plus tard, ou qu'on enverrait des sondes vers les planètes du système solaire ?
Le vol interstellaire est une chimère maintenant, mais aucun principe physique fondamental ne s'oppose à ce que celà devienne possible dans un siècle, pour des sondes automatiques.

D'ici là, on aura pu identifier des cibles intéressantes, grâce à des téléscopes interférométriques spatiaux. Le téléscope du projet Darwin, par exemple, qui devrait être mis en service vers 2020, permettra non seulement de détecter des planètes extra-solaires telluriques, mais aussi d'analyser la composition de leur atmosphère, pour y détecter de l'Oxygène, du méthane, et d'autres gaz considérés comme des marqueurs d'une activité biologiques.

Voilà. Mais je le répète, tout celà est purement prospectif.

A+

[invited604dd85]

Je crois claude27 que tu es spécialiste des transmissions donc je rajoute:
Sans compter les problèmes de transmission radio des informations.
A 10 années lumières il faut un bon émetteur ,non?

à plus

celà va sans dire.
Evidemment passé une certaine distance de la " maison mère " faut faire une croix sur les transmissions et les nouvelles de papa et maman et continuer en " autonome " sans plus aucune communication .
On pourra juste envoyer qqs nouvelles une fois arrivés, qui mettront 10 ans à parvenir aux arrière, arrière, arrière, etc , ...., petits enfants .

[invite0dd4f252]

Merci pour ta réponse détaillée.
C'est prospectif mais c'est diablement intéressant de pousser de la sorte les connaissances actuelles pour envisager la faisabilité d'un tel projet.
Dans le premier cas (360 ans) si on utilise 20GW de puissance "primaire" cela correspond à 2.27 10^20 joules.
Je vais regarder ce qu'on peut tirer par la fusion (telle qu'elle est envisagée dans ITER par ex).
Si on regarde fission classique cela fait 3000 ans de fonctionnement d'une centrale classique à 2400 MW de puissance primaire.
Ou ,à peu près, 50 ans de production énergétique primaire de toutes les centrales actuelles françaises.
Si y a pas d'erreur.

à plus

[invitea0046ad4]

rep Meteor31

En y réfléchissant, il y a quand même un point où ça peut coincer. Sur la durée, on a besoin d'une énergie de l'ordre de 2.10^20 J.
Ce qui correspond à l'annihilation d'environ 2t de matière avec un rendement de 100%. Et on est loin de ce rendement, même avec la fusion.
Je n'ai pas encore osé parler d'anti-matière (encore que des gens travaillent sur le sujet, pour en produire en quantités "industrielles") et on va éviter pour l'instant.
Celà l'invalide pas le concept, mais le vaisseau risque d'être plus massif que 1000t.
Je vais donc y regarder de plus près, en ce qui concerne la source d'énergie, pour donner de bons ordres de grandeur.

A+

[invite20d1b173]

"Le vol interstellaire est une chimère maintenant, mais aucun principe physique fondamental ne s'oppose à ce que celà devienne possible dans un siècle, pour des sondes automatiques."

pour en revenir à la question de départ, le grand explorateur de l'espace sera le robot(sonde quasi-autonome)et non l'homme, lui restera tranquilement sur terre à attendre les données !!!

[invite03f54461]

Salut

le vaisseau risque d'être plus massif que 1000t.
Je vais donc y regarder de plus près, en ce qui concerne la source d'énergie, pour donner de bons ordres de grandeur.

Je ne vois pas vraiment comment un voyage interstellaire serait autre qu'un voyage sans retour.

Pour une migration, table sur des vaisseaux "arche de Noé" emportant plusieur milliers de personnes et étant des écosystèmes capables d'autonomie pendant des millers d'années...

[Gilgamesh]

Absolument. Qui dit voyage stellaire dit voyage sans retour et dès lors la problème change completement d'échelle puisqu'il faut que les migrants sont en nombre suffisant, et disposant de moyens matériels suffisant pour reconstituer la civilisation dont ils se séparent.

a+

[inviteba0a4d6e]

Absolument. Qui dit voyage stellaire dit voyage sans retour et dès lors la problème change completement d'échelle puisqu'il faut que les migrants sont en nombre suffisant, et disposant de moyens matériels suffisant pour reconstituer la civilisation dont ils se séparent.

a+

Je veux pas chipoter, mais cette hypothèse découle d'un raisonnement basé sur les moyens technologiques actuels (pas des limites physiques)... Qui dit que dans des centaines, ou des milliers d'années, l'Humanité ne pourra trouver des moyens beaucoup plus rapides pour voyager ; Proxima du Centaure n'est "qu'à" 4,3 années-lumière je crois, et Sirius 8,6...

[invite03f54461]

Salut

Je veux pas chipoter, mais cette hypothèse découle d'un raisonnement basé sur les moyens technologiques actuels (pas des limites physiques)... Qui dit que dans des centaines, ou des milliers d'années, l'Humanité ne pourra trouver des moyens beaucoup plus rapides pour voyager ; Proxima du Centaure n'est "qu'à" 4,3 années-lumière je crois, et Sirius 8,6...

Quelque soit le moyen de propulsion envisagé, rien n'interdit de calculer l'énergie nécessaire à accélérer la masse de navires sapatiaux à une vitesse compatible avec les réserves d'énergie disponibles. Le temps de voyage ne dépend que de celui que seraient prêts à y mettre les émigrants.

Il y a un bousquin de SF où des émigrants ayant vécu des générations à bord de leurs spationefs arrivent en vue de la planète extrasolaire visée bien longtemps après des expéditions envoyées après eux et bénéficiant de technologies plus avancées qui les considèrent comme des barbares, des espèces de romanichels, et décident de faire croire à ces émigrants que le voyage se poursuit sans fin en les maintenant en orbite autour de la planète...

[mtheory]

ça intéresse qq?

http://www.nasa.gov/centers/glenn/re...warp/warp.html

[BioBen]

Oui, moi je suis un fan de la technique du warp drive ! Bien plus réaliste (à mes yeux) que les trous de vers (zut y'a un s ou pas...), franchement j'y crois Mais bon même si c'est possible il reste quelques problèmes à résoudre (autres que la source d'energie)....
Il y a plusieurs fils sur cette technique sur le forum.

Pourquoi est-ce que seuls les américains bossent sur cette technologie ?

[invite0dd4f252]

Absolument. Qui dit voyage stellaire dit voyage sans retour et dès lors la problème change completement d'échelle puisqu'il faut que les migrants sont en nombre suffisant, et disposant de moyens matériels suffisant pour reconstituer la civilisation dont ils se séparent.

a+

salut Gilgamesh

dans la dicussion que j'avais avec lambda ,je crois plutôt qu'on parlait d'une sonde d'exploration inhabitée (avec possibilité d'aterrissage) et pas d'un vaisseau habité.
Là effectivement ce n'est même pas la peine d'y penser.
Ceci dit sans trop rêver les progrès de la miniaturisation seront peut-être tels qu'une charge utile de l'ordre de quelques centaines de kg sera suffisante pour nous donner un "panorama" complet du système stellaire visité avec en prime un aterrissage sur la planète la plus favorable.
Les progrès actuels dans les nanotechnologies (je sais c'est un peu tarte à la crème) peuvent laisser espérer qu'on puisse envoyer une sonde très légère.(donc avec moins d'énergie)
Enfin c'est loin d'être évident.

à plus

[inviteba0a4d6e]

salut Gilgamesh

dans la dicussion que j'avais avec lambda ,je crois plutôt qu'on parlait d'une sonde d'exploration inhabitée (avec possibilité d'aterrissage) et pas d'un vaisseau habité.
Là effectivement ce n'est même pas la peine d'y penser.
Ceci dit sans trop rêver les progrès de la miniaturisation seront peut-être tels qu'une charge utile de l'ordre de quelques centaines de kg sera suffisante pour nous donner un "panorama" complet du système stellaire visité avec en prime un aterrissage sur la planète la plus favorable.
Les progrès actuels dans les nanotechnologies (je sais c'est un peu tarte à la crème) peuvent laisser espérer qu'on puisse envoyer une sonde très légère.(donc avec moins d'énergie)
Enfin c'est loin d'être évident.

à plus

Je ne sais plus quel visionnaire a émis cette hypothèse selon laquelle on enverrait des milliers de nano-robots, mini-robots, ou tout simplement robots (avec tout l'équipement - images, bio-analyses, etc...) vers des exo-systèmes afin qu'ils s'y installent, et se reproduisent (fabriquant des robots identiques à eux-mêmes avec les matières nécessaires sur place), pour enfin repartir vers de nouveaux systèmes, et ainsi de suite. Communiquant vers la Terre les informations relatives aux mondes explorés...

Concernant le Warp Drive, j'ai lu ici et là qu'il faudrait une énergie phénoménale (presque physiquement impossible) afin de produire la gravitation indispensable pour générer l'effet escompté... Qu'en est-il exactement de ces recherches (j'ai vu le lien mais si vous avez un résumé ) ?

Ensuite, un ch'tit souci physique !

Un vaisseau se rapprochant de c verrait sa masse augmenter inexorablement... Mais lorsqu'il cesse d'accélérer et atteint une vitesse de croisière (par exemple 99% c), étant donné qu'il n'existe pas de référentiel absolu dans l'Univers, l'inertie du vaisseau sera comme s'il était à l'arrêt non (j'espère que je me fais bien comprendre ) ?

Bon, en fait je me souviens d'une question que j'avais posée il y a quelque temps :

Deux vaisseaux parallèles avancent à 99% c (d'ailleurs par rapprt à quoi, quelle référence ?) l'un à côté de l'autre...

Derrière le hublot du premier, Albert allume sa lampe en direction de Stephen en face... Que se passe-t-il ? La réponse que l'on m'a donnée est : il se passe la même chose que si les vaisseaux étaient au repos sur Terre, car il n'y a pas de référentiel absolu dans l'Univers, et que la déviation éventuelle du rayon lumineux s'effectue seulement lorsque les vaisseaux accélèrent.

Je ne parviens pas alors à comprendre pourquoi il serait si difficile de s'approcher de c dans l'Espace, puisqu'une fois que l'accélération (par à-coups à chaque fois) se termine, le vaisseau sur sa lancée est comme "au repos"...

Merci pour les explications...

[invitecc43cae8]

Salut

Tout s'explique en commençant par le commencement qui est aussi le fin mot de toute l'histoire: la constance de c.
Quelle que soit notre vitesse de déplacement V relativement à une source lumineuse, il n'y a pas addition ou soustraction des vitesses: on mesure toujours c=300000km/s.
Si dans un futur véhicule spatial l'on se déplace avec une vitesse V en direction d'une étoile et que l'on mesure la vitesse de la lumière qui vient de cette étoile, alors on trouve c = 300000km/s et quelle que soit la valeur de V.
Si tu es dans un véhicule spatial qui s'approche de la vitesse de la lumière alors sa masse ne va pas augmenter selon ton point de vue, à bord du vaisseau spatial (rien de changé: impossible de s'apercevoir de la vitesse si l'on néglige les informations qui viennent de l'extérieur). L'augmentation de masse n'a de sens que du point de vue de la vitesse, "point de vue de la vitesse" qui fait intervenir un autre "observateur".
A+
ventout

[invite09c180f9]

Oui, moi je suis un fan de la technique du warp drive ! Bien plus réaliste (à mes yeux) que les trous de vers (zut y'a un s ou pas...) ?

Il me semble que ce sont plutôt des trous de VERRE (et pas vers )!
Justement cette notion me paraît assez intéressante, et me fait penser à l'effet tunel (comme dans le cas d'un puit de potentiel par exemple)!! La notion de courbure de l'espace énoncé par Einstein me semble majeure, par conséquent la proximité de l'espace pourrait permettre la création de trous de verres (pouvant contenir les déchirures de l'espace (à moins que je n'est pas bien saisi l'information )!!
D'une autre part, ces fameux trous de verre pourraient nous permettre de nous déplacer à des vitesses faramineuses (au-delà de c ??!!!)!!! Mais ces notions ne se ralies il me semble qu'à la théorie des cordes??!!!

[BioBen]

plutôt des trous de VERRE (et pas vers )!

Oh non ! surement pas verre ! Ca c'est sur à plus de 100% lol
Sur le site astrosurf ils mettent "trou de vers" et dans le bouquin de Thorne c'est "trou de ver" ...
[EDIT]Confirmation c'est bien trou de ver[/EDIT]
Et puis :
1/ Les trous de ver ne sont pas issus de la théorie des cordes, ils sont hypothétiques.
2/ C'est pas du tout pareil que le warp drive. Beaucoup moins cool (tu sais pas où tu vas) et beaucoup plus hypothétique à mes yeux.

[invite09c180f9]

Oh non ! surement pas verre ! Ca c'est sur à plus de 100% lol
Sur le site astrosurf ils mettent "trou de vers" et dans le bouquin de Thorne c'est "trou de ver" ...
[EDIT]Confirmation c'est bien trou de ver[/EDIT]
Et puis :
1/ Les trous de ver ne sont pas issus de la théorie des cordes, ils sont hypothétiques.
2/ C'est pas du tout pareil que le warp drive. Beaucoup moins cool (tu sais pas où tu vas) et beaucoup plus hypothétique à mes yeux.

OK!!
Il est possible que j'ai confondu avec autre chose!!merci

[inviteba0a4d6e]

Salut

Tout s'explique en commençant par le commencement qui est aussi le fin mot de toute l'histoire: la constance de c.
Quelle que soit notre vitesse de déplacement V relativement à une source lumineuse, il n'y a pas addition ou soustraction des vitesses: on mesure toujours c=300000km/s.
Si dans un futur véhicule spatial l'on se déplace avec une vitesse V en direction d'une étoile et que l'on mesure la vitesse de la lumière qui vient de cette étoile, alors on trouve c = 300000km/s et quelle que soit la valeur de V.
Si tu es dans un véhicule spatial qui s'approche de la vitesse de la lumière alors sa masse ne va pas augmenter selon ton point de vue, à bord du vaisseau spatial (rien de changé: impossible de s'apercevoir de la vitesse si l'on néglige les informations qui viennent de l'extérieur). L'augmentation de masse n'a de sens que du point de vue de la vitesse, "point de vue de la vitesse" qui fait intervenir un autre "observateur".
A+
ventout

Admettons. Mais je parlais de la vitesse du vaisseau elle-même... Sans tenir compte de l'environnement extérieur, les accélérations successives vont procurer une vitesse toujours croissante au vaisseau, sans contrainte (puisque pas de référentiel absolu). Or, un observateur extérieur mesurera également une augmentation de la vitesse...

Tant que le vaisseau contient suffisamment de carburant (et que sa masse finalement n'est augmentée que par rapport à des objets dont les vitesses sont relativement différentes), quelles sont les contraintes qui ne permettraient pas au vaisseau de s'approcher de c (sans toutefois l'atteindre pour autant - et en considérant, comme tu l'as dit, que la lumière d'une étoile lui parviendra toujours à c - pas de problème là-dessus ) ?

[Gilgamesh]

Admettons. Mais je parlais de la vitesse du vaisseau elle-même... Sans tenir compte de l'environnement extérieur

les accélérations successives vont procurer une vitesse toujours croissante au vaisseau, sans contrainte (puisque pas de référentiel absolu).

-- Précisément, parler de vitesse sans référentiel n'a pas de sens. On est toujours immobile par rapport à soi même.

Or, un observateur extérieur mesurera également une augmentation de la vitesse...

-- Oui mais assymptotiquement faible

Tant que le vaisseau contient suffisamment de carburant (et que sa masse finalement n'est augmentée que par rapport à des objets dont les vitesses sont relativement différentes), quelles sont les contraintes qui ne permettraient pas au vaisseau de s'approcher de c (sans toutefois l'atteindre pour autant - et en considérant, comme tu l'as dit, que la lumière d'une étoile lui parviendra toujours à c - pas de problème là-dessus ) ?

Il n'a a aucun problème. On peut toujours accélérer et augmenter son énergie cinétique.


a+

[inviteba0a4d6e]

Merci pour ces réponses Gilmanesh... J'avais peur de chercher dans un vieux grimoire poussiéreux les précieuses explications...

-- Oui mais assymptotiquement faible

Que veux-tu dire par là ? (je sais que t'as un faible pour les schémas ).

Il n'a a aucun problème. On peut toujours accélérer et augmenter son énergie cinétique.

Toujours ? Je vais user de mes proses préférées afin de résumer en images les vagues vibrations de mes "membranes" ! Je me lance :

Supposons qu'un observateur se tienne posté sur la Terre. Le vaisseau approche de la Terre et se situe au voisinage de Mars... Le capitaine ordonne à l'équipage de mettre la barre plus haut et de dépasser les 99% de c, leur vitesse de croisière (relativement aux rovers abandonnés sur Mars). Ils mettent les gaz petit à petit et franchissent la barre des 99,99 %, puis des 99,9999%, et ainsi de suite jusqu'à ?

Quelques minutes plus tard, ils aperçoivent la lointaine Planète Bleue et son satellite naturel, la Lune, et décident de passer entre les deux (chacun prend les paris sur les capacités du pilote).
Depuis le départ de la banlieue martienne, les moteurs ne cessent de cracher les particules à l'arrière du vaisseau (particules qui laissent de sublimes traces dorées dans le ciel de la Terre).

A l'intérieur du vaisseau, le temps semble s'accélérer davantage... Le manège alentour se fige de plus en plus, tant les secondes qui défilent prennent des tournures d'éternité !

Le vaisseau n'est plus qu'à dix mille kilomètres du duo Terre-Lune. On sait maintenant qu'il va peut-être dépasser c... Les passagers parlent et pensent normalement, rien n'a changé depuis leur départ de la Planète Biosphère 1.01..

Depuis la Terre, on a décelé ce "mystérieux astéroïde" il y a bien longtemps. Mais les ondes qui nous parviennent ne sont pas les mêmes que celles apportées par l'astre diurne ; l'effet Doppler annonce que cet objet émet une lumière dont la fréquence est phénoménale, croissante à tout instant... Du violet aux rayons X, de jour en jour, l'arc-en-ciel continue d'arborer son éventail de couleurs invisibles.

Jusqu'au moment où cette fréquence se traduisit par des ondes proches des rayons gammas, puis plus rien ! Une fréquence supérieures aux bornes physiques des instruments des habitants de la Sphère Terrestre.

Lorsque le vaisseau franchit enfin la frontière invisible reliant la Lune à la Terre, les passagers sont témoins du ralentissement proche de l'inerte. Une gelée étrange parsème l'Espace et le fige comme des bulles emprisonnées dans du cristal...
Les appareils de détection, sur la terre ferme, grésillent tellement les ondes atteignent des fréquences extrêmes.

Depuis des mois, les responsables politiques gardaient avarement le secret, la "Nouvelle du Millénaire" ; chacun craignaient de voir s'effondrer l'économie mondiale, l'anarchie volant le pouvoir à ceux qui se sont tant acharnés à modeler cet Empire Global depuis des millénaires ou presque...

La queue du vaisseau n'a pas le temps de franchir entièrement la ligne d'arrivée, que l'engin se fixe le temps d'un battement d'ailes de papillon ! Les passagers, eux admirent le paysage, et notamment la Terre qui reste sage comme une image de carte postale (*). A l'intérieur de la carlingue, tout va pour le mieux pour eux... De leur point de vue, les pommes tombent toujours à la même vitesse que d'habitude dans cet habitacle muni d'une gravité artificielle.

Soudain, l'engin atteint c ! Une formidable luminescence parvient jusqu'aux appareils de détection terrestres ; une lumière visible et très blanche projetant de drôles de particules tous azimuts.

A première vue cette production d'énergies diverses laisse entrevoir le vaisseau qui rebrousse chemin ! Ils repart en marche arrière aussi rapidement qu'il est arrivé, et les passagers n'ont pas l'air d'en avoir subi quelque séquelle.

Et pourtant, si l'on y regardait de plus près (avec les jumelles magiques du Géant Vert ou de King Kong - au choix), on apercevrait les passagers vivre au ralenti. Et il semble d'ailleurs qu'ils reproduisent à l'envers leurs gestes précédents ! Ils sont en train de remonter le temps et refont à l'envers le chemin tracé par leur passage...

Encore une fois, les passagers n'ont ressenti aucun changement, hormis le fait qu'à travers les hublots la Terre et la Lune semblent s'éloigner ensemble de plus en plus rapidement ! Le référentiel des passagers, lui, n'a pas bougé d'un iota.

Sur la Planète Bleue, les instruments à présent grésillent de moins en moins. La fréquence des ondes va commencer à réduire, jusqu'à ce que la fréquence des ondes se manifeste à une longueur inférieure à 1 picomètre (E > 1 MeV), la même observée qu'auparavant. Au final, toutes les longueurs d'onde vont se succéder et reproduire le schéma inverse.

Les passagers (de leur point de vue) discutent entre eux comme si de rien n'était, s'interrogeant sur les raisons de ce rembobinage de film à l'éxtérieur de l'engin. Mais pour un observateur extérieur, ils répètent exactement les mêmes mots et gestes que précédemment, mais à l'envers ! Les conséquences précèdent les causes...

Par contre, sur le chemin du retour, ils ne se douteront même pas que les coordonnées calculées pour le voyage jusqu'à la Terre devront compter, sans le savoir, sur la chance ou le "hasard". En effet, rien n'empêche à un corps non prévu dans le Système Solaire de heurter le bolide qui fonce à très grande vitesse quand même, et continuera sa traversée dans l'Univers jusqu'aux coordonnées de leur planète d'origine qui ne sera plus là...

(*)Question : les passagers peuvent-ils vraiment voir la Terre dans la lumière visible avant d'atteindre c (et après)?

P.S. : J'espère ne pas avoir été trop long, désirant embellir de probables calculs hors de ma portée...

[inviteb865367f]

Apres c .. ca risque d'etre asses difficil Sinon faut voir avec l'effet doppler, on verrait en visible l'infrarouge, puis les radios .. ect ... si la terre emet à toutes ces fréquences.

[Gilgamesh]

Merci pour ces réponses Gilmanesh... J'avais peur de chercher dans un vieux grimoire poussiéreux les précieuses explications...

Que veux-tu dire par là ? (je sais que t'as un faible pour les schémas ).

Toujours ? Je vais user de mes proses préférées afin de résumer en images les vagues vibrations de mes "membranes" ! Je me lance :

Supposons qu'un observateur se tienne posté sur la Terre. Le vaisseau approche de la Terre et se situe au voisinage de Mars... Le capitaine ordonne à l'équipage de mettre la barre plus haut et de dépasser les 99% de c, leur vitesse de croisière (relativement aux rovers abandonnés sur Mars). Ils mettent les gaz petit à petit et franchissent la barre des 99,99 %, puis des 99,9999%, et ainsi de suite jusqu'à ?

Ju'squ'à c moins epsilon. epsilon pouvant être rendu aussi petit que tu veux a condition qu'il ne sois pas nul !

C'est pour ça que tu peux toujours accélérer : il y a toujours un intervalle à gratter entre epsilon et zero... C'est assymptotique.

Et comme les distances "s'écrasent" dans le sens de la trajectoire, tu peux ainsi rejoindre l'autre bout de l'Univers en un clin d'oeil. Le temps de trajet t = v/d. v est constant, a un epsilon près égal à c, mais d décroit, jusqu'à espilon également. Dans le cas d'un photon d = 0 et le temps de trajet est nul.

Mais bon, faut de l'énergie pour cela. Beaucoup beaucoup. Et où la trouver ? La masse entière de ton vaisseau entièrement convertie en énergie cinétique est loin de suffir...

salut
==

[invitea0046ad4]

(1)

Bonjour

Après un peu de lecture et quelques calculs, voici quelques réflexions un peu plus développées sur le vol interstellaire.
Toutes les références indiquées par [] sont données à la fin du dernier texte.
On rappelle d'abord les limites de l'exercice.
Il s'agit d'évaluer la faisabilité technique d'une mission interstellaire non habitée à l'échéance d'un siècle, capable d'atteindre une étoile proche en un temps compris entre 100 et 500 ans.
On se restreint à l'utilisation de technologies existantes à l'état de développement embryonnaire, ou faisant l'objet de recherches, et qui peuvent raisonnablement devenir opérationnelles d'ici la fin du 21ème siècle.
Tout doit reposer sur les lois physiques connues. Celà exclut en particulier des principes basés sur des spéculations de physique théoriques, telles que tachyons, trous de ver, "warp drive", etc. Tout celà n'est pas de la technologie mais pures spéculations, pour lesquelles il n'existe aucune indication qu'elles correspondent à une réalité.

Il existe un certain nombre de concepts proposés, tels que le ramjet interstellaire ou les voiliers photoniques.
Ces concepts conduisent à des vaisseaux de dimensions très importantes, se chiffrant en km, voire bien plus.
Certains de ces concepts sont probablement viables, mais on se restreindra aux principes menant à un vaisseau de dimension et de masse plus modestes, quelques centaines de mètres, et quelques milliers de tonnes au plus.
Voir [1].
Le calcul présenté en #37 était probablement trop optimiste en ce qui concerne la masse minimale du vaisseau car il sous-estimait la masse de la centrale énergétique. Les paragraphes qui suivent permettent de préciser ce paramètre.

(à suivre)

[invitea0046ad4]

(2)

1. Source d'énergie
Il a été montré en #37 que le vol interstellaire nécessitait une source d'énergie d'une puissance de plusieurs dizaines de GW.
Ce niveau de puissance est à la limite de ce qu'on sait faire avec un générateur nucléaire à fission, et on peut montrer qu'indépendamment de la masse du réacteur lui-même, il faudrait emporter plusieur milliers de tonnes de matériau fissile, en plus bien sûr des milliers de tonnes de fluide propulsif nécessaire, ce qui diminue d'autant l'accélération et augmente le temps de voyage.
Cette solution ne semble pas très praticable et incompatible avec l'ordre de grandeur de temps de voyage fixé.

Les deux autres solutions potentielles connues sont :
- la fusion nucléaire
- la réaction matière-antimatière
Une étude comparative de ces solutions est donnée en [2], pour les vols interplanétaires. Ce document décrit différents concepts de moteurs à fusion et à antimatière, d'un point de vue technologique.
[7] décrit les conditions de production de l'antimatière et les différentes utilisations possibles, qui vont de l'utilisation directe de l'énergie libérée à la catalyse d'une réaction de fusion.
Les annexes donnent également un point de vue un peu plus théorique sur l'utilisation de l'antimatière.
Une utilisation directe permet, en théorie, d'atteindre des vitesse très importantes, proches de c, mais on se heurte vite aux capacités de production. La production de quantités massives d'antimatière (plusieurs tonnes) ne semble pas très réaliste, même à échéance d'un siècle.
Par contre, l'utilisation de l'antimatière pour catalyser des réactions de fusion est tout à envisageable à courte échéance (10 ans), car les quantités requises sont beaucoup plus faible (de l'ordre du microgramme).
A titre indicatif, la production annuelle mondiale d'antimatière se chiffre en nanogrammes. Toutefois, celle-ci est produite par des équipements destinés à la recherche, qui ne sont pas conçus et optimisés pour la production industrielle.
[7] estime qu'il est possible, en une dizaine d'années, de mettre en place une production d'antimatière de quelques milligrammes par an, qui permettrait déjà des vols rapides à travers le système solaire, une fois que la fusion sera au point.
Voir [3], [4], [5], [6], [7].
On retiendra l'utilisation de la fusion nucléaire.

2. Fusion nucléaire
La fusion libère de l'énergie par réaction entre des atomes légers, qui conduit à la formation d'éléments plus lourds.
Cette énergie provient de la réorganisation des nucléons dans les produits de fusion et de la conversion d'énergie de liaison de ces nucléons.
Il existe différentes réactions, faisant intervenir en général des isotopes de l'hydrogène, de l'hélium, mais aussi du bore et du lithium.
La réaction la plus connue, envisagée pour les réacteurs à fusion terrestres fait intervenir deutérium et tritium, la fusion étant allumée à 100 millions de K.
Toutefois, cette réaction est inadaptée pour un réacteur à fusion spatial car elle produit directement des neutrons très énergétiques, et nécessite des enceintes très massives. Un réacteur à fusion spatial n'est donc pas comparable à un réacteur terrestre, du type ToreSupra ou ITER par exemple.
Il semble y avoir un consensus sur la réaction la mieux adaptée à un réacteur spatial :
1D2 + 2He3 -> 2He4 + p + 18.3MeV

Le deutérium est abondant sur Terre, mais l'hélium 3 très rare. On sait éventuellement le fabriquer, mais on le trouve aussi en quantités assez importantes sur la Lune, où il est produit en permanence par le vent solaire.

La masse du réacteur dépend bien sûr du concept utilisé.
- fusion par confinement magnétique : la fusion est produite dans un plasma confiné au moyen d'un champ magnétique. Principe du Tokamak/Spheromak.
- fusion par confinement inertiel : la fusion est amorcée par micro-implosion d'une bille sous l'effet de la pression de radiations produite par un laser par exemple, ou par l'injection d'une petite quantité d'antimatière

[8] donne des formules de dimensionnement d'un réacteur de type Spheromak, pour calculer la masse de l'enceinte et des aimants produisant le champ magnétique de confinement
[9] décrit par un exemple de réacteur à fusion, d'une puissance de fusion de 7395MW.
On retiendra le principe du confinement magnétique. Le réacteur n'utilise pas d'antimatière, la réaction étant entretenue en réinjectant une partie de la puissance de sortie.

Voir [8], [9], [10]

La masse d'un réacteur à fusion par confinement magnétique dépend de la masse des aimants et de l'enceinte de confinement.
A titre indicatif, le réacteur décrit en [8], d'une puissance de 8GW pèse environ 500t. On peut remarquer que la masse augmente moins vite que la puissance : la puissance est proportionnelle au volume du plasma, alors que la masse de l'enceinte est proportionnelle à la surface, et la masse de l'aimant dépend de l'intensité du champ magnétique de confinement.
On peut retenir ce principe : réacteur à fusion stationnaire à configuration de champ inverse (FRC).
En utilisant ces formules, on arriverait aux ordres de grandeur suivant pour un réacteur de 75GW :
Puissance de fusion Pf=75GW
Rayon extérieur (plasma+enceinte+aimant)=6.5m
Masse del'enceinte=690t
Masse de l'aimant=580t
Ce qui donne une masse du réacteur de l'ordre de 1270t.
On remarque que la masse n'est que 2.5 fois plus élevée que celle du réacteur dimensionné dans [8], alors que la puissance est 9 fois plus élevée. La masse croit moins vite que la puissance.

Une partie de la puissance de fusion est réinjectée dans le réacteur pour entretenir la fusion, une autre est emportée par des neutrons et rayonnements divers.
Compte tenu de ces pertes diverses, on considère que la puissance disponible est de 50GW, produits sous la forme de particules chargées.
On considère qu'il est possible, au moyen d'un champ magnétique, de récupérer le combustible non fusionné pour le réinjecter dans le réacteur, ce qui permettrait d'utiliser effectivement 100% du combustible disponible.
On rappelle la réaction :
L'énergie spécifique de la réaction de fusion D-He3 vaut 3.52.10^14 J/kg.
Pour une puissance de fusion de 75GW, il faut donc alimenter le réacteur avec un débit massique de 213mg/s.

3. Conversion de puissance
Les différents types de réacteurs étudiés dans [2], [9] utilisent en général directement les produits de réactions pour produire la poussée, avec des vitesses d'éjection pouvant aller jusqu'à 4000km/s.
Le réacteur à fusion décrit en [%] permet d'amener une charge utile de 108t constituée d'un vaisseau habité vers Mars en 28j, Jupiter en 120j, Saturne en 235j, Pluton en 306j. Toutes les planètes du système solaire sont donc accessibles en moins d'un an.
Toutefois, cette vitesse d'éjection est insuffisante pour le vol interstellaire : la formule de Tsiolkovki, rappelée en #%, montre qu'il faudrait emmener une quantité de fluide propulsif très importante, représentant plus de 99% de la masse initiale.
La vitesse d'éjection requise, évaluée à 30000km/s, ne peut être produite que par un accélérateur de particules alimenté en énergie électrique.
Pour le vol interstellaire, la puissance du réacteur à fusion doit être convertie en électricité, ce qui n'était pas nécessaire pour les vols interplanétaires.
La réaction donnée ci-dessus présente l'avantage de produire des particules chargées, ce qui facilite la conversion en énergie électrique. D'après [11], 80% de la puissance peut être convertie directement en puissance électrique, ce qui est bien meilleur que n'importe quel cycle thermodynamique utilisé pour les réacteurs à fission actuels.
[8] évoque également la conversion de la puissance de fusion en puissance électrique, pour alimenter un moteur plasmique de type VASIMR.
On considèrera pour la suite que la puissance électrique disponible est de 40GW.
La dissipation de plus de 30GW nécessite plusieurs dizaines de milliers de m² de radiateur, ce qui a un impact important sur la masse. On peut cependant considérer que le vide interstellaire est une excellente source froide.

(à suivre)