Proxima du Centaure

[invitebfbf7ceb]

Salut,

je me demande pourquoi on a pas envoyé dès qu'on a pu une sonde ou une fusée vers Proxima du Centaure qui est l'étoile la plus proche de nous après le soleil.
Je me demandais aussi quel quantité de carburant il faudrait ? Car je me suis dit en premier qu'on y était pas allé à cause de ça... mais au fait vu que l'espace c'est du vide... il n'y a que peu de résistance et donc on a pas besoin de tant de carburant.

Donc, je me disais si le voyage est possible, pourquoi on s'enquiquine à aller sur mars ou la lune et pas plutôt directement sur proxima du centaure ???
Je pense que le truc aurait mis 40 ans à arriver, donc si on l'avait lancé dans les années 60 il serait déjà arrivé.
c'est rageant de se dire ça !
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[bb98]

Bonjour

Les objets les plus lointains que l'homme a envoyé dans l'espace il y a quelques dizaines d'années, sont maintenant à.....quelques heures-lumières.

Voyager 1 est le plus lointain à 100 UA ( chercher dans une encyclopédie ce que représente cette distance)

Ces distances, pour grandes qu'elles sont, restent sans commune mesure avec les distances des étoiles, mêmes les plus proches qui sont à quelques années-lumières


Pour longtemps encore, les étoiles nous sont physiquement inaccessibles

bonnes lectures

[invite00d67ce2]

Au niveau métaphysique, c'est vrai, visiter notre plus proche voisine aurait été sensé.

Mais pourquoi visiter Proxima (plus qu'une autre) ?
Au jour d'aujourd'hui (dites moi si je me trompe) mais aucune exoplanète n'a été découvert dans son "système", résultat après 40 ans et plusieurs milliards de dollards investis... rien, choux blanc !

Concernant ton interrogation sur l'énergie à produire pour de telles distances - Explorer 1 et 2 partis en 1977 continuent leur course - on se sert de l'effet boomrang (gravité) pour voyager dans l'espace.
Si je ne m'abuse, le voyage terre - lune s'est fait moteur éteint...

Par contre, je ne sais pas exactement comment nous pourrions avoir la main sur notre sonde sur un voyage de 4 AL ?!?
Réponses des experts attendues...

[invite80fcb52e]

Je pense que le truc aurait mis 40 ans à arriver, donc si on l'avait lancé dans les années 60 il serait déjà arrivé.
c'est rageant de se dire ça !

Non mais tu rigoles? Tu ne sais pas du tout ce que tu dis. Admettons qu'on ait envoyé une sonde à la vitesse de 20km/s (la plus rapide vitesse obtenue pour une sonde), elle mettrait 60000 ans pour arriver sur proxima!!
Mais bon qui sait peut-être un homme de néandertal a envoyé une sonde il y a 60000ans...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee6f0086a]

... mais au fait vu que l'espace c'est du vide... il n'y a que peu de résistance et donc on a pas besoin de tant de carburant.

Bonjour,

Effectivement, à priori il n’y a pas de résistance dans le vide.

Si on envoi un engin dans le vide galactique, et que l’on consomme tout le carburant d’un coup (disons pendant quelques jours), afin d’avoir une énorme accélération constante pour atteindre 0,1 la vitesse de la lumière (par exemple), l’engin ne devrait-il pas continuer son parcourt à 0,1 C sans carburant ?

Certes, il va falloir freiner à un moment donné, on gardera donc la moitié du « carburant » en réserve.

Atteindre 0,1 C, est-ce si inconcevable ?

Merci,

[invite555cdd43]

Atteindre 0,1 C, est-ce si inconcevable ?

Ce n'est pas inconcevable, c'est juste un peu hors de la portée de notre technologie actuelle...

[mach3]

Si on regarde les formules postées par Gilgamesh ici:

http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3143958

On constate que pour atteindre une vitesse de 0.1c (en prévoyant de quoi freiner avant l'arrivée) avec les moyen de propulsion actuels, le rapport entre la masse de carburant et la masse utile est d'environ 10⁴⁷⁷¹. Ce qui fait 10⁴⁷⁴⁴kg de carburant pour envoyer ne serait-ce qu'un atome vers proxima du centaure à 0.1c...La masse de l'univers visible (environ 10kg) et ridicule à coté de ça.

Donc oui, c'est totalement hors de portée technologiquement parlant. Il faut des nouveaux moyens de propulsion pour ne serait-ce qu'espère rendre cela possible.

m@ch3

[invite80fcb52e]

Ce qui fait 10⁴⁷⁴⁴kg de carburant pour envoyer ne serait-ce qu'un atome vers proxima du centaure à 0.1c...

Oui mais bon pour envoyer un atome on peu utiliser un accélérateur de particule

[erik]

Mais pourquoi visiter Proxima (plus qu'une autre) ?
Au jour d'aujourd'hui (dites moi si je me trompe) mais aucune exoplanète n'a été découvert dans son "système", résultat après 40 ans et plusieurs milliards de dollards investis... rien, choux blanc !

J'ai rien compris à cette phrase !! Toute les exoplanètes ont été découvertes dans le "système stellaire" au quels elles appartiennent.

[invite0ca7eb4d]

... dans son "système"...

Celui de proxima du Centaure.
Sytème est entre guillemets parce que justement Proxima n'a pas de système puisque aucune planète n'a été découverte gravitant autour.

[Gilgamesh]

Si on regarde les formules postées par Gilgamesh ici:

http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3143958

J'ai complété avec une abaque

a+

[invite555cdd43]

Il y a quand-même un peu d'espoir pour notre premier voyage interstellaire, à en croire Wikipedia :

Proxima sera au plus près du Soleil dans environ 26 700 ans et elle en sera alors distante de 3,11 al.

On a largement le temps d'inventer le système de propulsion et de construire le vaisseau ! Cependant, il faudra pas trop traîner, car...

Proxima Centauri est depuis 32 000 ans l'étoile la plus proche du Soleil et elle le sera pendant encore 33 000 ans, après quoi l'étoile la plus proche sera Ross 248.

Encore faut-il trouver l'intérêt d'envoyer une expédition vers une étoile sans système planétaire...

[invitee6f0086a]

Bonjour,

Je viens de faire un petit calcul « à ma sauce » qui m’étonne.

Problème : aller sur Proxima Centauri située à 4 Al, avec une vitesse constante de 0,1C.

Il faudra 40 ans, plus le temps d’atteindre 0,1C.

Combien de temps faut-il pour atteindre 0,1C avec une accélération d’environ 1G (10m/s^2)

V=AT T=V/A
T= 3.10^7 / 10 = 3.10^6 secondes = 34,7 jours

En conclusion, il faudra du carburant pendant 34,7 jours pour satisfaire une vitesse de 0,1C à 1G, couper les moteurs, attendre 40 ans, et du carburant pour freiner pendant 34,7 jours afin de garder 1G pour le freinage.

Cela me semble très envisageable.

Voire trop, il doit y avoir une ENORME erreur, mais où ?

Je n’ai pas pris en compte les effets relativistes, car je pense qu’ils doivent être négligeables à 0,1C, mais peut-être est-ce là mon erreur.

Merci pour vos lumières,

[inviteec0d6e6f]

Voire trop, il doit y avoir une ENORME erreur, mais où ?

Salut daniel : l'erreur est ici => pour l'instant la vitesse la plus rapide qu'on ait obtenu avec une sonde et l'assistance gravitationnelle est de quelques dizaines de km/s (ça doit être ~20 km/s).
pour ça, il a fallu utiliser pas loin de 100kg d'ergols pour un kg de charge utile.
Pour multiplier par 10 cette vitesse, il faut multiplier par presque 10 ce ratio.

Je crois que tu vois tout de suite ou est le problème : 1/10 de c est totalement in-envisageable avec les moyens de propulsion chimiques actuels, et les moteurs à très grande ISP, c'est pour le futur lointain.

Un ordre de grandeur des vitesses

[invitee6f0086a]

Bonjour carcharodon,

Cela veut-il dire que les moteurs des sondes n’ont rien à voir avec les moteurs d’un avion de chasse ? (au niveau de la poussée)

Le moteur de la navette spatial, il me semble assez gros celui la.

La navette spatial ne peut-elle pas très facilement avoir une poussée de 1G dans le vide ?

[invitee6f0086a]

Il y a un calcul qui serait intéressant, je prends la navette spatiale avec ses deux boosters remplis et je la pose en apesanteur quelque part la haut.

J’allume les trois moteurs plein gaz, une fois les réservoirs vides, quelle vitesse aura atteint la navette ?

Ca devrait donner une bonne notion des proportions vitesse/carburant.

[inviteec0d6e6f]

Petit complément : une fusée, ça pousse (en moyenne) a 2G pendant la mise en orbite (jusqu'à circularisation).
Satellisation qui prend moins de 10 mn.
Tu vois ce qui est consommé en 10mn.
Maintenant, imagines ce qu'il faut pour 37 jours/2 (pour 1G) : entre 25000 et 30000 fois plus.
Calcul a la louche qui donne un ordre d'idée.
Le problème se situe ici : les moteurs chimiques interdisent d'y penser.

Il faudra attendre des progrès colossaux dans le domaine des propulseurs à très grande Isp comme le vasimar pour déjà songer à raccourcir les délais de transits interplanétaires.
Quand aux transits interstellaires, c'est encore une autre histoire...

[inviteec0d6e6f]

Il y a un calcul qui serait intéressant, je prends la navette spatiale avec ses deux boosters remplis et je la pose en apesanteur quelque part la haut.

J’allume les trois moteurs plein gaz, une fois les réservoirs vides, quelle vitesse aura atteint la navette ?

Ca devrait donner une bonne notion des proportions vitesse/carburant.

8 km/s de plus.
donc elle ira a 16 ou 17 km/s (au décollage elle prend un petit frein atmosphérique).
Elle peut injecter un dV de ~8 a 8.5 km/s.

Donc une pioche gratuite en orbite (qui n'a rien a voir avec un décollage du sol ou il faudrait aussi emmener ce surcroit de masse donc une masse X2 qui nécessiterait des moteurs deux fois plus puissants) ne donne que 17 km/s sur les 30000 requis pour obtenir 10% de c.
Sachant que doubler la masse au décollage implique de doubler la motorisation, on est très vite dans un cul de sac.

[inviteec0d6e6f]

J'avais pas vu celui là !

Bonjour carcharodon,

Cela veut-il dire que les moteurs des sondes n’ont rien à voir avec les moteurs d’un avion de chasse ? (au niveau de la poussée)

La différence essentielle est que la fusée emporte le comburant (oxygène liquide) qui représente 80% de la masse de l'engin au décollage.
Le carburant, c'est l'hydrogène, très léger par définition (moins de 20% de la masse au decollage).
Alors qu'un avion de chasse se sert de l'oxygène atmosphérique.
Au niveau de la poussée, celle d'une fusée est très particulière.

comme le montre ce graphique :



qui vient de ce topic :
http://forums.futura-sciences.com/as...e-ariane5.html

Une fusée, ça passe des vitesses, si on peut dire !
Comme l'ennemi c'est la masse, elle se débarrasse dès qu'elle le peut des poids morts.
C'est pour ça qu'une fusée a des étages.
Prenons l'exemple typique d'Ariane, ici (le Shuttle est assez particulier).
Si on regarde le graphe, on voit que l'acceleration augmente du sol jusqu'au largage du premier étage (normal, l'engin se vide a grande vitesse avec ses plus gros moteurs + les boosters), Ariane ne met que 120 secondes a atteindre 2 km/s.
puis les boosters sont largués et la il y a une chute brutale d'accélération, suivie par le largage du premier étage qui est vide, avec une lente ré-accélération au fur et a mesure que le deuxième étage se vide, donc que l'engin s'allège.
A la 600ème seconde, c'est le largage du deuxième étage et on a une chute drastique d'accélération : le moteur du 3ème étage fini le travail en précision, pour placer l'engin, sur cet exemple, sur une orbite GTO, orbite de transfert géostationnaire.

Dans tout ça, le moment ou ça pousse le plus, c'est la fin du premier et du deuxième étage.
C'est le moment du meilleur rapport poids/puissance.
Ça doit donner ~3 G je pense (2.5 dans le Shuttle au max G décollage).
Et quand le deuxième étage s'éteint et que le 3ème prend le relais, tu passes a moins de 1G.

C'est le profil typique des tirs Apollo ou Soyouz par exemple.
En fait de toutes les fusées sauf le Shuttle.
Pour lui, la poussée max se fait juste avant le largage des boosters, et ça pousse bien aussi juste a la fin du tir de mise en orbite, quand les SSME poussent encore (les 3 au cul de la navette qui sont non ré-allumables) mais que le réservoir ventral est presque vide.
Ça doit prendre 2G+ a ce moment là.

La navette spatial ne peut-elle pas très facilement avoir une poussée de 1G dans le vide ?

Donc, tout dépend de quand.
Une fois en orbite, plus du tout, non.
car c'est alors les moteurs orbitaux et non plus les SSME (non réallumable, je rappelle, car ils consomment ce qu'il y a dans le reservoir ventral déjà largué, entre autre raison) qui sont a l'office.
Et il poussent beaucoup moins que les SSME.
Quelques pour-cent seulement.
Mais très bien étudiés pour les opérations spatiales (grande autonomie, grande précision).
C'est très compliqué un Shuttle.
Et totalement incapable, dans sa conception, d'envisager autre chose que l'orbite basse terrestre.
Pas plus de 5000 km d'altitude, y a pas ce qu'il faut pour aller plus loin, faudrait tout revoir, faudrait un autre engin.

[bb98]

la navette ne va guère au delà de ..500 km ( et non 5000)
mais bravo pour cet texte très clair

[invitee6f0086a]

Sachant que doubler la masse au décollage implique de doubler la motorisation, on est très vite dans un cul de sac.

Pas si la construction du vaisseau se fait sur la lune ou en orbite.

Maintenant, imagines ce qu'il faut pour 37 jours/2 (pour 1G) : entre 25000 et 30000 fois plus.
Calcul a la louche qui donne un ordre d'idée.

C’est pas tant que ça, surtout avec des moteurs plus adaptés. J’ai calculé (par rapport au volume des boosters de la navette), que cela représenterait un réservoir cubique de 300 mètres de côté. C’est tout de même beaucoup, mais pas si in-envisageable que ça. Le vaisseau serait bien évidement adapté à ce long voyage, avec les avancés technologiques des prochaines décennies.

On constate que pour atteindre une vitesse de 0.1c (en prévoyant de quoi freiner avant l'arrivée) avec les moyen de propulsion actuels, le rapport entre la masse de carburant et la masse utile est d'environ 10⁴⁷⁷¹. Ce qui fait 10⁴⁷⁴⁴kg de carburant pour envoyer ne serait-ce qu'un atome vers proxima du centaure à 0.1c...La masse de l'univers visible (environ 10kg) et ridicule à coté de ça.

La par contre, ça craint.

Merci à carcharodon pour toutes ces informations,

[invite591cb663]

Bonjour,

Je viens de faire un petit calcul « à ma sauce » qui m’étonne.

Problème : aller sur Proxima Centauri située à 4 Al, avec une vitesse constante de 0,1C.

Il faudra 40 ans, plus le temps d’atteindre 0,1C.

Combien de temps faut-il pour atteindre 0,1C avec une accélération d’environ 1G (10m/s^2)

V=AT T=V/A
T= 3.10^7 / 10 = 3.10^6 secondes = 34,7 jours

En conclusion, il faudra du carburant pendant 34,7 jours pour satisfaire une vitesse de 0,1C à 1G, couper les moteurs, attendre 40 ans, et du carburant pour freiner pendant 34,7 jours afin de garder 1G pour le freinage.

Cela me semble très envisageable.

Voire trop, il doit y avoir une ENORME erreur, mais où ?

Je n’ai pas pris en compte les effets relativistes, car je pense qu’ils doivent être négligeables à 0,1C, mais peut-être est-ce là mon erreur.

Merci pour vos lumières,

Effectivement il y a en fait plutôt un "énorme oubli" (pas vraiment une erreur).

Le rapport de masse d'un engin à réaction, entre le début et la fin d'une manoeuvre d'impulsion, est donné par l'équation des fusées de Tsiolkovsky. Ceci est valable quelle que soit la poussée (hors perte gravitationnelle que l'on n'évoquera pas ici en admettant que l'on est déjà en orbite).

Ainsi, en considérant le couple d'ergols oxygène et hydrogène liquide qui est le plus performant (hors propulsion chimique et nucléaire) dont la vitesse d'éjection est d'environ 4500 m/s, pour atteindre une vitesse de 0,1c soit 30000 km/s, on a :

mfinale / minitiale = e^(-Delta V / Veject)

mfinale / minitiale = e^(-30E6 / 4500)

mfinale / minitiale = 5E-2896 (environ)

Autrement, pour envoyer 1 tonne à 0,1c, il te faudrait 5 (suivi de 2896 zéros) fois plus de carburant.

http://en.wikipedia.org/wiki/Tsiolko...ocket_equation

[invitee6f0086a]

Bonjour Steph-astro

Ainsi, en considérant le couple d'ergols oxygène et hydrogène liquide qui est le plus performant (hors propulsion chimique et nucléaire) dont la vitesse d'éjection est d'environ 4500 m/s, pour atteindre une vitesse de 0,1c soit 30000 km/s, on a :

mfinale / minitiale = e^(-Delta V / Veject)

mfinale / minitiale = e^(-30E6 / 4500)

mfinale / minitiale = 5E-2896 (environ)

Autrement, pour envoyer 1 tonne à 0,1c, il te faudrait 5 (suivi de 2896 zéros) fois plus de carburant.

http://en.wikipedia.org/wiki/Tsiolko...ocket_equation

J’ai pas bien compris en quoi la vitesse d’éjection est un paramètre ?

Dans une atmosphère, je veux bien, mais dans le vide, ça n’a pas d’importance, enfin je crois.

[invite591cb663]

J’ai pas bien compris en quoi la vitesse d’éjection est un paramètre ?

Dans une atmosphère, je veux bien, mais dans le vide, ça n’a pas d’importance, enfin je crois.

Si, ce paramètre que l'on appelle également impulsion spécifique est fondamental, surtout dans le vide. Dans l'atmosphère c'est plutôt poussée et densité d'impulsion qui priment.

[invite3ea6c9f5]

La sonde Helios 2 a atteint la vitesse de 70 km/s, je pense que pour l'instant seul l'assistance gravitationnelle peut nous faire atteindre de telles vitesses.

[Gilgamesh]

Bonjour Steph-astro



J’ai pas bien compris en quoi la vitesse d’éjection est un paramètre ?

Dans une atmosphère, je veux bien, mais dans le vide, ça n’a pas d’importance, enfin je crois.

On prend une fusée qui éjecte une quantité dm de carburant à la vitesse ve sur une durée dt et qui gagne de ce fait un accroissement de vitesse dv. La quantité de mouvement du système fusée plus gaz éjecté passe de :

p=(m+dm)v

à :

p + dp = m(v + dv) + dm.ve

Soit dp = m.dv + dm.ve

Comme il n'y a pas de force extérieure au système (fusée + gaz éjecté) leur centre de masse ne subit aucun accroissement de quantité de mouvement, c'est à dire qu'en fait dp=0

D'où :

m.dv = -ve.dm

on divise par dt :

m.dv/dt = -ve.dm/dt

C'est la RFD : F = ma (ma est le terme de gauche et F le terme de droite).

Autrement dit : le gain de quantité de mouvement de la fusée (m.dv/dt = ma) est égale au produit de la vitesse d'éjection par le débit massique dm/dt (la poussée).

On intègre selon le temps et ça nous donne l'équation de Tsiolkovsky:



ou l'équation donnée par Steph-astro, qui est un simple passage à l'exponentielle :



avec :
delta v le gain de vitesse sur la durée de l'accélération
ve la vitesse d'éjection
m0 la masse initiale
m1 la masse finale

Avec les mains maintenant : ve donne l'efficacité du carburant. Plus il est élevé, plus la poussée est forte même en éjectant un débit faible. Le log du ratio des masses traduit le fait que au départ tu pousses à la fois la fusée et tout le carburant d'accélération qui servira dans les phases ultérieures.

Donc, si tu veux aller très vite, il te faut beaucoup de carburant. Mais si t'as beaucoup de carburant, tu pèse lourd au départ, et donc il te faut une masse supérieure pour pousser déjà la fusée au départ. C'est dans ce "cercle vicieux" que se cache le terme de l'exponentielle. Si la poussée occasionnée par l'éjection du carburant est trop faible (ve petit), l'exponentielle est très raide.

a+

[Gilgamesh]

...fallait forcément une erreur de signe, sinon c'était pas drôle .

On enlève les signes (-) dans les deux équations.

a+

[invitee6f0086a]

Ha ! là, je comprends un peu mieux l’excellente formule de Steph-astro.

Merci Gilgamesh pour ces précisions, surtout celles avec les mains .

C’est peut-être la preuve que les ET, censés nous rendre visite, est impossible.

Ou alors, ils ont une technologie ou connaissances ou sens supplémentaires qui échappent totalement à notre entendement.

Merci,

[inviteec0d6e6f]

la navette ne va guère au delà de ..500 km ( et non 5000)
mais bravo pour cet texte très clair

C'est clair que sa plus haute altitude atteinte a ce jour, ça reste 600 km (missions sur Hubble), mais dans le cas d'un tir d'inclinaison parfaite (donc sans besoin de correction) la navette pourrait atteindre 5000 km.
Y a pas grande différence avec l'énergie nécessaire entre une orbite excentrée 500 / 5000 km et une orbite de circulaire de 500 km, quelques dizaines de ms seulement.
Mais elle ne s'est effectivement jamais rendue au delà de 600 km et n'est pas prévue pour ça, c'est clair.

[inviteec0d6e6f]

C’est peut-être la preuve que les ET, censés nous rendre visite, est impossible.

Attention, on précise bien: avec les ergols chimiques actuels.
Avec les solutions qu'utilise l'humanité aujourd'hui.
Qui sont des moyens très limités.
On peut même dire : qui ne sont que des moyens primordiaux d'accès a l'espace.
Les moteurs à très grande Isp arriveront certainement un jour, et changeront progressivement la donne en fonction de leur améliorations.
Il ne faut pas attendre ici de révolution, mais une lente et inexorable évolution, dès que les premiers pas seront franchis.

Pas si la construction du vaisseau se fait sur la lune ou en orbite.

Sur la lune ça ne sert a rien, c'est même pire qu'en orbite terrestre : faut y aller et redecoller.
La lune ne sera jamais un spatioport terrestre.
Et en orbite : tu les amène comment les ergols autrement que par un tir de satellisation ?
Avec une fusée qui mettra un litre d'ergol en orbite pour 70 kg d'ergols consommés ?