Vitesse maximale a laquelle on peu voyager actuellement

[invite8f36bda1]

Salut,

J'aimerai savoir a quelle vitesse on peut avancer dans l'espace avec notre technologie actuelle, histoire de remettre les idée en place de ceux qui pense qu'un jour on peu voyager a une vitesse proche de la lumière ( 1 080 000 000km/h )
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[bb98]

Bonjour

Environ 15 km/s pour les sondes Voyager, soit environ 55 000 km/h, ce qui n'est pas si mal

Bien sûr, il faut beaucoup d'ingénieurs, on vous attend, pour imaginer et construire les engins du futur !

Bonne chance

[invite8f36bda1]

Oui, et encore ces sondes ne peuvent pas transporter d'humain, comparer la vitesse des sondes et celle de la lumiere c'est comme comparer une voiture roulant a 70km/h et un escargot

[Amanuensis]

La question de la vitesse n'a pas grand sens, faut préciser par rapport à quoi (la Terre ? le Soleil ? Le centre de la Galaxie ? etc.)

Par exemple par rapport au Soleil, n'importe quelle sonde lancée pour se mettre en orbite autour de Mercure dépasse à un moment 47 km/s.

Ceci dit, on peut dire qu'avec les technologies actuelles, on ne dépasse pas l'ordre de grandeur des vitesses dans le Système Solaire, disons 10-50 km/s par rapport au Soleil. Rien de très étonnant, si une sonde sort de l'influence de notre planète 30 km/s de vitesse par rapport au Soleil ne nous ont rien coûté !!!

La principale notion de vitesse qui a un sens quand on voyage, c'est celle par rapport à l'endroit où on veut aller.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8f36bda1]

Oui c'est vrai, mais je parlai d'un "voyage" hors orbite en mouvement rectiligne par exemple

[Gilgamesh]

Oui c'est vrai, mais je parlai d'un "voyage" hors orbite en mouvement rectiligne par exemple

Ça n'existe pas.

Tous les corps du système solaire (de l'univers en général...), qu'ils soient naturels ou artificiels décrivent une orbite. Aucune sonde n'a de trajectoire tendue.


edit :

Trajectoire de la mission New Horizon (qui se prolonge dans la ceinture de Kuiper).

new horizon mission trajectory.png

Profil de vitesse héliocentrique (intégrant les 30 km/s de la Terre autours du Soleil) de New Horizon (la sonde ayant la vitesse de départ la plus élevée) partant de la Terre jusqu'à Pluton, avec le survol (flyby) de Jupiter lui donnant un regain de vitesse (assistance gravitationnelle).

new horizon velocity.png


source

a+

[invite8f36bda1]

D'accord alors comment fait t-on pour sortir du systeme solaire ? on doit orbiter a chaque fois qu'on approche un corps puis sortir de l'orbite en ayant gagner de la vitesse? comment on se deplace ?

[Amanuensis]

D'accord alors comment fait t-on pour sortir du systeme solaire ?

En arrivant à obtenir une orbite hyperbolique par rapport au Soleil, ce qui est présenté sous la forme "dépasser la vitesse de libération". La vitesse de libération (par rapport au Soleil) dépend de la distance du point concerné au Soleil.

Par exemple elle est de l'ordre de 42 km/s vers la Terre, ce qui a le bon goût d'être proche de 30 km/s (la vitesse héliocentrique de la Terre) plus la vitesse de libération terrestre près de la surface (11 km/s), ce qui fait qu'il n'est pas très difficile de lancer une sonde en hyperbolique solaire (1) ; c'est faisable avec une techno guère plus performante que celle qui permet d'échapper à l'influence de la Terre.

(1) Je décris là à peu près le cas de New Horizons ; sa vitesse "de tir" (relativement à la Terre et proche de la Terre) a dépassé 16 km/s, un record, ce qui aurait donné "dans le vecteur terrestre" 46 km/s en vitesse solaire, au-delà de la vitesse de libération solaire. C'est le seul vaisseau pour le moment à avoir été tiré directement en hyperbolique solaire, mais cela montre que c'est possible ! D'autres vaisseaux sont passés en hyperbolique solaire par appoint obtenu par effet de fronde sur une planète.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
http://fr.wikipedia.org/wiki/Assista...avitationnelle
http://fr.wikipedia.org/wiki/Onde_gravitationnelle
Peut on comparer l'assistance gravitatinnelle avec l'onde gravitationnelle?
cordialement,
Zefram

[Deedee81]

Salut,

Peut on comparer l'assistance gravitatinnelle avec l'onde gravitationnelle?
cordialement,

Non, ce n'est pas du tout lié.

[invite80fcb52e]

Peut on comparer l'assistance gravitatinnelle avec l'onde gravitationnelle?

Si ce n'est le mot "gravitationnelle" il n'y a aucun rapport...

[Zefram Cochrane]

Ce serait plutôt que les deux concernent un déplacement relatif de la source du champ de gravitation.
Zefram

[invite655b9112]

Bonjour,

Je suis totalement ignorant dans ce domaine, et la remarque de Amanuensis (post 4) me laisse perplexe. Vous parlez de référence (soleil, terre) quand on parle de vitesse, donc si je comprend bien, quand on parle de vitesse d'une voiture/train/escargot, on prend la terre comme référence. On ne peut donc pas comparer la vitesse d'une voiture à celle d'une sonde dans l'espace ? Je suis dans la plus grande confusion
Merci de vos lumière !

A+

[invite231234]

Si on peut comparer à condition d'utiliser le même temps coordonné !

[Gilgamesh]

Bonjour,

Je suis totalement ignorant dans ce domaine, et la remarque de Amanuensis (post 4) me laisse perplexe. Vous parlez de référence (soleil, terre) quand on parle de vitesse, donc si je comprend bien, quand on parle de vitesse d'une voiture/train/escargot, on prend la terre comme référence. On ne peut donc pas comparer la vitesse d'une voiture à celle d'une sonde dans l'espace ? Je suis dans la plus grande confusion
Merci de vos lumière !

A+

"Le mouvement est comme rien"
Galilée in "Dialogue sur les deux grands systèmes du monde"


La notion de vitesse n'a strictement aucune signification détachée de la notion de référentiel.

Sur Terre le référentiel intuitif est le sol : il ne te viendrais pas à l'idée de dire que la vitesse de ta voiture c'est celle du compteur "+/- 30 km/s" selon qu'elle va dans le même sens que la Terre sur son orbite ou dans le sens inverse (sachant qu'il faudrait intégrer en outre la vitesse de révolution de la Terre sur elle même, qui varie avec la latitude...).

Mais en astronautique il y a plusieurs référentiels tout aussi intuitifs les uns que les autres (dont deux principaux : géocentrique, héliocentrique) et il faut bien préciser duquel on parle.

a+

[Deedee81]

Je suis totalement ignorant dans ce domaine, et la remarque de Amanuensis (post 4) me laisse perplexe. Vous parlez de référence (soleil, terre) quand on parle de vitesse, donc si je comprend bien, quand on parle de vitesse d'une voiture/train/escargot, on prend la terre comme référence. On ne peut donc pas comparer la vitesse d'une voiture à celle d'une sonde dans l'espace ? Je suis dans la plus grande confusion

On peut toujours mesurer la vitesse par rapport à la terre (bien que dans certains cas ce ne soit guère pertinent, quand on a une sonde qui tourne autour du soleil, ce n'est pas vraiment la vitesse par rapport à la terre qui est utile, sauf peut-être pour les communications ?).

Tu ajoutes la vitesse de la terre (sur son orbite) aux valeurs données plus haut, ça te donne une borne maximale (une petite centaine de km/s si je ne me trompe).

[invite655b9112]

Re-Bonjour,

OK, merci pour les explications !! J'y vois plus clair.

A+

[Gilgamesh]

Un petit complément sur la question, pour voir les choses... en grand !

http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3408871

[invitee6f0086a]

Et si nous faisions partir de l’orbite terrestre, un engin équipé d’immenses voiles solaires.

L’idée étant de se servir des vents solaires comme catapulte. Quelle vitesse un tel vaisseau pourrait-il atteindre ? avant que les vents solaires ne deviennent négligeables.

Et pourquoi ne pas faire coïncider le départ, avec une grosse éruption solaire ?

Bon ! après, on reste sur la lancé !

[invitee6f0086a]

A fin d’avoir un maximum de temps de catapulte solaire, on pourrait peut-être donner le top départ très proche du soleil.

[invitee6f0086a]

Et avec un effet de fronde autour du soleil !

[inviteb890a5ee]

Bonsoir Daniel100,

Pauvre Kepler qui doit se retourner dans sa tombe !

Comme dit plus haut par Gilgamesh le mouvement rectiligne uniforme n'existe pas dans l'Univers. Rien ne continue sur sa lancée malheureusement. Hors perturbations, toutes les trajectoires sont des coniques (Ellipse, parabole, hyperbole) dont la vitesse diminue au fur et à mesure de l'éloignement par rapport au corps attracteur (ici, le Soleil).

Il est très difficile de s'échapper du Systeme Solaire. La comete de Halley passe au perihélie à plus de 54Km/s (vitesse héliocentrique). Ce n'est pas pour autant qu'elle peut s'échapper du systeme solaire. Pourtant, à cette distance du Soleil il lui suffirait d'un petit km/ s supplémentaire pour atteindre la vitesse d'évasion et s'échapper définitivement de l'attraction du Soleil .... mais avec une vitesse héliocentrique quasi nulle. Point de fronde gravitationnelle autour du Soleil, la comète revient bien tous les 76 ans !

Pour s'évader du systeme solaire avec une vitesse héliocentrique quasi nulle il faut avoir une vitesse héliocentrique de 67 km/s au niveau de l'orbite de Mercure, de 42km/s au niveau de l'orbite de la Terre (à 1 UA du Soleil) , et de moins de 8km/s seulement au niveau de l'orbite de Neptune. La dure loi de la gravitation !

[invitee6f0086a]

Bonsoir Daniel100,

...Il est très difficile de s'échapper du Systeme Solaire.

Bonsoir,

A confirmer, mais je crois que les sondes voyager ont quitté notre système solaire.

[Amanuensis]

A confirmer, mais je crois que les sondes voyager ont quitté notre système solaire.

Correct, ainsi que les Pioneer. Et New Horizons est sur une trajectoire d'échappement.

Si je lis bien, l'humanité à mis huit objets artificiels sur des trajectoires d'échappement du Système Solaire pour le moment : les deux Pioneer, les deux Voyager, New Horizons et trois troisièmes étages.

Comme j'ai essayé d'expliquer plus tôt, donner, départ surface terrestre, une vitesse de plus de 42 km/s relativement au Soleil n'est guère plus difficile que de lancer une sonde vers d'autres planètes, parce que 30 + 11 n'est pas très loin de 42.

[inviteb890a5ee]

Bonjour,

Un rappel sur les vitesses cosmiques, vitesses géocentriques par rapport à la terre donc :
- 1ere vitesse cosmique : 8km/s permet de rester en orbite circulaire sans retomber sur Terre
- 2eme vitesse cosmique : 11 Km/s permet de s’echapper de l’attraction terrestre et de tourner autour du Soleil.
- 3eme vitesse cosmique : 16 km/s , permet de s’echapper de l’attraction Terrestre et Solaire avec une vitesse héliocentrique quasi nulle.

Nous n’avons toujours aucun lanceur capable d’envoyer directement une sonde à 100 UA du Soleil avec une vitesse héliocentrique de 15km/s, il s’en faut de beaucoup. L’assistance gravitationnelle est encore nécessaire pour obtenir de telles performances. C’est en cela que sortir du système solaire est difficile.

A 100 UA du Soleil, les sondes Voyager sont encore largement sous influence gravitationnelle du Soleil. De nombreuses cometes ou des corps comme Sedna, 10 à 100 fois plus eloignées du Soleil , sont encore en orbite autour du Soleil. La limite de l’influence gravitationnelle du Soleil va jusqu’au nuage de Oort à 100 000 UA (1 al = 63 000 UA) . Les sondes Voyager sortiront definitivement de l’influence gravitationnelle du Soleil dans plusieurs dizaines de milliers d’années.

[Amanuensis]

La limite de l’influence gravitationnelle du Soleil

Personnellement, je ne vois pas grand sens à cette expression, et c'est pour cela que je préfère l'expression (qu'on trouve ailleurs) de trajectoire d'échappement.

Nous n’avons toujours aucun lanceur capable d’envoyer directement une sonde à 100 UA du Soleil avec une vitesse héliocentrique de 15km/s, il s’en faut de beaucoup.

Bien d'accord.

C’est en cela que sortir du système solaire est difficile.

C'est un problème de mots. C'est pour cela que je disais plus tôt dans la discussion que c'est la vitesse par rapport à là où on veut aller qui compte.

"Sortir du système" n'impose pas de durée minimale, suffit d'être sur une trajectoire d'échappement. Si on impose une vitesse moyenne de 15 km/s d'ici à Alpha Centauri, c'est totalement autre chose.

[inviteb890a5ee]

Bonsoir,

La notion de sphere d’influence gravitationnelle est pourtant utilisée en mecanique spatiale pour découper un voyage interplanétaires en plusieurs phases élémentaires ( méthode des coniques juxtaposées), par exemple :
- Phase de départ : Sphere d’influence gravitationnelle de la Terre, trajectoire hyperbolique.
- Phase de voyage interplanétaire : Orbite elliptique héliocentrique,
- Phase d’arrivée : sphere d’influence gravitationnelle de la planète d’arrivée, trajectoire hyperbolique d'arrivée (fronde gravitationnelle ....)

On y associe la notion de ’vitesse à l’infini’ qui définit les conditions d’entrée ou de sortie (Vitesse ..) aux limites des sphères d’influences.

Voir les cours de mécanique spatiale de Robert Guiziou par exemple.

[Geb]

Bonsoir,

Est-ce qu'on est autorisé à utiliser l'assistance gravitationnelle ? Parce que les réponses ne seront pas du tout les mêmes. La sonde Helios 2 détenant le record de 253000 km/h en a fait largement l'usage.

La réponse à cette question dépend de la technologie utilisée : propulsion chimique, nucléothermique ou nucléoélectrique. Avec la technologie actuelle, le meilleur choix reste la propulsion nucléothermique, bien que ces moteurs ne soient plus développées à l'heure actuelle pour des raisons politiques.

Le propulseur nucléothermique Pewee (500 MWth), développé dans le cadre du programme NERVA avait une impulsion spécifique record de 825 secondes. Plus tard, le moteur (1100 MWth) développé à partir du moteur précédent Kiwi-B, a atteint une impulsion spécifique de 760 secondes, pour une poussée de 245 kN. Le moteur NERVA NRX/XE de base (1500 MWth), essayé à partir de 1964, a atteint la poussée nominale de 334 kN, et une grappe de 3 de ces moteurs devait propulser un vaisseau habité vers Mars (d'abord type Apollo 8) pour 1982 et une mission habitée se posant à la surface de Mars en 1986.

Donc je pense qu'il faudrait travailler sur l'équation de Tsiolkovski avec les performances du moteur NERVA NRX/XE :

Puissance : 1500 MWth
Poussée : 334 kN
Impulsion spécifique : 825 s
Poids : 6803 kg

Imaginons que notre vaisseau pèse 400 tonnes (le poids de la Station Spatiale Internationale). Si on retire l'équivalent de 10% de cette masse (40 tonnes) qui serait la structure du vaisseau et 7 tonnes pour notre propulseur NERVA, il reste 353 tonnes de carburant (de l'hydrogène liquide).

Une impulsion spécifique de 825 secondes équivaut à une vitesse d'éjection de d'environ 8100 m/s.

On a tous les facteurs de l'équation de Tsiolkovski :

rapport masse initiale sur masse finale mi/mf = 400/47 = 8,5
vitesse d'éjection ve = 8100

Avec notre technologie actuelle, l'incrément de vitesse maximal est de 17,334 km/s. En supposant une vitesse initiale de 7,9 km/s (la vitesse de satellisation), cela implique une vitesse maximale de 25,2 km/s.

Cordialement.

[Amanuensis]

Est-ce qu'on est autorisé à utiliser l'assistance gravitationnelle ? Parce que les réponses ne seront pas du tout les mêmes. La sonde Helios 2 détenant le record de 253000 km/h en a fait largement l'usage.

Elle va vite parce qu'elle s'approche du Soleil.

Je ne trouve pas de site décrivant l'usage d'assistances ?

[Il me semblait qu'elle avait juste été lancée "contre le vecteur Terre", ce qui lui donne une orbite à petit périhélie (et donc grande vitesse au passage du périhélie).]