De quoi est composé le milieu interstellaire ?

[Olivzzz]

Bonsoir à tous,

Dans ce post (https://forums.futura-sciences.com/a...le-cercle.html) il est question, accessoirement au sujet principal, de voyages à des vitesses relativistes et de la meilleure forme pour un vaisseau à ces vitesses là. En le lisant j'ai voulu faire le calcul pour déterminer l'intensité des chocs avec les particules composant le milieu interstellaire entre notre système solaire et une quelconque exoplanète proche, pour une vitesse de 0.5 c. Je me suis dit, "commençons par le plus compliqué : le calcul de l'énergie cinétique à des vitesses relativistes. Une fois que je saurai calculer ça, il ne restera qu'à trouver la composition du milieu intersidéral".

Sauf que la partie calcul est bien plus facile que la partie milieu interstellaire. Wikipedia donne des tas d'infos en tous genres à ce sujet, mais tantôt c'est des atomes et tantôt des poussières, et je n'ai pas trouvé de manière claire dans quel type de milieu intersidéral nous nous trouvons. Aussi je me permets de demander si une bonne âme arrive à m'indiquer de quoi (type de particules, poussières etc et leur densité) est fait le vide entre étoiles dans un rayon de 15-20 années-lumières autour de nous. En étant bien conscient qu'on a pas (encore) pu aller prélever des échantillons pour en être certain.

D'avance merci
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[Deedee81]

Salut,

Il faut sans doute distinguer le milieu au sein d'un système solaire, entre les étoiles mais au sein de la galaxie (avec présence ou pas de nuage interstellaire, ceux pouvant être riches ou pas en poussières), entre les galaxies,....

Si Gilgamesh passe par là, je parie qu'il aura pleins de données précises

[Gilgamesh]

Il faut chercher avec le mot clé "Local Interstellar Cloud". Il s'agit du milieu interstellaire dans lequel baigne le système solaire.

Température : 6500 K

Densités (en cm^-3) :
Hydrogène neutre (HI) ~ 0.24
Hydrogène ionisé (HII) ~0.1
Hélium ~ 0.03
Eléments lourd ("métaux") ~ 0.003

Ratio de masse gaz sur poussière ~ 125
masse des grains de poussière ~10^-17 kg

source :
The Local Interstellar Cloud: Abundances, Physical Properties, and Gas-to-Dust Mass Ratio
Composition, Structure, and Size Distribution of Dust in the Local Interstellar Cloud

[Olivzzz]

Merci pour vos réponses!
À priori le milieu interstellaire est, en valeurs moyennes, trop ténu pour présenter un sérieux problème à un voyage à 0.5 c, par contre lors d'un voyage de plusieurs années à cette vitesse, un astronef risque tout de même de rencontrer des poussières un poil plus grosses, Wikipedia anglais parle de masses pouvant aller jusqu'à 10^-4 kg (100 mg) dans les poussières à l'intérieur du système solaire. Une telle particule qui se serait échappée dans le milieu interstellaire (je suppose que cela arrive à l'occasion) serait - si je me suis pas planté dans mon calcul - un risque réel : L'énergie cinétique de ce grain de poussière serait de mc^2 (facteur de lorenz-1) = 0.0001 x 300'000'000^2 x (1.155 - 1) = 1.4 terajoules, c'est à dire environ 1/40 de l'énergie développée par la bombe d'Hiroshim. Aie. Faut un bon bouclier

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Aie. Faut un bon bouclier

De plus, la grande vitesse augmente la probabilité de rencontrer un obstacle (on couvre plus de terrain qu'en allant lentement, les motards ont plus d'accidents que les escargots).

En plus, impossible de manœuvrer efficacement.
Avec l'ISS, on la déplace de temps en temps pour éviter de trop grosses collisions.
Mais si on se déplace à cinq cent millions de km/h, le temps de détecter l'obstacle et de manœuvrer..... trop tard, bang

J'aime bien ton questionnement car je trouve que souvent on affabule un peu trop sur les voyages interstellaires en laissant de côté deux des problèmes majeurs : l'énergie nécessaire pour accélérer et ralentir et ce problème des obstacles.

[Olivzzz]

Alors pour les escargots et les motards je m'avancerais pas trop, c'est juste qu'un choc frontal entre 2 escargots c'est moins spectaculaire

Plus sérieusement, c'est vrai que on voit rarement les voyages à 0.5c évoqués avec beaucoup de réalisme, d'un autre côté une histoire de SF interstellaire RÉALISTE ça serait drôlement ch.... L'aspect de l'énergie nécessaire m'interpelle : quand on voit l'énergie cinétique d'un gros grain de poussière, qu'est-ce que ça doit être pour un vaisseau spatial ! Tiens, je me lance, avec un scénario qui ne me semble pas totalement tiré par les cheveux.

Masse du vaisseau : 400 tonnes (comme l'ISS, histoire d'avoir une base de comparaison).
Vitesse : 0.5 c, comme précédemment.
Énergie cinétique = énergie nécessaire pour propulser le vaisseau à cette vitesse (à ces allures-là faut juste oublier la fronde gravitationnelle... et je suppose un rendement de 100%, on pourra corriger si on veut à la fin) = mc^2 x (1.155-1) = 5,6 x 10^21 joules ou 5,6 milliards de térajoules (sauf erreur). Cela correspond à 1,5 millions de terawatt heure (TWh).
Pour comparaison, la production nucléaire en France en 2018 était de 392 TWh. Il faut donc environs 4'000 x l'énergie produite annuellement par le parc nucléaire français pour accélérer le vaisseau, et la même chose pour l'arrêter.
Mettons qu'on se donne 6 mois pour la phase accélération et pareil pour le freinage (ça donne une accélération d'environs 1g), le flux énergétique nécessaire pour la propulsion sera donc de 4'000 x 2 = 8'000 fois celui généré par le parc nucléaire français. Plus les pertes de rendement.

Bref, on n'y est pas encore

[Deedee81]

Salut,

une histoire de SF interstellaire RÉALISTE ça serait drôlement ch....

Ah oui, en effet
Mais plus haut ce n'est même pas de ça que je parlais. Je parlais plutôt de discussion dans des forums, de la vulgarisation.
Peut-être un syndrome du yakafokon. On se focalise sur un truc et on oublie que dans le monde réel il y a pleins d'autres obstacles.

8000 fois le parc nucléaire, pas mal. Moi j'avais calculé en taille de réservoir de carburant. Ca donnait des engins de taille monstrueuse pour une minuscule charge utile.
Hé ! C'est peut-être bêtement ça la solution du paradoxe de Fermi

[invite44510b00]

Hé ! C'est peut-être bêtement ça la solution du paradoxe de Fermi

L'éventuelle impossibilité du voyage interstellaire fait partie depuis le début la liste des solutions possibles.

[Deedee81]

L'éventuelle impossibilité du voyage interstellaire fait partie depuis le début la liste des solutions possibles.

Je plaisantais à moitié. Mais ici je ne pointe pas le voyage interstellaire comme étant impossible mais juste intrinsèquement trop difficile/couteux pour permettre à une civilisation d'essaimer vers les étoiles voisines. Ceci dit, là, je suis dans la SF pure

[yves95210]

Salut,

Je plaisantais à moitié. Mais ici je ne pointe pas le voyage interstellaire comme étant impossible mais juste intrinsèquement trop difficile/couteux pour permettre à une civilisation d'essaimer vers les étoiles voisines. Ceci dit, là, je suis dans la SF pure

Pour rester dans la SF réaliste, il est quand-même probable que, sauf "nouvelle physique" (et laquelle?!), les éventuels voyages interstellaire ne puissent pas se faire à plus que 1% de la vitesse de la lumière, et que la seule source d'énergie utilisable pour permettre d'atteindre cette vitesse pour des charges utiles de plusieurs centaines de tonnes soit le nucléaire.

Pour donner un point de comparaison, les plus gros réacteurs navals ont actuellement une puissance de quelques centaines de MW, et peuvent donc produire quelques TWh par an, avec une autonomie de plusieurs années. Quand (si ?) la fusion nucléaire contrôlée sera au point (au 22e siècle ?) et s'il est possible de concevoir des réacteurs suffisamment compacts pour être embarqués dans des vaisseaux spatiaux, on pourra peut-être faire mieux d'un ordre de grandeur.

Sauf erreur de ma part, il faudra alors quelques dizaines d'années pour amener une masse de quelques centaines de tonnes jusqu'à une vitesse de l'ordre de 0,01 c, et autant pour la ralentir avant son arrivée à destination... Mais ces quelques dizaines d'années ne sont pas rédhibitoires par rapport à la durée d'une voyage interstellaire à 0,01 c, qui sert de plusieurs centaines d'années. Bref, à part des idées de type arche générationnelle ou (pour faire de la SF moins réaliste) en congelant les passagers, l'humanité n'est pas près d'aller visiter les étoiles, même les plus proches...

Bref, la SF réaliste, c'est rarement très gai

(mais au moins ça minimise le problème des collisions dans le milieu interstellaire )

[Deedee81]

Bref, la SF réaliste, c'est rarement très gai

C'est sûr que dans les trucs comme Star machin (trek, wars, gate, au choix) on ne s’embarrasse pas pour prendre des libertés avec le réalisme.
Parfois même avoué (dans la série Star Gate, dès le début les scénaristes ont dit qu'ils faisaient "somme si" tous les habitants des planètes parlaient l'anglais. Un "communicateur" universel à la Star Trek étant trop irréaliste et la nécessité de traduire des langues est "trop compliqué" et ne convient que pour des films, comme SG le premier du nom, ou comme dans une série d'épisodes comme avec les Ounas).

Aaaaaah si ça pouvait être aussi simple quand on conçoit quelque chose dans le mode réel :
- "t'as oublié le système de refroidissement"
- "Non, non, c'est juste que ça ne chauffe pas. C'est plus facile"

[yves95210]

C'est sûr que dans les trucs comme Star machin (trek, wars, gate, au choix) on ne s’embarrasse pas pour prendre des libertés avec le réalisme.

Bon, après, il y a quand-même de quoi faire de la bonne SF en restant réaliste.

Tiens, d'ailleurs, comme de nombreuses discussions sur le forum finissent par dériver vers de la SF, pourquoi ne pas créer une rubrique dédiée, où il serait possible d'échanger sur le sujet (de manière scientifique bien sûr ) sans polluer les autres fils ?
(bien sûr il y a d'autres sites pour ça, mais les débats n'y sont en général pas centrés sur la cohérence scientifique des romans ou des films de SF, ou seulement superficiellement faute d'intervenants qualifiés)

[Deedee81]

Bon, après, il y a quand-même de quoi faire de la bonne SF en restant réaliste.

Oui, ça s'appelle un documentaire Non, je plaisante là, tu as tout à fait raison. Nombre de séries/films ont des scientifiques dans l'équipe pour les conseiller.

Tiens, d'ailleurs, comme de nombreuses discussions sur le forum finissent par dériver vers de la SF, pourquoi ne pas créer une rubrique dédiée, où il serait possible d'échanger sur le sujet (de manière scientifique bien sûr ) sans polluer les autres fils ?
(bien sûr il y a d'autres sites pour ça, mais les débats n'y sont en général pas centrés sur la cohérence scientifique des romans ou des films de SF, ou seulement superficiellement faute d'intervenants qualifiés)

Le forum ludique peut s'y prêter quelque peu, tant qu'on ne dérive pas trop dans le nawak (ce qui arrive partout, qu'on parle de SF ou pas )

[Gilgamesh]

Configuration du trajet d'une arche de 20 Gt sur 10 années lumière. Le cylindre au centre représente le volume habitable (10 km x 10 km). La corolle à l'arrière est la surface motrice. Le cône tronqué à l'avant est le fluide éjecté (de l'eau, sous forme de glace).

A1 : phase à vitesse d'éjection constante
A2: phase à vitesse d'éjection variable (u = -v)
B : phase balistique, moteurs éteints
A3 : phase de freinage à vitesse d'éjection constante.

Puissance constante des phases A1,2,3 : 10¹⁶ W

L'énergie est fournie par des réactions de fusion aneutronique (p+bore-11, lithium)

[yves95210]

Puissance constante des phases A1,2,3 : 10¹⁶ W

L'énergie est fournie par des réactions de fusion aneutronique (p+bore-11, lithium)

Le jour où on maîtrisera cette technologie, on aura résolu le problème de l'énergie sur notre planète (et tout ce qui en découle).
Dans ces conditions, pas sûr qu'on trouve beaucoup de candidats pour s'embarquer pour un voyage de plusieurs siècles (même endormis) vers une destination incertaine...

[Gilgamesh]

Le jour où on maîtrisera cette technologie, on aura résolu le problème de l'énergie sur notre planète (et tout ce qui en découle).
Dans ces conditions, pas sûr qu'on trouve beaucoup de candidats pour s'embarquer pour un voyage de plusieurs siècles (même endormis) vers une destination incertaine...

Non, en effet. Maintenant on n'a pas besoin de plus de 10 000 personnes pour peupler l'Arche. Cela représente un millionième de l'humanité, et je pense raisonnable d'espérer qu'au moins une personne sur un million soit tenté par le but grandiose de rendre la vie et le phénomène humain immortel en les diffusant dans la Galaxie.

[yves95210]

Non, en effet. Maintenant on n'a pas besoin de plus de 10 000 personnes pour peupler l'Arche. Cela représente un millionième de l'humanité, et je pense raisonnable d'espérer qu'au moins une personne sur un million soit tenté par le but grandiose de rendre la vie et le phénomène humain immortel en les diffusant dans la Galaxie.

Je suis peut-être pessimiste, mais sur le plan de la stabilité psychologique (et sociologique) j'ai plutôt tendance à me méfier des gens qui sont motivés par des buts grandioses.
Surtout une fois que le groupe se trouve confronté aux dures réalités de la vie tout d'abord dans un environnement fermé puis sur une nouvelle planète dont l'environnement n'aura sans-doute pas grand'chose à voir avec celui de sa planète d'origine, avec toutes les difficultés d'adaptation que cela causera Ne serait-ce que parce que la biologie - si elle existe - de cette nouvelle planète ne sera pas forcément compatible avec la nôtre ; et si elle n'existe pas, les conditions ne seront probablement pas favorables non plus au développement d'un écosystème de type terrestre (et si tu ajoutes un projet de terraformation plus ou moins lourde au projet d'arche, il y a du pain sur la planche).

(mais bon on ne va pas ouvrir un débat sur cette question ici, c'est hors-sujet)

Quand à rendre la vie immortelle (ou la vie "sentiente" si c'est ce que tu entends par le "phénomène humain") en la diffusant dans la galaxie, à moins de supposer qu'elle n'existe que sur Terre c'est déjà fait, non ? Quitte à rêver ou à faire un peu de SF, comme motivation, j'aimerais mieux entendre parler de la découverte d'autres formes de vie et d'intelligence.

[Gilgamesh]

Tu as raison, on est HS sur ce fil, mais si tu veux bien en ouvrir un sur le sujet, je serais ravis de répondre à tes remarques.

[yves95210]

Tu as raison, on est HS sur ce fil, mais si tu veux bien en ouvrir un sur le sujet, je serais ravis de répondre à tes remarques.

Je ne sais pas trop s'il y a une section du forum appropriée pour ça (ou plutôt, je suis sûr du contraire)...

[Gilgamesh]

Tu peux l'ouvrir en Astronautique.

[yves95210]

Bonjour,

Tu peux l'ouvrir en Astronautique.

C'est pas si simple. En fait il y a trois sujets en un, et dans trois domaines différents, dont seul le premier est l'astronautique :

Sur les aspects techniques (basés sur les connaissances scientifiques actuelles même si la technologie est encore loin d'être disponible), je pense que tu avais fait le tour de la question dans les fils ouverts au sujet de ton Arche (dont je n'ai parcouru que quelques pages, il y a bien longtemps). Et je te fais confiance pour les calculs : ton projet, même s'il ne sera techniquement réalisable que dans un avenir plus ou moins lointain (en siècles), m'avait l'air mûrement réfléchi. Avant d'ouvrir une nouvelle discussion sur le sujet, il faudrait déjà que je lise tout ce que tu as écrit (ainsi que les éléments apportés par d'autres intervenants) pour voir si j'ai de nouvelles questions.
Mais, honnêtement, à part en tant que lecteur de SF je suis plus intéressé par des projets potentiellement réalisables dans un avenir plus proche, même s'ils se limitent d'une part à l'exploration approfondie du système solaire (avec éventuellement l'installation de bases permanentes s'il y a une bonne raison pour ça), d'autre part à l'envoi de sondes vers les étoiles et exoplanètes les plus proches, à des vitesses suffisantes pour espérer en recevoir les données en quelques décennies. Là on parle de quelques 0,1 c, et ça rejoint l'exemple dont parlait Olivzzz, en divisant éventuellement la masse et donc la puissance et l'énergie nécessaires par 100 ou par 1000 (sans oublier qu'il faut avoir assez de "combustible" pour ralentir la sonde avant qu'elle arrive à destination); donc à part les risques liés au milieu interstellaire (mais les niveaux de risque de collision ainsi que de risque d'irradiation acceptables sont certainement plus grands pour une sonde automatisée que pour un vaisseau habité), l'idée n'est pas déraisonnable avec les technologies disponibles aujourd'hui (fission nucléaire) ou probablement dans quelques décennies (fusion).

Au sujet de l'arche (et de la suite !), en supposantc'est plus sur les aspects psycho / sociologiques (voire économiques et politiques) que j'ai des doutes. Mais il me semble que le forum Furura ne se prête pas à ce type de discussion.

Et (pour en revenir à la science et à la technologie), reste le problème de la terraformation, vu qu'il est très peu probable de trouver dans un rayon de quelques dizaines d'années-lumière une planète habitable telle quelle par des humains (*).
Je suppose qu'il faudra déjà envoyer un paquet de sondes pour explorer les centaines d'exoplanètes potentiellement propices, afin d'en sélectionner une dont l'environnement ne sera pas trop défavorable. Ensuite, avec la quantité d'énergie que tu penses pouvoir produire, à condition d'emporter une masse suffisante de "combustible" non seulement pour le voyage mais aussi pour les millénaires (?) nécessaires à la terraformation (et/ou d'en trouver sur place), je suppose que rien n'est impossible...
Mais je ne souhaite pas ouvrir une discussion sur ce sujet, encore (beaucoup) trop SF à mon avis pour un forum comme celui-ci (il n'y a qu'à voir les délires qu'ont déjà entraînés ce type de discussions sur le forum).

(*) et si on en trouve , avec une atmosphère à peu près respirable, c'est forcément parce que la vie y sera déjà présente, sous une forme plus ou moins développée. Mais dans le cas où il existe des formes de vie développées (même non "sentientes") - ce qu'on ne saura peut-être pas avant d'aller voir sur place -, que fait-on ?

[Pio2001]

Masse du vaisseau : 400 tonnes (comme l'ISS, histoire d'avoir une base de comparaison).
[...]
Mettons qu'on se donne 6 mois pour la phase accélération et pareil pour le freinage (ça donne une accélération d'environs 1g), le flux énergétique nécessaire pour la propulsion sera donc de 4'000 x 2 = 8'000 fois celui généré par le parc nucléaire français. Plus les pertes de rendement.

Il ya un truc bizarre avec ces ordres de grandeurs. 400 tonnes, c'est de l'ordre d'un train de marchandises. Et une locomotive consomme de l'ordre de 10 MW maximum.
Alors certes, accélérer à 1 g est totalement hors de portée d'une locomotive... mais d'un ou deux ordres de grandeur, pas plus.

Il y a quelque chose qui cloche... par "flux énergétique", tu veux bien dire "puissance" ?