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Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser



  1. #1
    EspritTordu

    Question Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser


    ------

    Bonjour,

    Voilà une question quant à l'utilisation d'un laser terrestre ou embarqué en orbite : Pourquoi n'est-ce donc pas une solution concrète aujourd'hui?

    Ne pourrait-on pas utiliser un laser terrestre ou spatial, dirigé vers une sonde de manière à compenser la décroissance de la lumière solaire sur les panneaux photovoltaïques et ainsi maintenir la puissance électrique pour les propulseurs ioniques?

    Serait-ce dû à la distance colossale : le faisceau depuis la Terre à un diamètre moyen de quelque millimètres et à plusieurs kilomètres, celui-ci s'agrandit à plusieurs mètres (Ca un nom, mais impossible de remettre la main dessus...)?
    Qu'en serait-il pour la distance Terre-Mars de 400 millions km : quel serait le diamètre des panneaux solaires de la sonde pour capter toute l'énergie du faisceau?


    Merci d'avance.

    -----

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  3. #2
    EspritTordu

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    La solution de compenser la décroissance de la lumière solaire n'est-elle pas bonne?
    Est-ce impossible de pointer un laser sur des distances aussi longues que celles qui séparent les planètes?

  4. #3
    f6bes

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    Bjr esprit...
    Premier point:Pour commencer la "puissance" va décroitre comme le carré de la distance.On va en perdre pas mal !!
    Deuxiéme point: le faisceau s'élargit de plus en plus avec la distance.La puissance se "dilue" dans toute la surface du faisceau.Ex: tu as 100 w dans un m2, dans 10 m2 tu n'AURAIS plus que 10 w/m2 (j'ai fait abstraction des pertes du à la distance , pertes qui viennent se rajouter suivant le carré etc...).
    A des millions de kms tu vas avoir une "surface" ENORME du faisceau.Par contre la surface de "captation" (satellites ou autres) reste IDENTIQUE quel que soit l'éloignement (qq m2 tout au plus).
    Donc sur une "tache" de x km2 tu n'interceptes que qq m2 du faisceau. Tout le reste est perdu .Ca fait pas bézef !!
    Cordialement

  5. #4
    Europa73

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    Salut esprit pas si tordu que ça !!!!

    Je n'y connait rien aux lasers cependant, j'ai une info pour toi posté par le bon vieux Gilgamesh :

    Oui le laser arrose une zone de 10 à 14 km de diamètre sur la Lune. Seule une infime partie est réflechie par le miroir visé (qui fait p'tète qq dizaines de cm²), et de ces photons réflechis, seule une infime partie revient vers le téléscope.
    Quand le rayon part du plateaux de Calern, il parait assez fin, selon mon estimation hasardeuse entre 0,50 cm et 1,50 m de diamètre max.
    Alors en +- 300.000 km et 1 sec plus tards, on se retrouve avec un diamètre de 10-14 km !!!!!

    Ceci dit, il existe peut être d'autres systèmes plus performants.

    Cordialement,
    Europa.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    EspritTordu

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    Premier point:Pour commencer la "puissance" va décroitre comme le carré de la distance.On va en perdre pas mal !!
    On parle bien d'un laser, n'est-ce pas? Seule la divergence (j'ai retrouvé le nom sur internet) contraint le rayon à avoir une surface élargie à des kilomètres, non? Dans ce là, j'ai lu que les lasers avait aujourd'hui une divergence de quelques mrad donnant un résultat, si je ne me trompe pas, effectivement de plusieurs dizaines de kilomètre pour 1 ua( 150 millions de km ;rien pour ainsi dire dans l'space interplanétaire )

  8. #6
    f6bes

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    Bjr esprit...
    Efffectivement qq dizaine de kms ce n'est pas grand chose vis à vis de 1 ua. Rapport grossier: 0.0001
    Mais ta CIBLE sera de qq m2 DANS une surface "laser" de
    "plusieurs dizaines de kilométre".Rapport grossier:disons 10 dizaines de km/1 metre =0.000 01 C'est encore moins que "pas grand chose".
    Cordialement

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  10. #7
    EspritTordu

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    Il y a confusion : je voulais dire que dans mon optique d'utiliser un laser comme alimentation des panneaux solaires d'une sonde à propulsion ionique sensée au minimum aller aux premières planètes comme Mars ou Venus qui sont à quelques ua, avoir déjà un élargissement du rayon laser de quelques kilomètres pour 1 ua, alors à quoi peut-on s'attendre alors pour une distance de 5ua...

    Je voulais revenir sur votre premier point f6bes que je ne comprends pas très bien...

  11. #8
    arogno

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    Après de longues recherche sur le web, j'ai trouvé çà:

    Le diamètre d'un faisceau laser en fonction de la distance est donné par la formule approchée :
    phi(d) = (4 * lambda * d ) / (pi * phi0 )

    avec :
    phi(d) : diamètre du rayon à une distance d
    phi0 : diamètre du rayon en sortie du laser.
    lambda : longueur d'onde du rayon
    d : distance

    Par exemple, pour un laser à argon : lambda est environ égal à 488 nm.
    Pour phi0 = 2 cm, d = 300 0000 km, on a phi(d) = 9.32 km

    (Pour avoir 99% de la puissance totale du rayon, multiplier par 1.5 )
    En partant de la terre on doit aussi avoir une divergence dû à l'athmosphère.

    Maintenant si on veut réduire cette valeur, il faudrait utiliser une plus petite longueur d'onde. Laser à rayon X ?

    Salut.

  12. #9
    f6bes

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    Bjr espritor...
    Lorsque tu envoies une onde dans l'espace sa "puissance" s'affaiblit au fur et à mesure de l'éloignement de la source qui l'a produite.
    Ex: tu as par exemple 100 w de "puissance" à 100 m de ta source.Si tu doubles cette distance (200m), l'atténuation varie comme le carré de la distance (2 au carré=4).Donc ta puissance est divisée par 4 lorsque tu es 2 fois plus loin, soit 100/4=25 w et ainsi de suite....
    Cela s'appelle l'affaiblissement.
    Heureusement que cela existe, car si toute la "puissance" était conservée quelle que soit la distance, nous serions rotis par le soleil.Imagine le rayonnement (ondes) du soleil qui ne s'affaiblit pas sur tout le parcours entre lui et nous !!!
    Cordialement

  13. #10
    EspritTordu

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    C'est bizarre d'avoir le diamètre en fonction de la longueur d'onde dans le vide, non?

    Oui, mais la puissance du soleil est diffusée sphériquement, cela n'explique-t-il pas l'affaiblissement au carré de sa lumière?

  14. #11
    f6bes

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    Citation Envoyé par EspritTordu Voir le message

    Oui, mais la puissance du soleil est diffusée sphériquement, cela n'explique-t-il pas l'affaiblissement au carré de sa lumière?
    Bsr espri tor..
    Peu importe que cela soit diffusé "sphériquement", tout ce qui s'éloigne s'affaiblit .
    Si tu prends le "cone" de soleil qui arrive sur terre il est autant affaibli que le "cone" qui passe à coté de la Terre.
    Tu peux effectivement CONCENTRE au départ une énergie dans une direction donnée, mais elle s'affaiblira tout au long du trajet.
    Tu multiplieras ta puissance par 10, 100 ou autre au départ du fait de la CONCENTRATION, mais les pertes de trajet seront toujours là .
    Cordialement
    Dernière modification par f6bes ; 20/01/2007 à 16h03.

  15. #12
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    Citation Envoyé par f6bes Voir le message
    Bjr espritor...
    Lorsque tu envoies une onde dans l'espace sa "puissance" s'affaiblit au fur et à mesure de l'éloignement de la source qui l'a produite.
    Ex: tu as par exemple 100 w de "puissance" à 100 m de ta source.Si tu doubles cette distance (200m), l'atténuation varie comme le carré de la distance (2 au carré=4).Donc ta puissance est divisée par 4 lorsque tu es 2 fois plus loin, soit 100/4=25 w et ainsi de suite....
    Cela s'appelle l'affaiblissement.
    Heureusement que cela existe, car si toute la "puissance" était conservée quelle que soit la distance, nous serions rotis par le soleil.Imagine le rayonnement (ondes) du soleil qui ne s'affaiblit pas sur tout le parcours entre lui et nous !!!
    Cordialement
    Attention, tu commets une confusion là. La puissance lumineuse est en 1/d² parce qu'elle se répartie sur ue coquille sphérique de plus en plus vaste, mais la puissance totale est bien sur conservée.

    Dans le cas du laser, on réduit fortement la divergence. Elle est en 1/d² aussi mais si la voile solaire est assez vaste pour capter l'ensemble du faisceau y'a pas d'affaiblissement. Evidemment ça n'a qu'un temps.

    La formule a été donné par arogno.

    : longueur d'onde
    : rayon du faisceau
    : distance


    en m


    Quand la surface de la voile ne capte qu'une fraction du faisceau, l'éclairement au centre (laser bien colimaté) vaut :

    en Watt/m2

    avec P la puissance laser émise.

    Un récepteur de surface A va collecter :

    (en Watt)

    Et la poussée occasionnée est de 6,7N/GW


    Y'a pu qu'a prendre sa calculette....


    a+
    Dernière modification par Gilgamesh ; 20/01/2007 à 17h01.

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  17. #13
    SPH

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    vous oubliez aussi 3 parametres :

    1> le lazer est "affaiblit" et meme "devié" par tout ce qu'il rencontre entre sa source (la surface de la terre) et sa cible (un truc dans l'espace) : poussieres, avions, oiseaux, nuages, insectes...

    2> il faut une extraordinaire précision pour viser la cible et ce, sur une longue periode

    3> le temps d'exposition pour obtenir un resultat interessant ! (1 semaine d'expo ? 1 mois ? des annees ??)

  18. #14
    arogno

    Post Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    En réponse à SPH
    1> le lazer est "affaibli"...
    2> extraordinaire précision
    3> temps d'exposition
    1) On pourrait émettre à partir de l'espace ou de la lune. 2) On pourrait envisager un autre faisceau laser à basse puissance uniquement pour assurer le guidage. Avec confirmation de la part du vaisseau de la bonne transmission.
    3) Celà dépend de la puissance du faisceau et de sa fonction:
    - propulser une voile solaire,
    - ou augmenter le rayonnement lumineux sur des cellules photos électriques,
    - ou chauffer un réservoir qui accumulerait une énergie thermique.

    Salut.

  19. #15
    Europa73

    Re : Propulsion spatial avec l'entremise d'un laser

    Bonjour.

    Merci de vous rendre sur cet autre post, car certaines des réponses à vos questions y sont déjà :

    http://forums.futura-sciences.com/po...68.html#954768

    Cordialement,
    Europa.

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