carburant de moteur fusée?

[invite2d16ad19]

je sais que les fusées et la navette spatiale américaine utilise comme "carburant" de l'hydrogène et de l'oxygène et quand les deux sont projetés ensemble en contact ils s'enflamment et procurent ainsi la poussée permettant le décollage!Mais maintenir l'hydrogène liquide revient cher et demande beaucoup de précaution pour les manipulations.
j'aimerais savoir comment sont obtenues les deux matières à l'état liquide ?
Et aussi si il existe un procédé pour les séparés à partir de l'eau nature directement dans les réservoirs?

J'espère trouver la réponse sur ce forum malgré mes nombreuses recherches!
merci d'avance pour vos réponses!!
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[invite9ed017d7]

D'après moi, par électrolyse de l'eau, à la borne positive se dégage de l'hydrogène et à la négative, de l'oxygène ( si mes souvenirs sont bons) . Et pour les stocker à l'état liquide, il suffit de les compresser non?

[invite808e5302]

Pour la fabrication de l'hydrogène et de l'oxygène liquide, je ne peux pas te dire le procédé. Tout ce que je peux te dire, c'est que ces carburants ne sont pas aussi cher que ce que l'on pense. dans un article de presse paru fin 1988, le litre d'oxygène liquide coutaît 0,07 $. Par contre, les garder à la température où ils restent liquide, ce n'est pas aussi bon marché. L'oxygène liquide doit rester à -183° et l'hydrogène à -270°. Pour les garder, il faut isoler les réservoirs au maximum. par exemple pour la navette, c'est une mousse vaporisée de plusieurs cm d'épaisseur. C'est d'ailleurs elle qui est la cause de la désintégration de la navette Columbia. Il ne s'agit en aucun cas de compression des carburants dans les réservoirs... Ils sont comme l'eau est dans une bouteille. Sauf que la bouteille pour ces carburants, elle empêche la chaleur externe de venir bouillir les bouillir et le froid de venir former de la glace sur le lanceur. Expliquer comment c'est fabriquer, essaie de voir sur le site d'Air liquide... on sait jamais

[invite9ed017d7]

ah, désolé alors je n'ai dit que des bêtises mille escuses :/

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite073b00ab]

et l'hydrogene est produit a partir de gaz naturel il me semble.
l'utilisation de l'eau n'est pas vraiment recommandé car cela reviens tres cher !

[adrien]

il parrait que le moteur Vulcain d'Ariane V est refroidie 3H avant le décollage pour éviter la condensation de l'air quand le carburant et le comburant arrivent dans la chambre de combustion.

adien 8255

@++

[invite2d16ad19]

vos réponses m'ont beaucoup éclairci mais elles m'intriguent sur le fait qu'il doit bien exister d'autres sources d'énergie comme par exemple le nucléaire mais je sais qu'il ne doit être utiliser que hors de l'atmosphère.
Alors existe-t-il un moyen pour confiner les radiations nuisibles et ne laissés s'échapper que l'énergie permettant le décollage ?

[mtheory]

vos réponses m'ont beaucoup éclairci mais elles m'intriguent sur le fait qu'il doit bien exister d'autres sources d'énergie comme par exemple le nucléaire mais je sais qu'il ne doit être utiliser que hors de l'atmosphère.
Alors existe-t-il un moyen pour confiner les radiations nuisibles et ne laissés s'échapper que l'énergie permettant le décollage ?

Salut metatrope2004,je crois que c'est pas trop le problème ,les moteurs de Nerva et du missile Pluto n'étaient pas vraiment polluant.
Le vrai problème est, me semble t-il, qu'une fusée interplanétaire à propulsion nucléaire conséquente devrait posséder une grosse pile atomique.
Si elle explose dans l'atmosphère ou retombe sur Terre tu vois le big problème?

[invitea0046ad4]

Effectivement, pour des raisons de sécurité, on ne fera jamais décoller un vaisseau propulsé par un moteur nucléo-thermique dans l'atmosphère.
Pour ce qui est des vols interplanétaires, les développements portent sur un concept très différent où le générateur nucléaire sert à produire de l'électricité pour une propulsion ionique ou plasmique. Dans ce cas, le vaisseau ne peut pas décoller directement de la terre (il doit être assemblé en orbite ou placé sur orbite par une propulsion classique).

J'ai quand même encore vu un rapport de la NASA présentant un concept d'avion propulsé par un réacteur nucléo-thermique, qui parait viable techniquement, mais je ne vois pas bien comment celà pourrait aboutir.

Pour ce qui est de la production d'oxygène et d'hydrogène, celà m'étonnerait quand même que la production industrielle se fasse par électrolyse. Plutôt par liquéfaction de l'air au moyen d'un cycle thermodynamique. Mais bon, à confirmer.

[mtheory]

Salut metatrope2004,je crois que c'est pas trop le problème ,les moteurs de Nerva et du missile Pluto n'étaient pas vraiment polluant.
Le vrai problème est, me semble t-il, qu'une fusée interplanétaire à propulsion nucléaire conséquente devrait posséder une grosse pile atomique.
Si elle explose dans l'atmosphère ou retombe sur Terre tu vois le big problème?

Voici le site sur le projet Nerva

http://www.aemann.pwp.blueyonder.co....rva/nerva.html

[adrien]

c'est quoi une pile nucléaire?

[mtheory]

c'est quoi une pile nucléaire?

La même chose qu'un réacteur nucléaire.

[invite2d16ad19]

la seule solution donc c'est de trouver un moyen pour mieux controler la fission ou la fusion pour ainsi en cas de surchauffe ça n'explose pas.pour la fusion ce serait simple grace au confinement d'un champ magnétique puissant pais pour la fission y aurait il un moyen d'annihiler les isotopes radioactifs?une solution miracle ou une expérience concrète? quelqu'un? un avis?

[invite073b00ab]

pourais-t-on utiliser une energie de type laser pour propulser les fusée dans les premieres minutes du vol. un laser au sol chauffe un gaz sortant de la tuyere, le gaz est porté a haute temperature ce qui propulse la fusée ? est-ce possible ? ou l'atmosphere gene pour la propagation du laser ?

[mtheory]

Ceci devrait plaire à tout le monde:
http://members.nova.org/~sol/station/interpla.htm

[invitea0046ad4]

La même chose qu'un réacteur nucléaire.

Plus ou moins.
L'expression "pile nucléaire" est en fait un abus de langage.
Les sondes actuelles (non solaires !) utilisent un générateur radio-isotopique dans lequel l'électricité est produite par un effet thermo-électrique.
Ca n'a rien à voir avec la production d'électricité dans les centrales nucléaires (qui utilisent des convertisseurs dynamiques).
Enfin, pour l'instant, parce qu'on va s'en rapprocher avec les nouveaux générateurs nucléaires spatiaux qui seront utilisés pour la propulsion électrique, et qui utilisent eux aussi une conversion dynamique.

pourais-t-on utiliser une energie de type laser pour propulser les fusée dans les premieres minutes du vol. un laser au sol chauffe un gaz sortant de la tuyere, le gaz est porté a haute temperature ce qui propulse la fusée ? est-ce possible ? ou l'atmosphere gene pour la propagation du laser ?

Tout à fait !
Ce concept a bien été étudié par la NASA. La poussée est produite par une onde de détonation (LSD=laser supported detonation), et on peut atteindre en théorie des températures de l'ordre 1E6 K. L'étude est allée jusqu'à la construction d'un prototype.


Les principales voies explorées actuellement utilisant l'énergie nucléaire sont des systèmes à propulsion électrique : effet Hall pour les sondes automatiques, propulsion MPD (magnétoplasmodynamique) pour les vols habités, avec de nombreuses variantes, mais toujours basées sur l'accélération d'ions par un champ électrique ou magnétique.
La mission JIMO (Jupiter Icy Moon Orbiter), par exemple, sera basée sur un tel système, et éventuellement une sonde à destination de pluton si le projet est maintenu.

Le moteur nucléo-thermique reste aussi une option dans certaines configurations : bien que son Isp soit plus faible que celle de la propulsion MPD, ce type de moteur reste intéressant pour la phase d'éjection depuis une orbite planétaire (capacité de fournir une poussée importante pendant un temps limité).
Mais le principal intérêt de ce moteur aurait été de permettre le décollage depuis une surface planétaire, ce que ne permettent pas les propulsions électriques.
On s'intéresse aussi aux configurations bimodales, dans lesquelles le générateur nucléaire peut alimenter une propulsion thermique pendant une phase du voyage, et une propulsion électrique pendant une autre,mais ce système est assez complexe.

En résumé :
- antimatière, fusion : de la SF pour encore longtemps. Ca sert surtout à faire des belles images et à réveiller de temps en temps l'intérêt du public pour l'exploration spatiale
- nucléothermique : technologie validée et viable. Le problème est surtout politique et psychologique.
- nucléaire électrique : très court terme, systèmes quasiment opérationnels pour les niveaux de puissance requis pour les sondes automatiques

[invite2d16ad19]

tout le monde connait les train "flottant" sur des rails magnétiques et la Terre possède un champ magnétiques donc serait ce un rêve que de voir d'immenses vaisseaux "flotter" dans les airs et décoller vers des destinations inconnues?
plus sérieusement quels sont les problèmes de puissances et techniques qui nous empêche d'accomplir de tels engins?

merci d'avance!!

[mtheory]

Plus ou moins.
L'expression "pile nucléaire" est en fait un abus de langage.
Les sondes actuelles (non solaires !) utilisent un générateur radio-isotopique dans lequel l'électricité est produite par un effet thermo-électrique.

Non, je faisais référence au moteur du projet Nerva,on a bien un réacteur nucléaire(pile) dans lequel on fait passer de l'hydrogène,celle-ci se dilate et est éjectée avec une poussée et un rendement supérieur aux fusées chimiques.

[invitea0046ad4]

Non, je faisais référence au moteur du projet Nerva,on a bien un réacteur nucléaire(pile) dans lequel on fait passer de l'hydrogène,celle-ci se dilate et est éjectée avec une poussée et un rendement supérieur aux fusées chimiques.

Oui, oui. C'est bien la définition du moteur nucléo-thermique, par opposition au nucléaire électrique alimentant une propulsion ionique ou plasmique.

[invitea0046ad4]

Je n'avais pas le temps de détailler ma précédente réponse, sur le nucléaire spatial. Voici.
Je précise un peu ce qu'on entend par "rendement" d'un système de propulsion.
Dans tous les cas, il s'agit d'éjecter de la matière emportant le maximum de quantité de mouvement.
On peut éjecter beaucoup de matière à faible vitesse, ce que font les moteurs chimiques et nucléo-thermique, ou peu de matière à grande vitesse, ce que fait la propulsion électrique.
Il est difficile de définir un "rendement" avec des technos aussi différentes.

On compare l'efficacité relative des propulsions en utilisant une grandeur nommée "impulsion spécifique", Isp, qui est reliée, en première approximation, à la vitesse d'éjection (grosso-modo, Ve = g.Isp, g=9,8m/s²).
Propulsion chimique : Isp maxi = 400 s environ
Nucléo-thermique, type Nerva : 900 s à 1000 s
Les propulsions électriques permettent d'atteindre des Isp comprises entre 1000 s et 10000 s (on a atteint 17000 s en laboratoire).
Par exemple, la techno actuelle de propulsion par effet Hall, telle qu'utilisée sur Smart 1, produit une Isp de l'ordre de 1600 s.
Dans tous les cas, la propulsion électrique permet de produire plus de poussée pour une masse donnée de "carburant" que la propulsion nucléo-thermique. Dit autrement, pour produire le même Delta(V) final, il faut éjecter moins de masse qu'avec la propulsion nucléo-thermique, qui est elle-même plus efficace que la propulsion chimique.
L'Isp des propulsions électriques est surtout limitée par la puissance électrique disponible.
L'Isp du moteur nucléo-thermique est limitée par la température
L'Isp des propulsions chimiques est limitée par l'enthalpie de la réaction, avant même de l'être par la température.

Le bon paramètre n'est donc pas un "rendement", au sens "efficacité de conversion d'énergie", ni la poussée instantanée, mais ll'impulsion spécifique qui mesure le Delta(V) que l'on peut obtenir avec une masse donnée.

Concernant la terminologie, le terme "pile atomique" est un peu désuet.
Il fait référence au premier générateur nucléaire construit par Fermi, qui était constitué d'un empilement d'éléments.
Dans le cas de la propulsion, j'évite également le terme "réacteur nucléaire" car il y a risque de confusion entre la génération d'énergie et le système de propulsion proprement dit.
Les choses se passent à peu près au même endroit dans un moteur nucléo-thermique, mais les deux sous-systèmes sont bien découplés et indépendants dans le cas de la propulsion électrique (qui peut aussi bien être alimentée par des panneaux solaires).
Je préfère parler de "générateur nucléaire" plutôt que de "réacteur nucléaire", en réservant le mot "réacteur" au dispositif qui produit effectivement la poussée, par action-réaction.

[mtheory]

On compare l'efficacité relative des propulsions en utilisant une grandeur nommée "impulsion spécifique", Isp, qui est reliée, en première approximation, à la vitesse d'éjection (grosso-modo, Ve = g.Isp, g=9,8m/s²).
Propulsion chimique : Isp maxi = 400 s environ
Nucléo-thermique, type Nerva : 900 s à 1000 s
Les propulsions électriques permettent d'atteindre des Isp comprises entre 1000 s et 10000 s (on a atteint 17000 s en laboratoire).
Par exemple, la techno actuelle de propulsion par effet Hall, telle qu'utilisée sur Smart 1, produit une Isp de l'ordre de 1600 s.
.

Ok merci pour ces précisions!
J'avais en tête,tu l'auras deviné, la formule de Tsiolkovski (l'orthographe exacte?) qui aboutit aux résultats que tu cites.
Etant adolescent j'avais lu un livre où l'on discutait du moteur à photons,ceux ci étaient produits par annihilation d'anti-matière ou de paire de monopoles magnétiques.
On pourrait atteindre 10% de la vitesse de la lumière avec 90% de charge utile!

[invite748c5881]

Bonjour,

Merci d'abord pour ce sujet très interessant.
Je me demandais s'il serait judicieux de faire des sondes uniquement avec des moteurs ioniques...
Ce que j'ai compris (je crois) c'est que les moteurs ioniques permettent une petite poussée mais qui dure très longtemps et que cela allège la quantité de carburant nécessaire.

Par contre, qu'est ce qui se passe si la sonde doit faire face à un danger imprévu ? A priori, avec un moteur ionique, y a interet à anticiper vachement longtemps...

Le mieux ne serait pas d'avoir des moteurs mixte non ?

LittleBrain

[invitea0046ad4]

Rep MTheory :

Une étude de la NASA estime que la propulsion photonique par annihilation proton-antiproton serait "rentable" à partir d'un coût de production de 10M$ par milligrame.
D'où quelques études et recherche de principe pour produire de l'anti-matière en quantités "industrielles" (des milligrammes !).
Le coût de production actuel par collision est estimé à 1E11$ (soit 10000 fois plus).
On a pensé à produire les anti-particules par matérialisation de l'énergie d'un faisceau laser très intense, ce qui réduit déjà ce coût d'un facteur 100...
J'ai vu aussi un article utilisant un effet tunnel au voisinage d'une barrière de potentiel suffisamment raide.
Il y a donc bien quelques personnes qui travaillent sur la production d'anti-matière.


Rep LittleBrain :

On connait le système solaire suffisamment pour calculer précisément la trajectoire des sondes.
Reste la possibilité de collision avec des météorites et des objets trop petits pour être référencés, mais dans ce cas, avec des vitesses relatives de plusieurs km/s, il n'y a pas grand chose à faire, quel que soit le système de propulsion : si l'objet est important, il est référencé et on a calculé la trajectoire pour en passer à distance respectable. S'il est petit, la sonde le "voit" au dernier moment, à quelques kilomètres, et se trouve dessus en quelques secondes.
Apparemment, on préfère courir ce risque (quand même très faible), plutôt qu'alourdir la sonde au détriment de la charge utile.

Par contre, un système hybride est tout à fait pertinent pour les vols habités : la NASA a étudié un tel concept dans lequel le générateur nucléaire peut aussi bien alimenter un moteur nucléo-thermique qu'une propulsion électrique MPD.
Intérêt : le moteur nucléo-thermique est allumé afin de fournir une poussée importante au départ de l'orbite terrestre (phase d'éjection) et le moteur MPD prend le relais ensuite. Celà permet en particulier de limiter le temps que les astronautes passeraient dans les ceintures de radiations qui entourent la terre, dans le cas d'un départ depuis une orbite basse.


A+

[invite1ad31a8f]

Est ce qu'une sonde avec un moteur ionique ne pourrai pas etre utilisé comme navette pour le transfert de l'orbite basse à une orbite plus haute? ca comsomerai moins de carburant.

D'ailleurs la technologie russe des moteurs ionique est je crois au point (que l'europe pourrai acheter), puisque ça fait longtemps (depuis les années 70) qu'ils y travaille.

[invite2d16ad19]

pourrais tu expliquer les avances que les russes ont?
et es tu sûr que les russes partagerais cette technologie avec nous?

[invite1ad31a8f]

Les russes utilise ce type de propulsion comme moteur de manoeuvre depuis pas mal de temps, pour certains satellites de télécoms russes, on emploie des moteurs à effet hall pour le contrôle nord-sud et des moteurs chimique pour le contrôle d'altitude, qui réclame plus de poussée.

voir :
http://www.cyberquebec.ca/_layout/?u...nik/nonchi.htm

pour ce qui est du partage: il vaut mieux parler d'achat.

[invitea0046ad4]

Le moteur à effet Hall a été développé en Union Soviétique au début des années 1970. Dans le même temps, les américains avaient pratiquement abandonné ce concept, n'ayant jamais réussi à le mettre au point.
Ils ont par contre mis au point le moteur ionique à grille.

L'Europe (particulièrement la France) et la NASA ont récupéré la technologie russe (rachat de brevet) au début des années 1990, et la NASA travaille actuellement activement à augmenter la puissance de moteur.
La sonde Deep Space 1 lancé en 1998 était équipée d'un moteur ionique à grille, la sonde Smart 1 fonctionne avec un moteur Hall (PPS 1350).
Le moteur Hall est en théorie supérieur au moteur ioniqueà grille pour les raisons suivantes : la poussée par unité de surface du moteur à grille est limitée par la charge d'espace (les ions expulsés sont bien séparés du courant d'électrons, et ont donc tendance à se repousser) alors que le plasma du moteur Hall reste quasiment neutre globalement.
Il s'ensuit que la densité de poussée d'un moteur Hall est 10 fois supérieure à celle d'un moteur ionique, ce qui permet de ffaire un moteur plus compact, moins lourd, et globalement beaucoup plus efficace. Le processus d'ionisation fait que la consommation électrique est également moins élevée.

La technologie du moteur Hall est donc plus prometteuseque celle du moteur à grille, et la NASA teste actuellement un moteur Hall de 50 kW (le PPS1350 a une puissance de 1.35 kW).

[invite2d16ad19]

quels sont les moteurs d'engins spatiaux qui 1°ont le plus de puissance;2°produisent la vitesse la plus elevé;3° qui pourraient être envisagés pour des missions interplanétaire(mars?)?
j'ai vu un article ou des chercheurs ont mis au point un moteur utilisant de l'américium242 et pourrait raccourcir le voyage vers mars en 15 jours (mais tuyères pas encore assez resistante pour la chaleur)
bref si vous avez des infos c'est ici qu'il faut venir en causer!!!lol
en tout cas merci à tous pour vos réponses!

[invitea0046ad4]

Salut

En cherchant un peu sur Internet, on trouve toute sorte de réponses à ces questions, qui ne sont pas toujours très objectives : chaque centre de recherche a intérêt à montrer les avantages de son concept et à ne pas trop insister sur les problèmes.
Voir par exemple :
http://www.wordiq.com/definition/Spacecraft_propulsion

Je tente donc une petite synthèse.
Tout d'abord, la meilleure solution dépend de la mission envisagée : une propulsion adaptée à un terre-lune n'est pas nécessairement adéquate pour terre-mars.
Les paramètres qui peuvent entrer en ligne de compte sont (liste non exhaustive) :
- L'impulsion spécifique, mesurée en s, qui est liée à l'intégrale de la poussée qui peut être produite pour une masse de propulsif donnée,
et qui détermine donc la quantité de carburant emportée, au détriment de la charge utile
- La poussée maximum instantanée, mesurée en N
- La masse propulseur+source d'énergie
- Le rendement énergétique, critères permettant de comparer les différentes propulsions électriques
- La fiabilité et la durée de vie des composants
- Et évidemment, la disponibilité effective : certains dispositifs n'existent que sur le papier et resteront longtemps de la SF, alors que d'autres sont en phase finale de développement ou on déjà volé. On considérera ici uniquement ceux-là.
Pour un vol habité terre-mars, les meilleurs candidats seraient :
- moteur nucléothermique (type Nerva)
- moteur magnétoplasmadynamique (MPD)
- solution bimodale : nucléothermique + MPD
- peut-être le moteur Hall, si on arrive à augmenter sa puissance jusqu'à qq centaines de kW, et en les assemblant

On peut en particulier exclure le moteur ionique à grille, qui est par ailleurs bien adapté aux sondes interplanétaires, mais qui nécessiterait une surface bien trop importante.

Le moteur nucléo-thermique est décrit sur le site donné plus haut par mtheory. Je ne reviens donc pas dessus.
Comme les propulsions chimiques classiques, ce moteur permet de fournir une poussée très importante, pendant un temps limité, ce qui est appréciable pour les phases d'éjection/injection et les manoeuvres.

Moteur MPD :
Voici une description :
http://fluid.ippt.gov.pl/sbarral/mpd.html
Voir aussi :
http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT2000/5...0lapointe.html
Mot clé de recherche "magnetoplasmadynamic thruster", "MPD thruster"
Ce moteur fournit une poussée beaucoup plus faible, mais prolongée.
Le problème de limitation de durée de vie des électrodes est lié aux progrès de la recherche sur les matériaux, et n'est pas considéré comme insurmontable. La NASA teste actuellement des moteurs MPD de plusieurs MW. A titre indicatif, il faut dimensionner une puissance de 5 à 10MWe pour un trajet terre-mars en quelques mois.

Moteur Hall :
Voir
http://fluid.ippt.gov.pl/sbarral/hall.html
Il y a également quelques pistes qui devraient permettre d'augmenter significativement la puissance du moteur Hall... une fois qu'on aura vraiment compris son fonctionnement (un problème de physique des plasmas qui résiste aux théoriciens depuis 40 ans : le calcul de la mobilité des électrons du courant Hall, qui détermine le taux d'ionisation, et donc la poussée produite).

Il y a d'autres solutions qui sembleraient viables, mais dont le développement est encore trop embryonnaire (comme la propulsion VASIMR).
J'ai bien aussi entendu parler de ce moteur à Americium 242, mais j'ai l'impression qu'il s'agit là aussi d'un concept papier.

Mon impression est que le problème du moteur nucléo-thermique est surtout politique, ce qui est en fait assez injuste : une propulsion électrique de type MPD ou Hall nécessitera de toute façon un générateur nucléaire de plusieurs MWe qu'il faudra bien lancer en orbite, au grand dam des écologistes.

Mais le moteur n'est qu'un composant parmi d'autres. Il faut penser à tous les sous-systèmes qui vont avec, et qui sont différents d'un concept à l'autre : générateur nucléaire, convertisseur, radiateurs, bouclier anti-radiation, distribution de l'énergie, etc...
Même si le générateur nucléaire ne pèsent q'une dizaine de t et le moteur lui-même quelques t, on arrive à un vaisseau d'au moins 200t.

Il règne certaine effervescence depuis une dizaine d'année dans la recherche sur les systèmes de propulsions spatiaux, dûe à la convergence de certaines technologies (aboutissement de recherches assez anciennes), à la récupération des technos développées en URSS (qui a "relancée" la propulsion électrique), à des considérations budgétaires (la propulsion électrique est perçue comme moins couteuse), et politiques.
On peut noter que la collaboration entre la NASA et un réseau d'universités américaines, ainsi que les moyens engagés, sont assez impressionnants, et qu'on ne trouve rien de tel en Europe, où les efforts sont plus dispersés.
Et les sondes interplanétaires américaines prévues pour les 10 prochaines années sont à propulsion électrique : orbiteur JIMO vers Jupiter, orbiteur vers Neptune, peut-être Kuiper-Express vers Pluton.

Voilà pour un panorama très rapide.

[invite2d16ad19]

impressionnant;grace à ta synthèse je vais pouvoir chercher convenablement et enrichir ma culture(faible pour le moment)astronautique
merci beaucoup!!!!