Entrée dans l'atmosphere et bouclier magnetique

[invitea4b4a777]

Bonjour,

Voilà, ce week-end, j'ai eu une illumination concernant les problèmes de rentrée dans l'atmosphere. J'ai fais une recherche sur le forum sur ce sujet, mais j'ai rien trouvé.

Actuellement, quant un engin spatiale doit rentrée dans une atmosphere, il doit etre equipé d'un bouclier thermique constitué de plaque de ceramiques. Si ces plaques sont mal placée ou endommagée, on a le meme type de problème que Columbia a rencontré lors de son dernier voyage.

Je me suis demandé s'il ne serais pas possible de placé les engins spatiaux dans une sorte d'enceinte magnetique, un peu comme on le fais avec l'hydrogene dans un tokamak. Au dela de l'aspect energie, je me demandait si il etait theoriquement possible "d'ecarté" l'air de l'atmosphere avec une sorte de bulle magnetique avec au centre le vaisseau spatiale. L'avantage etant qu'un champs magnetique n'as pas trop de problème avec la temperature (pas de limite).

J'ai quelques questions a ce propos. Mes premieres reflexion m'ont amené a me posé les questions suivante :
Est-ce que l'air est polarisé, de maniere general ????
Est-ce qu'un champs magnetique stable peut polarisé l'air environnant juste a cause de sa présence ????

Puis je me suis souvenu que l'air qui frotte sur la coque est en fait ionisé (polarisé), donc canalisable dans un champs magnetique. Mais l'air est ionisé parce qu'il entre en contact avec la coque. Donc est-il possible, theoriquement, de placé un champs magnetique devant la coque sans interrompre l'ionisation de l'air. Parce que si je place un champs magnetique, l'air ne peut pas s'ionisé au contact de la coque. En plus l'air non ionisé va passé au travers, puis s'echauffé contre la coque et se ionisé a ce moment la. Mais vu que l'air a deja traversé le champs magnetique, il est plus très utile comme protection contre la temperature. Ce qui m'amene a posé les questions suivantes :

Est-il possible de placé un champs magnetique qui serais juste devant les derniers atome de la coque, mais juste avant les premiers atome d'air ionsié ???
Est-il possible de magnetisé la coque elle meme afin que l'ionisation de l'air soit possible, sans que l'air ne touche reelement la coque (il "surf" sur le champs magnetique de la coque) ???

Enfin bref, mon idée serais en fait d'equipé les vaisseaux spatiaux d'un champs magnetique, afin de leur permettre de penetré l'atmosphere sans se soucié de la temperature et de l'angle de rentré (donc de la temperature), avec bien sur un vrai angle de rentrée (pas un anlge de ricochet sur l'atmosphere). Mais est-ce theoriquement possible, la est le problème pour le moment.
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[invite88ef51f0]

Salut,
Je ne saurais pas répondre à toutes tes questions, mais je voudrais quand même te signaler quelque chose : si tu élimines tous les frottements avec l'atmosphère, ton vaisseau n'est plus freiné, ce qui pose certains problèmes légèrement plus graves que la température au moment de l'arrivée au sol !

[invite808e5302]

Tous les vaisseaux spatiaux ne possèdent pas nécessairement un bouclier thermique du même genre que celui de la navette. En effet, les vaisseaux Mercury, Gemini, Apollo et même les russes je pense (Vostok, Soyuz) sans oublier Shenzhou utilisent une autre méthode. Le freinage atmosphérique cause un échauffement. Cet échauffement est évacué par un bouclier qui s'évapore au fur et à mesure de la rentrée. La chaleur est du même coup évacuée. Le dernier coup de frein est provoqué par les parachutes et, pour ce qui concerne Soyouz un petit allumage des moteurs juste avant de toucher le sol. Cette méthode a un inconvénient. Le bouclier ne peut être utilisé qu'une seule fois. Pour celà que la navette n'a pas une telle protection. Je suppose aussi que si un tel bouclier est posé sur une navette, au fur et à mesure de la descente, le profil aérodynamique change et la trajectoire devient surement plus aléatoire... pas idéal pour un engin comme la navette. C'est beaucoup plus pratique sur un vaisseau comme Soyouz.

[invitea4b4a777]

Salut,
Je ne saurais pas répondre à toutes tes questions, mais je voudrais quand même te signaler quelque chose : si tu élimines tous les frottements avec l'atmosphère, ton vaisseau n'est plus freiné, ce qui pose certains problèmes légèrement plus graves que la température au moment de l'arrivée au sol !

Je suis d'accord, mais en imaginant (je dit bien IMAGINANT) que mon idée est possible, l'air va frotté contre le champs magnetique, donc normalement ca devrais freiner.

Bon je viens de voir un autre problème, relatif au magnetisme. Ma reflexion :

Maintenant, pour savoir si c'est possible, il faut savoir si le generateur d'un champs magnetique se deplace ou reagit quant "j'appui" sur le champs generé, ou il est totalement insensible ??? Disons que ma petite experience avec des aimants permanent me fais dire que mon idée est impossible en l'etat, parce que quant je deplace de la limaille de fer (qui représente l'air dans mon exemple) manuellement (donc depuis l'exterieur du systeme), l'aimant lui ne reagit pas (il reste a sa place).

Par contre, si j'approche un aimant dont la polarité est la meme, les 2 aimant se repousse.

Donc en fais, il faut un generateur de champs (pour faire office de bouclier, qu'on pourrais représenté par l'un des 2 aimants permanent) et un aimant surpuissant dont la polarité est la meme que celle du "bouclier" et solidaire du vaisseau (le second aimant permanent), pour obligé le vaisseau a resté au centre de la bulle, par effet de repulsion. Et comme le "champs magnetique bouclier" est une sphere, le seul lieu stable par repulsion est le centre de la sphere. Comme ca la bulle freine (par transfert d'energie entre masse, en l'occurence l'air), maintient le vaisseau-aimant au centre (par repulsion) et donc permet la decelaration. Mais si on ne met pas d'aimant solidaire avec le vaisseau, le vaisseau va passé "au travers" du champs, sans freiné.

Bon, je precise que c'est une idée et que je ne maitrise pas forcement tout les aspects des champs magnetiques. Mais il me semble qu'en utilisant le principe de repulsion entre aimant, ca devrais marché.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea4b4a777]

En effet, les vaisseaux Mercury, Gemini, Apollo et même les russes je pense (Vostok, Soyuz) sans oublier Shenzhou utilisent une autre méthode.

Il me semble que meme si la methode n'est pas la meme, les problèmes sont les memes. Je me souvient d'une mission Mercury ou Gemini ou ils avaient du laissé les retrofusée parce qu'ils ne connaissaiant pas l'etat du bouclier suite a un problème survenu en orbite, il me semble. Et voulant augmenté les chances de rentrée, il ont laissé les retrofusée faire office de bouclier puisque il ne pouvais pas garantir l'intergrité structurel du bouclier lui meme.

Bon, il me semble que le bouclier lui meme n'etais pas atteint, mais ils n'ont pas osez prendre le risque (je les comprend).

Ceci dit, mon idée reste valable, ca permettrait de ne pas installer un bouclier, qu'il soit "consommable" ou permanent. Et ca eviterais les risques de combustion, meme en présence d'un bouclier, si l'angle d'entrée est trop "plongeant" (je sais plus le terme mathematique pour cet angle). Par contre, ca n'evite pas l'effet de ricochet si l'angle est trop plat.

En fait, un bouclier magnetique permettrais de ne plus se posé de question quant a la densité de l'atmosphere, du moment que sa densité est suffisante pour le freinage. Parce qu'un bouclier thermique n'as pas la meme "epaisseur" pour Mars ou la Terre, voir meme Titan, puisque chacune de ces atmospheres a sa propre densité, donc son propre paramètre d'elevation de temperature (plus rapide sur Terre que sur Mars, meme si l'elevation a lieu). L'avantage du bouclier magnetique, c'est qu'on a plus besoin de se posé de question quant a l'elevation de la temperature, puisque la temperature n'est plus un problème. Le seul paramètre qu'il reste a definir, c'est la densité de l'atmosphere en relation avec la deceleration attendue (la densité joue aussi sur la vitesse de deceleration. On decelere plus vite dans l'atmosphere terrestre que marsienne).

[SPH]

si tu élimines tous les frottements avec l'atmosphère, ton vaisseau n'est plus freiné

Et inversement, si tu augmente les frottements, tu ralentis le vaisseau; d'où le post que j'avais créé sur le parachute spatial. Ce que je ne comprend tjr pas, c'est que puisqu'il y a frottement, pourquoi ne pas d'hors et deja utiliser un simple parachute ?
Il y a les "ballons parachutes" qui se nomment BALLUTE : Mais meme la, je me demande pourquoi on ne l'a pas couplé a un parachute (le parachute rond que l'on connait etant cousu sur tout son perimetre au ballute !)
Car puisqu'il y a des molecules, autant s'en servire a 100% !!

[invite88ef51f0]

Mais si tu freines trop, tu vas avoir des températures et des forces considérables... Si tu essaye de rentrer dans l'atmosphère avec un parachute, le mieux que tu puisses espérer, c'est partir en torche...

[invite03f54461]

Salut

Ce que je ne comprend tjr pas, c'est que puisqu'il y a frottement, pourquoi ne pas d'hors et deja utiliser un simple parachute ?
Il y a les "ballons parachutes" qui se nomment BALLUTE : Mais meme la, je me demande pourquoi on ne l'a pas couplé a un parachute (le parachute rond que l'on connait etant cousu sur tout son perimetre au ballute !)

Si tu connais une matière pour ballon qui résiste à 2000°...

[invite39f1eea5]

Il est peut-être difficile de déployer correctement le parachute à une altitude aussi élevée: sauf erreur de ma part, c'est la résistance de l'air qui permet au parachute de s'ouvrir et de se maintenir correctement. Or s'il n'y a pas assez de molécules d'air pour le déployer correctement, il risque de se mettre en torche ou de s'accrocher autour du vaisseau, ou dans le meilleur des cas, de ne servir à rien.
En ce qui concerne le champs magnétique, c'est une bonne idée, mais peut-on le modeler pour pouvoir modifier sa portance ? Il me semble que sur le Soyuz (et les américains, sauf le Mercury), le pilotage se fait en modifiant l'orientation, donc la portance. Aujourd'hui, je vois mal qui accepterait de voler dans un vaisseau non piloté (comme le Vostok, qui était rond).
Mais c'est que mon avis ...

[invite03f54461]

Salut

Actuellement, quant un engin spatiale doit rentrée dans une atmosphere, il doit etre equipé d'un bouclier thermique constitué de plaque de ceramiques.

Je crois que c'est largement dépassé, et qu'il y a maintenant des matériaux qui permettent des faire des boucliers thermiques monoblocs de grandes dimensions. Les tuiles, ça date d'il y a plus de 15 ans.

Euh, polarisé et ionisé ne sont pas du tout synonymes.

[SPH]

Il est peut-être difficile de déployer correctement le parachute à une altitude aussi élevée: sauf erreur de ma part, c'est la résistance de l'air qui permet au parachute de s'ouvrir et de se maintenir correctement.

Tu ne fais pas erreur... sauf que l'idée d'un parachute en matiere non inflammable cousu au ballute ne peux QUE s'ouvrir lors du gonflage du ballute. C'est comme les petites piscines rondes gonflables pour les gosses. Quand tu gonfles les bord, la toile du fond ne peux que se tendre...
Enfin, je rajouterais quelque chose pour coincoin : a en croire ce que tu dis, plus tu freines, plus tu risques de prendre feu !!! Je te signale que c'est exactement le contraire dans la realité... Quand un parachutiste n'ouvres pas son parachute, ses joues vont jusqu'a remonter aux yeux tellement il y a de frottements. Mais quand le parachute est ouvert, fini les joues en guise de paupieres !!

[invitea4b4a777]

En ce qui concerne le champs magnétique, c'est une bonne idée, mais peut-on le modeler pour pouvoir modifier sa portance ? Il me semble que sur le Soyuz (et les américains, sauf le Mercury), le pilotage se fait en modifiant l'orientation, donc la portance. Aujourd'hui, je vois mal qui accepterait de voler dans un vaisseau non piloté (comme le Vostok, qui était rond).
Mais c'est que mon avis ...

Sans vouloir m'avancé, a part la navette qui a un semblant de portance dans l'atmosphere, et encore, elle a la portance d'un fer a repassé (elle as plus de vitesse verticale qu'horizontale, c'est la preuve d'une chute plus ou moins controlé, et non pas d'un vol plané) , les autres capsule sont tout sauf pilotable (dans l'atmosphere je parle).

C'est pas les russes dernierement qui ont "perdu" une capsule a 300km du point de chute prevu ????

Quant je regard la forme d'Appolo, je me demande vraiment ou il y a de la portance.

Donc je pense qu'il n'est pas necessaire d'avoir un champs magnetique modelable, puisque la seul chose qu'on attend de lui, c'est son role de bouclier.

Euh, polarisé et ionisé ne sont pas du tout synonymes.

Je suis d'accord, mais un gaz non ionisé ne sera jamais influencé par une quelconque polarité. Seul les gaz ionisé peuvent etre canalisé par des champs magnetique, qui eux sont polarisé. C'est pour ca que j'ai mis que c'etais synonyme, dans le contexte.

Mais le sujet n'est pas la dessus, il est sur l'utilisation d'un champs magnetique comme bouclier thermique. Si qqun pouvais apporté des precision sur ce qu'est capable un champs magnetique, ca sera sympa, en tout cas pour moi.

[invite39f1eea5]

Sans vouloir m'avancé, a part la navette qui a un semblant de portance dans l'atmosphere, et encore, elle a la portance d'un fer a repassé (elle as plus de vitesse verticale qu'horizontale, c'est la preuve d'une chute plus ou moins controlé, et non pas d'un vol plané) , les autres capsule sont tout sauf pilotable (dans l'atmosphere je parle).

C'est pas les russes dernierement qui ont "perdu" une capsule a 300km du point de chute prevu ????

Quant je regard la forme d'Appolo, je me demande vraiment ou il y a de la portance.

Donc je pense qu'il n'est pas necessaire d'avoir un champs magnetique modelable, puisque la seul chose qu'on attend de lui, c'est son role de bouclier.

Quand je dis "piloté", j'avoue que c'est un bien grand mot. Mais il me semble quand même que vu la forme tronconique d'Apollo et en phare de voiture pour Soyuz, en modifiant l'angle d'attaque du bouclier, on peut modifier la portance, et faire "glisser" le point d'arrivée du vaisseau. Mais c'est pas aussi précis qu'un avion de chasse. J'en suis sûr car il existe sur le Soyuz (qui est une merveille, à mon avis: 40 ans et il vole encore) un système qui prend le relais si l'ordinateur merdouille: la rentrée est balistique, et donc non pilotée. Ca décoiffe, paraît-il.

[invite48af87b5]

Est-il possible de placé un champs magnetique qui serais juste devant les derniers atome de la coque, mais juste avant les premiers atome d'air ionsié ???
Est-il possible de magnetisé la coque elle meme afin que l'ionisation de l'air soit possible, sans que l'air ne touche reelement la coque (il "surf" sur le champs magnetique de la coque) ???

Plus la distance sur laquelle tu veux freiner tes ions est courte, plus le champ magnétique sera intense. Ton champ magnétique va être créé sous la coque et s'étendre au delà du vaisseau.
Il m'est avis que la puissance du champ magnétique que tu envisages doive être phénoménale, vu la vitesse à laquelle arrive les ions et la courte distance sur laquelle il faut les freiner (et puis tu as parlé du problème de la proportion de l'air qui sera effectivement ionisée : moi j'ignore quelle elle sera, surtout en l'absence de frottement sur la coque comme tu disais : un champs magnétique capable d'ioniser l'air... Ca doit être extrêmement puissant). Un truc qui pourrait aider est l'onde de choc. Mais est-elle suffisamment puissante pour ioniser l'air ? Il faudrait voir ce qu'on en dit sur le web...

[invitea4b4a777]

Il m'est avis que la puissance du champ magnétique que tu envisages doive être phénoménale

Ca effectivement, je pense que ce sera le cas. Mais rien de techniquement irrealiste je pense. Je prend comme exemple les champs magnetique qu'on trouve dans un tokamak, qui doivent permettre a l'enceinte de resisté a plus de 10 millions de degrés. En fait, c'est pas l'enceinte qui doit resisté a 10 millions de degrés, mais les champs magnetique qui doivent confiné l'hydrogene chauffé a 10 millions. En fait, mon idée c'est un peu un tokamak a l'envers. Le plasma (d'air) se situe a l'exterieur de l'enceinte plutot qu'a l'interieur, simplement.

La question maintenant, c'est comme isolé magnetiquement le vaisseau de l'air ambiant, si l'air ambiant n'est pas influencé par les champs magnetique. Parce que dans un tokamak, l'hydrogene est ionisé, donc sensible aux champs magnetique. Mais l'air ambiant lui n'est pas ionisé. Donc il faudrais l'ionisé avant qu'il ne touche le bouclier magnetique, sinon il risque de passé au travers et s'ionisé au contact de la coque, et donc on perd l'avantage que le bouclier magnetique nous donnerais.

et puis tu as parlé du problème de la proportion de l'air qui sera effectivement ionisée : moi j'ignore quelle elle sera, surtout en l'absence de frottement sur la coque comme tu disais : un champs magnétique capable d'ioniser l'air... Ca doit être extrêmement puissant

Pt etre avec un generateur a micro-onde placé juste devant le vaisseau et qui ioniserais l'air avant que le vaisseau ne l'atteigne.

Par contre, je vois pas ou tu veux en venir avec ton idée d'onde de choc. Si je te pose cette question, c'est que tu as pt etre un debut de solution (y a effectivement une onde de choc, sonique). Mais comment pourrions nous utilisé cette onde pour ionisé l'air ?? A moins que le fait d'avoir une onde ionise l'air. Je me demande se qui se passe quant un chasseur dépasse le mur du son. Ca nous aiderais a comprendre.

[invite48af87b5]

Par contre, je vois pas ou tu veux en venir avec ton idée d'onde de choc. Si je te pose cette question, c'est que tu as pt etre un debut de solution (y a effectivement une onde de choc, sonique). Mais comment pourrions nous utilisé cette onde pour ionisé l'air ?? A moins que le fait d'avoir une onde ionise l'air. Je me demande se qui se passe quant un chasseur dépasse le mur du son. Ca nous aiderais a comprendre.

Ca je l'ignore. Quelqu'un sait ?

[invitecc43cae8]

Salut !

L'onde porte une énergie qui comprime les molécules sur un front dont la position et la forme sont déterminées par les vitesses 1-de déplacement de l'onde (milieu) 2-de la source de l'onde (véhicule) et 3-les ecoulements aérodynamiques.
Il y a quelques semaines le bouclier de la sonde Huygens devait résister à des températures de l'ordre de 1800° alors qu'à quelques centimétres en avant du bouclier la température était d'environ 8000° et à cause de l'onde de choc.
Voilà ce que j'avais compris (mais moi pas être un expert).

A+
ventout
P.S.: oui Hedron, j'avais confondu les deux missions martiennes de 2005 et 2009.

[invitea4b4a777]

Il y a quelques semaines le bouclier de la sonde Huygens devait résister à des températures de l'ordre de 1800° alors qu'à quelques centimétres en avant du bouclier la température était d'environ 8000° et à cause de l'onde de choc.

Si j'ai bien compris, l'air est chauffé juste devant la capsule, par l'onde de choc. Donc logiquement, le bouclier magnetique devrais marcher, puisque ce n'est pas la capsule elle meme qui chauffe/ionise l'air, mais l'onde de choc.

Alors si c'est l'onde de choc qui provoque l'echauffement, comment ce fait-il que cette onde ne repousse pas la chaleur, sachant que la chaleur se transmet du chaud au froid et que le seul element chaud, c'est l'air qui est repoussé devant l'onde ???
Ou la chaleur est tellement élevée que, par rayonnement (IR je suppose), ca rechauffe aussi la capsule ???

[invite48af87b5]

Alors si c'est l'onde de choc qui provoque l'echauffement, comment ce fait-il que cette onde ne repousse pas la chaleur, sachant que la chaleur se transmet du chaud au froid et que le seul element chaud, c'est l'air qui est repoussé devant l'onde ???
Ou la chaleur est tellement élevée que, par rayonnement (IR je suppose), ca rechauffe aussi la capsule ???

J'opte pour la seconde explication (chauffage de la capsule = IR dégagés par l'onde de choc + frottement direct de l'air qui a ralenti en traversant l'onde de choc). La chaleur de cet air n'a probablement pas le temps de se transmettre par conduction à la capsule (la conduction thermique étant relativement lente). La durée de la rentrée est peut-être suffisamment courte pour que capsule n'ait pas le temps de s'échauffer au delà du tolérable.

D'autre part, je pense que la température est loin d'être suffisamment élevée pour ioniser l'air (je n'ai pas réussi à trouver la valeur de la température d'ionisation de l'air sur Internet, mais je crois me souvenir que ça tourne autour des 30000 degrés).

[invitea4b4a777]

D'autre part, je pense que la température est loin d'être suffisamment élevée pour ioniser l'air (je n'ai pas réussi à trouver la valeur de la température d'ionisation de l'air sur Internet, mais je crois me souvenir que ça tourne autour des 30000 degrés).

Je ne remet pas en cause la valeur de la temperature (d'ailleurs, je la connais pas vraiment), mais je remet en cause ton interpretation. Quant une caspule rentre dans l'atmosphere, tout contact radio est impossible, parce que la capsule est isolée a cause de l'air ionisé justement.

D'ailleurs, c'est un des moments critique de chaque mission, puisque on ne peut faire qu'attendre le deploiement des parachutes pour savoir si la rentrée a reussi.

Maintenant, est-ce que cette ionisation est du a la temperature, il faudrais demandé a qqun qui travail dans le spatiale. Personnellement, je pense que oui, mais j'ai aucune certitude (surtout avec des 30'000°C).

Juste une derniere remarque, vu que tu n'est pas sur de la valeur de 30'000, serait-il possible que tu fasse une erreur d'un zero ?? je demande simplement. Au lieu de 30'000°C, c'est 3'000°C. Et 3'000°C c'est tout a fait possible dans le cas d'une rentrée (ventout a cité 8'000°C pour huygens). Mais je ne refute pas la valeur de 30'000°C, faudrais juste etre sur que c'est bien 30'000°C et pas 3'000°C (ca serais bete de se tromper d'un zero, dans un sens ou dans l'autre).

[invitecc43cae8]

Salut !

Tout dépend de la définition que l'on donne à "plasma" (début d'ionisation ou toutes les molécules décomposées en charges élémentaires). Je sais que le césium perd un électron vers 1500°C et je pense qu'une température de 3000° doit être largement suffisante pour ioniser les molécules d'air.
Mais cette histoire de bouclier magnétique me laisse perplexe (pour le moins) et pour deux raisons: dépense d'énergie et poids.
Si on souhaite faire un cratère à l'attérissage, ce pourrait être une bone idée. Tout dépend, en fait, de ce qu'on veut faire.

A+
ventout

[Quisit]

plus pragmatiquement, quand on voit la masse que représente le bouclier magnétique et la source d'energie nécéssaire à un tokamak...je me demande ou ranger ces centaines de tonnes dans une capsule ou même une (très) grosse navette

[invite48af87b5]

Les calculs qui suivent sont à confimer. J'utilise mes vieux souvenirs d'étudiant + des données trouvées sur le web.

Air = N2 à 80%
énergie de dissociation du N2 très inférieure à l'énergie d'ionisation
énergie d'ionisation de N = 14,53 eV
On trouve un température d'ionisation : 170'000K !
C'est la température pour qu'une majorité d'atomes d'azote soient ionisés (à cette T°, les molécules sont déja dissociées).
à 10000°K, seul un atome sur 200'000 est ionisé.
à 3000°K, moins d'un atome (ou molécule ?) sur 10^24.

Si les calculs ci-dessus sont juste, alors la température n'est pas la source d'ionisation de l'air sur le chemin des capsules: ce seraient les frottements. (Quand on pense qu'en frottant un pull contre une règle en plastique, on arrive déja à arracher des électrons... ).

[invitea4b4a777]

Si les calculs ci-dessus sont juste, alors la température n'est pas la source d'ionisation de l'air sur le chemin des capsules: ce seraient les frottements.

Si c'est les frottement, alors mon idée de bouclier magnetique est inutile, parce que l'air passera au travers avant d'etre ionisé, donc le bouclier ne peut pas marcher. Dommage.

A moins de ionisé l'air d'une autre maniere, avec un generateur a micro onde par exemple.


Pour Quisit, tu as parfaitement raison de dire que le poid et l'energie est un problème, mais c'est un problème de miniaturisation. Pt etre que dans un futur plus ou moins loin, on aura des tokamaks miniature. Mais d'ici la, on aura surement d'autre materiaux qui rempliront mieux le role de bouclier.

[invite38a4a43f]

Au dela de l'aspect energie, je me demandait si il etait theoriquement possible "d'ecarté" l'air de l'atmosphere avec une sorte de bulle magnetique avec au centre le vaisseau spatiale. L'avantage etant qu'un champs magnetique n'as pas trop de problème avec la temperature (pas de limite).

MHD.

[invite4e4d5c39]

Quelques remarques en vrac :

Pour appliquer une force sur une particule chargée (pour l'accélérer ou la freiner), on utilise plus souvent un champ (sans "s" au singulier svp) électrique qu'un champ magnétique. Dans le cas d'un propulseur ionique par exemple, le gaz est ionisé puis accéléré entre deux grilles soumises à une différence de potentiel.

Les champs magnétiques sont plus généralement utilisés pour dévier une particule chargée puisque la force qui s'applique est perpendiculaire à la vitesse de celle ci (le fameux produit vectoriel). Dans un tokamak, les champs magnétiques servent surtout à canaliser le flux de plasma dans une forme de tore. D'un point de vue global, le bilan des forces sur le flux de plasma est nul.

[invitebba55d79]

C'est la température pour qu'une majorité d'atomes d'azote soient ionisés (à cette T°, les molécules sont déja dissociées).
à 10000°K, seul un atome sur 200'000 est ionisé.

Oui, et c'est justement l'ordre de grandeur de la concentrations en ion N+ d'un plasma de rentrée atmosphérique. Dans un plasma d'air, l'ion majoritaire est NO+. Enfin il ya des processus capables d'ioniser des molécules ou des atomes avec des particules incidentes d'énergie inférieur à l'énergie d'ionisation. (excitaion électronique et vibrationnelle fait baisser les seuils d'ionisation).

Si les calculs ci-dessus sont juste, alors la température n'est pas la source d'ionisation de l'air sur le chemin des capsules: ce seraient les frottements.

Non ! c'est exclusivement la température atteinte dans l'onde de choc qui permet l'ionisation des particules! et la concentration des ions et électrons est très minoritaire par rapport aux neutres !

Si c'est les frottement, alors mon idée de bouclier magnetique est inutile, parce que l'air passera au travers avant d'etre ionisé, donc le bouclier ne peut pas marcher. Dommage.

L'idée de bouclier magnétique pour des capsules n'est pas du tout inutile mais réaliste ! et de plus en plus de recherches se font sur ce sujet, la pluspart des conférences sur les rentrées atmosphériques en traitent car beaucoup de gens travaillent là-dessus. Voir par exemple le programme des prochaines conférences du Von Karman Institute :
http://www.vki.ac.be/index.php?optio...edd4b5112cf207

D'autre part, je pense que la température est loin d'être suffisamment élevée pour ioniser l'air (je n'ai pas réussi à trouver la valeur de la température d'ionisation de l'air sur Internet, mais je crois me souvenir que ça tourne autour des 30000 degrés).

30000° ? c'est l'ordre de grandeur de la température atteinte dans l'onde de choc d'une rentrée de capsule, qui est très différente de la température à la paroie (1000-3000°).

Alors si c'est l'onde de choc qui provoque l'echauffement, comment ce fait-il que cette onde ne repousse pas la chaleur, sachant que la chaleur se transmet du chaud au froid et que le seul element chaud, c'est l'air qui est repoussé devant l'onde ???
Ou la chaleur est tellement élevée que, par rayonnement (IR je suppose), ca rechauffe aussi la capsule ???

L'onde de choc est une zone où le gaz n'est pas à l'équilibre, et la définition d'une température à l'intérieur n'a pas beaucoup de sens. En réalité, la température est très élevée juste derrière l'onde de choc, pas avant. Mais comme celle-ci est décollée loin de la paroie :
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Bl...try_shapes.png
la paroie est bien isolée, et ne chauffe qu'à cause du rayonnement et de la convection entre le choc et la paroie, à travers la "couche de choc".

Il m'est avis que la puissance du champ magnétique que tu envisages doive être phénoménale, vu la vitesse à laquelle arrive les ions et la courte distance sur laquelle il faut les freiner

Pas d'accord, car plus la vitesse des ions incidents est élevée, plus la force magnétique est grande ! Concernant l'énergie, on peut envisager des systèmes qui ne consomment rien ! et même qui produisent de l'énergie grace à ce système !

[inviteec0d6e6f]

Haaa l'atmosphère !
Notre bonne vieille atmosphère.
Qui nous rend de si grands services dans la conquête spatiale.
C'est un très faible frein à l'aller (mise en orbite a partir du sol), mais c'est surtout un billet de retour gratos.
Sans elle, on serait obligé de dépenser autant au retour qu'a l'aller, en dV, pour passer de 7.5 km/s à 0.
Sans elle, l'accès a l'espace serait beaucoup plus problématique, car il faudrait consommer considérablement plus d'ergols pour faire ce qu'on fait (plusieurs fois davantage).

Mais pourquoi faire compliqué (bouclier magnétique de rentrée atmosphérique), quand on peut faire beaucoup plus simple (bouclier de rentrée gonflable)
Ce système aura de l'avenir... dès qu'il retrouveront les prototypes d'essais qu'ils tirent

Le bouclier magnétique se conçoit plus comme une protection active d'un vaisseau habité qui sortirait de la protection de van allen (pour aller sur mars par exemple), en plus d'une protection passive (blindage), les deux sont complémentaires.
Mais je ne lui vois aucun avenir comme bouclier de rentrée atmosphérique.

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Mais pourquoi faire compliqué (bouclier magnétique de rentrée atmosphérique), quand on peut faire beaucoup plus simple (bouclier de rentrée gonflable)

Beaucoup plus simple....ça c'est toi qui le dit! faire un bouclier gonflable autour d'un cone ok c'est facile, mais autour d'une navette...

Ces deux concepts n'abordent pas le meme problème : le bouclier gonflable est une excellente solution pour le retour sur Terre de faibles charges et à faible vitesse. Mais concernant les grandes vitesses (par exemple lors du retour d'une mission vers Mars), je ne vois pas comment un tissu de quelques millimètres d'épaisseur pourrait résister à la chaleur là ou des boucliers ablatifs de 10cm d'épaisseur échouent
De toute façon ces boucliers gonflables ne se passent pas de bouclier ablatifs "traditionnels", il en réduisent simplement la taille (et c'est déjà pas mal).

Un autre problème de taille dans le domaine des rentrées atmosphériques et qui donne tout son intéret aux systèmes magnétiques : la force aérodynamique exercée sur un bouclier évolue avec le carré de r (longueur caractériqtique de la charge), tandis que sa masse, et donc la force nécessaire pour ralentir la charge, évolue en r puissance 3. Alors à moins de faire des vaisseaux de forme très applatie, les futures systèmes de rentrée atmosphérique pour de fortes charges devront faire appel aux champs magnétiques.

Le bouclier magnétique se conçoit plus comme une protection active d'un vaisseau habité qui sortirait de la protection de van allen (pour aller sur mars par exemple), en plus d'une protection passive (blindage), les deux sont complémentaires.

Contre les rayons cosmiques ? il faudrait au moins 20 teslas de champ magnétique pour dévier les protons énergétiques, et il est probable qu'un tel champ soit néfaste sur la santée. Je parierai plus sur un champ beaucoup plus faible confinant un plasma de quelques grammes d'hydrogène autour du vaisseau, et généré par un propulseur à ions (comme une petite magnétosphère). C'est à ma connaissance le moyen le plus prometteur.

Mais je ne lui vois aucun avenir comme bouclier de rentrée atmosphérique.

Quelles autres solutions techniques pourraient permettre de :
Récupérer une partie de l'énergie de freinage une fois qu'on est sur Mars pour recharger les batteries ?
Faire une rentrée atmosphérique à 50km/s ?
Agir sur l'écoulement hypersonique pour piloter une navette pendant une rentrée ?

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Beaucoup plus simple....ça c'est toi qui le dit! faire un bouclier gonflable autour d'un cone ok c'est facile, mais autour d'une navette...

ba ... il "suffira" d'en mettre plusieurs complémentaires.
le but étant de repousser l'air ionisé pour qu'il ne soit pas au contact de la coque, exactement comme ce qui se fait actuellement avec les briques volantes dont la navettes est un représentant : le ventre de l'engin repousse l'air et forme une demi sphère qui protège la navette, qui ne subit que 1200° a son contact au lieu des 10.000° de l'air ionisé qui chauffe juste derrière ce bouclier.

Ces deux concepts n'abordent pas le meme problème

Clairement et très nettement : pour être tout a fait clair, des recherches ont lieu en ce moment même sur les boucliers gonflables (je t'ai donné le lien des expériences faites par la NASA), alors que strictement aucune étude n'a lieu ni n'est envisagée au sujet d'une protection electromagnétique lors d'une rentrée atmosphérique.

Je ne fais pas de plan sur la comète, mais je t'indique l'état de l'art, je donnes des faits, alors que toi tu me parle de tes désirs

: le bouclier gonflable est une excellente solution pour le retour sur Terre de faibles charges et à faible vitesse. Mais concernant les grandes vitesses (par exemple lors du retour d'une mission vers Mars), je ne vois pas comment un tissu de quelques millimètres d'épaisseur pourrait résister à la chaleur là ou des boucliers ablatifs de 10cm d'épaisseur échouent

Parce que tu n'as pas du lire l'article entièrement...
tout y est expliqué a ce sujet.
une rentrée de mars c'est ~11kms, cad 3 a 3.5 kms de plus que l'orbite basse, différence de 30% seulement.

De toute façon ces boucliers gonflables ne se passent pas de bouclier ablatifs "traditionnels", il en réduisent simplement la taille (et c'est déjà pas mal).

Ces boucliers (y en a deux en fait, un de rentrée et un de freinage) se suffiront a eux même (lorsque les problèmes techniques seront résolus et lorsqu'ils retrouveront les engins d'éssai ...)
il n'est pas question d'un complément, mais d'une protection intégrale, pour l'instant, seulement de capsules.
mais justement, on ne va pus avoir dans l'espace que des capsules (lorsque habitables) après l'arrêt de la navette.

Un autre problème de taille dans le domaine des rentrées atmosphériques et qui donne tout son intéret aux systèmes magnétiques : la force aérodynamique exercée sur un bouclier évolue avec le carré de r (longueur caractériqtique de la charge), tandis que sa masse, et donc la force nécessaire pour ralentir la charge, évolue en r puissance 3. Alors à moins de faire des vaisseaux de forme très applatie, les futures systèmes de rentrée atmosphérique pour de fortes charges devront faire appel aux champs magnétiques.

Mais on s'en fout intégralement de la forme du vaisseau ! c'est justement là une des grandes forces du système : il "suffira" de deployer le ou les bouclier(s) avant la rentrée, sur n'importe quel forme d'engin, a terme, évidemment ...
Sachant que nous sommes revenu, pour plusieurs décénnies au moins, dans l'ère des capsules, pour lequel ce moyen est particulièrement bien adapté (car plus facile a mettre en oeuvre)

Contre les rayons cosmiques ? il faudrait au moins 20 teslas de champ magnétique pour dévier les protons énergétiques, et il est probable qu'un tel champ soit néfaste sur la santée.

ba non, on n'y sera pas soumis car on sera a l'intérieur =>
http://science.branchez-vous.com/200...ars_astro.html

[edit : j'ai retrouvé les liens]
http://www.futura-sciences.com/fr/ne...onautes_10691/

http://www.futura-sciences.com/fr/ne...rs-mars_17245/

Idem comme a l'heure actuelle avec la terre : on bénéficie de la proctection de van allen sans se faire irradier... justement grâce a cette protection.
c'est très exactement le même principe et des recherches sont en cours.


donc, pour résumer l'état de ce qui se fait dans le secteur (et non pas ce dont on pourrait rêver) :

1) les boucliers gonflables sont en devellopement (c'est pas un vague projet mais une réalité en train d'être testée)
2) le bouclier magnétique a prouvé un certain degré de faisabilité (je vais rechercher la news de futura d'il y a ~6 mois a ce sujet) concernant la protection éventuelle des astronautes en espace profond (hors van allen), en complément d'une protection passive (blindage a base certainement de polyéthylène).
3) strictement aucune étude ne prévoit d'utiliser un bouclier magnétique pour la rentrée atmosphérique (ce qui me semble etre normal car je ne vois clairement pas l'intérêt de l'eclectromagnétisme pour lutter contre une pression dynamique atmosphérique très importante, fut-elle en parie ionisée...)

Mais avant de recommencer a parler des boucliers magnétiques de rentrée atmosphérique, soyez sympa de nous trouver UN SEUL EXEMPLE de recherche en cours sur le sujet.
bonne chance, y en a pas, normal, ca ne présente vraiment aucun intérêt pour la rentrée atmosphérique pour les raisons mentionnées au dessus (on lutte contre une pression dynamique et non pas contre un champ électrique)...