moteur ionique, ISP, et temps de parcours

[invite5265813f]

Bonjour,
j'effectue une recherche sur la propulsion électrique dans
l'aéronautique pour un projet tutoré.
Je me penche actuellement sur le moteur ionique (et ses cousins) .
J'ai vu en cours que pour voyager dans l'espace on utilise des orbites
de transfert elliptiques ou hyperboliques; qu'à chacune de ces orbites
correspond un deltaV à fournir; et qu'en gros pour une orbite offrant
un faible temps de transfert, il faut un deltaV plus grand.


J'ai vu également la loi deltaV = g0.ISP.ln(mi/mf)

Donc pour moi d'après cela, un moteur ionique permettrait de réduire
les temps transfert (comparé à un moteur chimique).

Cependant j'ai lu sur internet que ce n'était le cas que pour des
voyages assez long. Ceci à cause de la faible poussée, qui génère
une faible accélération.

Voilà donc mon problème. Je n'arrive pas à relier ces informations
pour faire un comparatif propulsion ionique/propulsion chimique.
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[Carcharodon]

Salut garsric,

Je pense que tu te compliques un peu la vie.
Le principal truc a comprendre, c'est qu'un moteur ionique est capable d'une poussée considérablement plus longue que celle d'un moteur chimique, mais que cette poussée est considérablement plus faible en intensité.

Dans un cas (chimique) tu as un moteur capable de faire decoller une fusée ou bien de réaliser des manœuvres orbitales classiques (circularisation d'orbite, changement d'inclinaison orbitale, transfert d'orbite, rdv spatial etc...) de façon rapide et précise, mais en utilisant beaucoup de propergol a chaque utilisation (le pire étant évidemment pour la mise en orbite).
Le tout en une seule opération de quelques minutes, voir secondes (de mise a feu).

Dans l'autre cas (ionique), tu as un moteur d'un rendement ridicule, mais capable de le produire pendant un temps considérable.

pour réaliser un transfert d'orbite avec un moteur ionique, il faut parfois s'y reprendre avec un grand nombre d'orbites, en appliquant une micro correction a chaque tour, jusqu'à obtenir le delta V nécessaire à la vitesse de libération du premier corps pour rejoindre le second.
Ca n'a été opéré qu'une seule fois a ma connaissance, d'ailleurs en capture et non en libération (cad pour passer d'une orbite de transfert a une orbite de parking et non l'inverse)

le moteur chimique a donc comme =>
avantages :
- très forte poussée
- réduction du temps des opérations orbitales grâce a cette forte poussée
inconvénient :
- ISP faible, cad qu'il consomme beaucoup et qu'il n'a pas de reserves suffisantes pour fournir de la poussée longtemps.
d'où la necessité d'en emporter beaucoup (du propergol).

le moteur ionique a comme =>
avantage :
- consommation ridicule qui permet de l'utiliser pendant la majeure partie du trajet spatial.
Bien meilleure ISP que le moteur chimique, cad qu'avec un kg de coco, tu as, au final, plus de poussée avec le moteur ionique qu'avec le moteur chimique, mais celle ci est repartie sur un temps considérablement plus long.
Inconvénients :
- poussée ridicule par rapport a un moteur chimique
Donc impossibilité de ne rien faire décoller de la terre ni de n'importe quelle planète ou satellite naturel avec ça
- temps considérable pour effectuer les opérations orbitales, dû à la très faible poussée qui oblige a s'y reprendre un très grand nombre de fois, là ou une seule impulsion est suffisante avec un moteur chimique.

En vertu de ces différences, le moteur ionique ne peut s'exprimer que dans des cas particuliers :

a) il ne peut servir qu'une fois le module mis en orbite, afin de modifier cette orbite sur un temps très long (des mois voir des années) au cours de très nombreuses opérations.

b) dans le cas d'une orbite de transfert (pour se rendre vers mars par exemple) il peut servir a raccourcir le temps de trajet en offrant une très faible impulsion prograde continue pendant la moitié du trajet , suivie de la même impulsion retrograde pendant la seconde partie.
Mais il n'intervient ici qu'en complément un moteur chimique qui aura fourni, au préalable, l'impulsion nécessaire afin d'atteindre la vitesse de libération.
En gros, dans ce cas, c'est un plus (+) qui diminue le temps de trajet.
Et c'est ici le seul cas ou on peut l'envisager comme moyen de propulsion d'un vaisseau habité : pour réduire le temps de trajet vers mars (ou les autres planètes), pendant l'orbite de transfert.

[Vador59]

Salut à tous!!

Entièrement d'accord avec tout ce qu'a dit Carcharodon...

Cependant j'ai lu sur internet que ce n'était le cas que pour des
voyages assez long. Ceci à cause de la faible poussée, qui génère
une faible accélération.

Il ne faut pas oublier que si la poussée est faible (dans le cas du propulseur de SMART1, l'équivalent de la force exercée par une feuille de papier sur la main), cette poussée se fait en continu et permet d'atteindre des accélérations très importantes avec une consommation de carburant minimale...

Bonne journée!