Autopsie d'un véhicule spatial

[invitebd8766f3]

Bonjour tout le monde

Actuellement, j'écris un roman de science fiction (ça vous fais peut-être grincer des dents le mot fiction n'est-ce pas ? héhé )

Alors voilà, je travaille à faire un bouquin et ça prend quelque peu du temps, je dirais même plus que je l'est totalement laissé au rencard pour étudier les sciences (la vulgarisation seulement), c'est passionnant et quasiment infini , mais seulement ça va me prendre plusieurs vie pour faire quoique ce soit.
Tain je sais même pas si je pourrais m'en revenir à l'intrigue du bouquin tellement je n'en finis pas découvrir des domaines de la science.

Alors comme je sais qu'il y a ici de nombreuses personnes de passage qui savent mieux que personne situer la frontière entre science et fiction, je me suis dit que si j'exposais ici quelque éléments du roman, je pourrais obtenir de l'aide pour "épurer", faire sauter tout ce qui est fiction et tenter de me contenter des sciences (bien assez nombreuse et plus passionnantes mais il y aura des concessions à faire, j'en suis certain) pour constituer le roman, le tout en passant la vitesse supérieur.

En ce moment je travaille sur les vaisseaux spatiaux, j'ai tenté de faire l'autopsie d'un vaisseau qui colle à quelque chose de réaliste, (HA ça, on oublie vite toutes idées de looping des chasseurs T, pas non plus de course poursuite avec un vers géant dans les caverne d'un astéroides ). J'ai pu m'inspirer de l'ISS pour son système de support de vie, ses modules pressurisés, son système de contrôle d'attitude et d'orientation, d'alimentation électrique et autres.

Donc si je tente de vous expliquer la composition du vaisseau (les vaisseaux en général dans le roman) ça donne pas mal de choses : (le tout pour un vaisseau assemblé en orbite et qui n'atterrit jamais sur aucun astre).

-Structure principale (poutrelle principale, coque avec bouclier thermique,anti-rayonnement, anti-débris)
-Modules pressurisés
-Système de support de vie (pour créer un climat propice à l'équipage donc thermique, atmosphérique etc...)
-Système de contrôle d'attitude, d'orientation, de poussée
-Production d'énergie
-Système de propulsion (moteur, tuyère, stock de carburant)
-Télécommunication (système de contact avec tout les système de communication avec les autorités )
-Aménagement des modules (pièce à vivre, toilette, salle de contrôle des machine, cabine de pilotage, cuisine, dortoir, salle de stockage, sas de sortie, sas de connexion pour accostage, salle de sport)
-Équipage (adaptation à l'espace, mal de l'espace, hiérarchie)
-Combinaison extra-véhiculaire
-Navigation (contact avec les "aiguilleurs du ciel", route, fenêtre de lancement vers d'autre planètes, calcul des temps de trajet et toutes sorte de technique de déplacement tel que les orbite de transfert, d'attente etc...)
-capsule d'évacuation
-Ravitaillement (eau, nourriture, gaz pour système de propulsion)

Voilà, je ne développe pas ici encore en détail la composition de chacun de ces organes, je veux d'abord savoir s'il en manque et essayer de les détaillé au maximum moi-même.
Pour tout ça, j'ai utilisé en grande partie l'article de l'ISS de wikipedia, ainsi que tout les article connexe, et d'autre site ici et là sur le web.

Mais avec tout ça, il doit bien y avoir une foule de chose auquel je ne pense pas ? Dans les grandes lignes pour le moment
si vous me validez ou supprimer, voire ajouter certains "organes", ça m'aiderait à filer droit dans mes études.

Après ça, j'aurai plein d'autre questions.

Merci merci pour tout apport.
-----

[Gilgamesh]

Bonjour,

il faut préciser quelle type de mission cela concerne :

* trajet vers le système solaire interne (avec panneau solaire) ou externe (sans) ou plus loin encore...
* station spatiale, orbiter
* rentrée atmosphérique

Il est peu réaliste qu'un seul engin fasse les trois.

a+

[invitebd8766f3]

C'est pour la première option, avec trajet seulement interne au système solaire, de Mercure à Saturne.

Aucune rentré atmosphérique, pas une station spatiale non plus, mais une surface suffisante pour un équipage d'une dizaine de personne, avec une autonomie le temps de faire des trajet tel que Mercure / Saturne, j'aimerai d'ailleurs trouver un moyen de calculer les temps de trajet en fonction des différent moyens de propulsion, la seule estimation que j'ai, c'est le trajet Terre/Mars, entre 3 et 9 mois de voyage.

[Geb]

Bonjour,

Ce que l'on entend généralement par système solaire interne ce sont les corps célestes compris entre le Soleil et l'orbite de Jupiter (non-incluse) soit typiquement : Mercure, Vénus, Mars, la Terre et la ceinture d'astéroïde.

Si tu envisages des trajets de Mercure jusqu'à Saturne, c'est une donnée importante pour la durée des trajets. D'autres données importantes sont la masse à vide de ton vaisseau interplanétaire (structure plus charge utile), ainsi que la quantité de carburant embarqué.

Un paramètre fondamental qu'il faut aussi que tu nous révèle pour qu'on puisse t'aider sur la durée des trajets est le type de propulsion spatiale que tu as choisi. De ces paramètres dépendent le rapport poussée/masse et l'impulsion spécifique de tes propulseurs.

Il y a 4 grandes classes à l'heure actuelle :

La propulsion chimique, avec le propulseur de la navette spatiale américaine qui avait établi un record à 472 secondes d'impulsion spécifique dans le vide (soit une vitesse d'éjection du propulsif de 4630 m/s.

La propulsion nucléothermique, avec les propulseurs du programme américain NERVA, qui ont atteint une impulsion spécifique de 825 secondes.

La propulsion nucléoélectrique, avec dans ce cas, un générateur nucléaire qui produit de l'électricité pour alimenter un propulseur électrique. L'impulsion spécifique peut osciller de 1000 à 10000 secondes pour les propulseurs actuels. Des propulseurs plus avancés comme le DS4G ou le VASIMR pourraient atteindre 30000 secondes dans un avenir indéterminé.

La propulsion à fusion nucléaire. Soit on utilise l'énergie électrique produit par le propulseur (ce qui en fait un propulseur nucléoélectrique), soit on utilise les produits de la réaction de fusion nucléaire. Dans ce dernier cas, une impulsion spécifique de 1000000 à 1500000 secondes est envisageable.

Les 3 systèmes nucléaires mentionnés ne sont intéressants que si le générateur nucléaire reste compact, léger et puissant (qu'il s'agisse de puissance thermique ou de puissance électrique).

De toutes ces possibilités, celle de la fusion nucléaire reste la plus hypothétique. Il existe un système que j'aime (et Gilgamesh aussi je crois), c'est le Polywell. Un peu de lecture à ce sujet :

System Technical and Economic Features of QED-Engine Driven Space Transportation

Le trajet Terre-Titan prend dès lors entre 75 et 90 jours, en fonction des paramètres orbitaux.

Si le sujet t'intéresse, j'ai ouvert une discussion sur le générateur Polywell :

réacteur Polywell et propulsion spatiale

Cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitebd8766f3]

Disons que j'envisage qu'il y ait une certaine activité astronautique un "trafic" de vaisseaux, avec pour principal trajet Mars / Terre / Vénus, mais Mercure d'un côté et Jupiter et Saturne de l'autre, resterait des "contré éloignées" que l'on ne viserait que pour des raisons économiques ou scientifiques. Donc il me faudrait penser à des modèles conçues pour tel ou tel trajet seulement, et d'autre polyvalent, pas forcément nombreux.

Le calcul de la masse de chaque vaisseaux se fera ainsi en fonction des modèles, une fois toutes les sous partie précisément identifié.

Pour le type de propulsion, hé bien, mmmm je vais lire ce que tu me propose, j'en ai pour un petit moment ^^

Ton premier lien est un PDF à télécharger ? je tombe sur une page de sponsor mais aucun lien pour télécharger, et rien ne se lance automatiquement. je vais cherche le texte ailleurs avec google.



Tant que j'y pense, un petit détail, ou un gros en fait. il y avait l'autre jour sur France inter l'émission "les savanturiers" dans la nuit de samedi 1er à dimanche 2 octobre de 00h00 à 1h00. un savant assez célèbre, celui qui a donné leurs nom aux sous anneaux (ou arcs) de l'anneau Adams de Neptune (liberté égalité fraternité et courage), n'a pas eu peur de parler d'hélium 3 et 4 en abondance, sur la Lune et Jupiter.
Que cet astrophysicien se risque à parler d'hélium "exploitable" sur Jupiter, sans trop insister quand même sur ce détail, ça me conforte dans mon idée de science fiction, mais vous, ça doit vous sembler totalement en dehors de la science non ?
Parce que qui dit Jupiter exploitable dit ressources à gogo, économie basé la dessus et plus le choix dans les système de propulsions qui pourraient pour certain se servir de tout ça car réduction de coup immense.

A plus

[Geb]

Bonsoir,

Voici le lien "corrigé" :

System Technical and Economic Features of QED-Engine Driven Space Transportation

Cordialement

[Geb]

Que cet astrophysicien se risque à parler d'hélium "exploitable" sur Jupiter, sans trop insister quand même sur ce détail, ça me conforte dans mon idée de science fiction, mais vous, ça doit vous sembler totalement en dehors de la science non ?
Parce que qui dit Jupiter exploitable dit ressources à gogo, économie basé la dessus et plus le choix dans les système de propulsions qui pourraient pour certain se servir de tout ça car réduction de coup immense.

André Brahic s'exprime brièvement sur le fait que, dans le futur, on pourrait pourvoir à nos besoins en matières premières par l'exploitation industrielle des astéroïdes et à nos besoins en énergie par la fusion des isotopes 3 et 4 de l'hélium extraits du sol lunaire et/ou de l'atmosphère de Jupiter.

Pour ceux qui souhaitent réécouter l'interview :

http://www.franceinter.fr/player/reecouter?play=172771

André Brahic croit bon de rajouter : "Vous avez des astéroïdes avec des noyaux de fer et de nickel extraordinaires, gratuits, un filet à papillon et vous ramassez tout ça". Personellement, j'aurai des propos plus nuancer.

Tout d'abord, on arrive à lancer des réactions de fusion, par exemple, on a produit 16 MW d'énergie thermique en 1997, mais pour l'instant, il nous faut environ 23 MW d'énergie pour lancer cette même production. Hors, c'était avec la réaction deutérium/tritium, qui est bien plus facile à initier que les réactions utilisant ³He.

Ensuite, pour extraire l'hélium-3 dans le système solaire, il faut disposer d'une infrastructure adéquate. Le plus facile serait d'excaver des milliards de tonnes de sol lunaire pour récolter les 50 000 tonnes de réserves d'hélium-3 que compte notre satellite naturel.

Un gramme d'hélium-3 pourrait produire environ 583 gigajoules d'énergie thermique. En supposant une collecte de cette énergie sans pertes (ce qui est impossible) et une vente sur le réseau électrique après conversion (sans pertes) au coût actuel de l'électricité, ce gramme d'hélium-3 rapporterait 17700 euros.

Le programme Apollo a coûté environ 200 milliards de dollars de 2011 et à permis de poser 282 tonnes sur le sol lunaire en 6 missions (Apollo 11, 12, 14, 15 et 17). Le coût du programme représente la vente de l'équivalent-énergie de 8432 kg d'hélium-3. Hors, il en faudrait 100 fois plus pour alimenter toute la planète en énergie (la consommation mondiale d'énergie étant d'environ 5 x 10²⁰ J).

Récapitulons : en négligeant les pertes de rendement, pour que l'exploitation de l'hélium 3 lunaire soit rentable, il faut produire plus de 8342 kg d'hélium-3 avec moins de 282 tonnes d'équipements. Cela nous permettrait de fournir moins de 1% de la consommation d'énergie mondiale avec un budget de 200 milliards de dollars de 2011.

Hors, l'hélium-lunaire c'est environ 50000 tonnes (soit 60 ans de consommation actuelle) "saupoudrées" sur toute la surface et sur environ 10 mètres d'épaisseur. À moins de réduire drastiquement le coût d'accès à l'orbite basse, des idées comme l'exploitation industrielle des astéroïdes et l'extraction de l'hélium-3 (depuis la Lune ou depuis Jupiter) devront attendre (de quelques décennies à près de 2 siècles selon l'optimisme) avant d'être mises en pratique.

Cordialement.

[invitebd8766f3]

Je n'ai pas encore tout lus au sujet du véhicule SSTO E/LEO mais j'ai déjà quelques questions,

De quelle manière est traité le propergol, l'eau ? simplement chauffé et éjecté sous forme de vapeur ? Ou est-ce que l'eau à la propriété d'être éjecté sous forme de plasma ? c'est le réacteur nucléaire qui fournit la chaleur donc ? et qu'est-ce que la cuve de "ML" sur le schéma en page 2 (à moins que ce soit le moteur) ?

Je ne suis pas très à l'aise avec l'anglais, j'avance doucement et il se peut que j'ai sauté quelque info importantes. j'attaque le chapitre sur les coûts au kilo

[Geb]

Bonsoir,

Robert Bussard imaginait 3 types de moteurs différents pouvant utiliser le Polywell. Deux moteurs qu'il avait baptisé QED (pour quiet-electric-discharge) et un moteur dit DFP (pour diluted-fusion-product engine system).

Les moteurs QED, dénommés QED/ARC (pour all regeneratively cooled engine system) et QED/CSR (controlled-space-radiation cooling system) utilise l'énergie de fusion du Polywell pour produire de l'électricité, qui à son tour sert à alimenter un laser à électrons libres. Le laser à électrons libres chauffe un propulsif pour obtenir un plasma à très haute température qui est éjecté par une tuyère.

Les 2 moteurs QED diffère comme leurs noms l'indiquent, par la manière dont ils sont refroidis. Dans le QED/ARC, le moteur est entièrement refroidi par le flux de propulsif qui protège les constitutifs du moteur de l'échauffement. Dans le QED/CSR, une partie significative de la chaleur est évacué par un radiateur spatial. D'ailleurs, il est existe le QED/CSR-A et le QED/CSR-B. Dans ce dernier, le rôle du radiateur spatial pour dissiper l'échauffement est encore plus grand que dans le premier.

Le DFP est fondamentalement différent des 2 premiers. Dans ce moteur, l'énergie cinétique des produits de fusion n'est pas convertie en électricité. Le DFP peut fonctionner en deux modes : soit les produits de la réaction nucléaire (des atomes d'hélium) sont directement dilués avec un propulsif, soit ces atomes d'hélium sont éjectés sans dilution.

De quelle manière est traité le propergol, l'eau ? simplement chauffé et éjecté sous forme de vapeur ? Ou est-ce que l'eau à la propriété d'être éjecté sous forme de plasma ?

Le lanceur orbital monoétage (single-stage-to-orbit en anglais) utilise le moteur QED/ARC, avec l'impulsion spécifique la plus faible et donc la poussée la plus élevée. L'échauffement provoqué par le laser à électrons libre dissocie carrément les molécules d'H2O qui sortent donc dissociées de la tuyère, c'est-à-dire sous forme monoatomique ionisé (un plasma).

c'est le réacteur nucléaire qui fournit la chaleur donc ?

Dans le cas du le lanceur orbital monoétage, la chaleur (l'énergie cinétique) des atomes d'hélium issus du générateur à fusion nucléaire est convertie en électricité qui alimente un laser à électrons libres. Il n'y a que dans le DFP que la "chaleur" produite par la fusion est directement exploitée.

et qu'est-ce que la cuve de "ML" sur le schéma en page 2 (à moins que ce soit le moteur) ?

Comme l'indique la nomenclature en première page, "ML" indique l'espace réservé à la charge utile.

Si tu souhaites te documenter d'avantage, il y a plus de publications sur l'usage du Polywell comme générateur spatial dans la discussion sur le Polywell que j'ai lancé (voir le lien à la fin de mon 1er post).

Cordialement.

[invitebd8766f3]

Merci pour les réponses

Je suis déjà sur le sujet du polywell à regarder les publications, mais j'en ai pour quelque jours voir semaines de lecture.