Projet mars 500

[invite69845a40]

bonjour,j'aimerai connaitre le principe de fonctionnement des statoréacteurs et si ils permettent des vols hypersoniques.Merci d'avance
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[Geb]

Bonjour farallon,

bonjour,j'aimerai connaitre le principe de fonctionnement des statoréacteurs et si ils permettent des vols hypersoniques.

Je te suggère de commencer à lire ceci :

http://forums.futura-sciences.com/as...ion-stato.html

Par curiosité, quel est le rapport avec le projet Mars 500 ?

Cordialement.

[invite69845a40]

Bonjour Geb, si les russes veulent concrétiser le voyage vers mars, en plus de l'étude des effets d'un long voyage sue l'organisme humain,le problème de la propulsion constitu un défi majeur

[Geb]

Bonjour Geb, si les russes veulent concrétiser le voyage vers mars, en plus de l'étude des effets d'un long voyage sue l'organisme humain,le problème de la propulsion constitu un défi majeur

Un statoréacteur, qu'il soit à combustion subsonique (ramjet en anglais) ou supersonique (scramjet en anglais, c-à-d supersonic combustion ramjet), ne fonctionne pas dans le vide spatial. Il faut de l'air pour faire fonctionner ce type de propulseur.

Il existe également ce qu'on appelle le "statoréacteur interstellaire de Bussard", mais c'est un concept théorique qui n'est pas adapté au voyage interplanétaire.

Les Russes explorent la propulsion nucléo-électrique : un réacteur nucléaire fournit l'électricité nécessaire au fonctionnement d'un propulseur à plasma. Voir ici :

http://forums.futura-sciences.com/as...al-habite.html

Cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite69845a40]

Salut,le rendement d'un moteur nucléo-électrique est-il fiable pour un voyage de longue durée comme la le périple martien?
amicalement

[Geb]

Salut,le rendement d'un moteur nucléo-électrique est-il fiable pour un voyage de longue durée comme la le périple martien?

Qu'entends-tu exactement par rendement ?

[invite69845a40]

L'énergie générée par ce type de moteur est-il suffisant et fiable compte tenu d'un risque de fusion du réacteur qui serait calamiteu pour le voyage du siècle

[Geb]

L'énergie générée par ce type de moteur est-il suffisant et fiable compte tenu d'un risque de fusion du réacteur qui serait calamiteu pour le voyage du siècle

Si je te comprends bien, il y a deux aspects dans ta question :

- Ce type de propulseur est-il suffisamment puissant pour raccourcir sensiblement le voyage ?
- Ce type de propulseur est-il suffisamment sûr pour éviter au maximum un accident majeur ?

Dans un propulseur nucléo-électrique du type imaginé par les Russes, on a un réacteur nucléaire qui libère 3,5 MW d'énergie thermique grâce à la fission d'un combustible fissile (probablement du dioxyde d'uranium UO2 enrichi à 90% en uranium 235). Cette énergie thermique chauffe un fluide de refroidissement primaire circulant dans des canaux de refroidissement.

La réaction de fission est régulée à l’intérieur du cœur du réacteur par des barres de contrôle mobiles. En plus des barres de contrôle, on peut aussi ajouter (mais c'est facultatif) un matériau réflecteur de neutrons, qui diminue les fuites et augmente le flux moyen en retournant les neutrons à la région de faible flux, près du bord du cœur. Un réacteur nucléaire est également truffé de sondes et autres instruments de mesure, toujours à des fins de contrôle. Le réacteur envisagé par les Russes pour un voyage vers Mars est dit "à neutrons rapides" ce qui veut dire que contrairement aux réacteurs dits à neutrons thermiques, on peut se passer d'un matériau modérateur qui assure la thermalisation des neutrons (ce qui allège le dispositif).

Le combustible fissile n’est pas directement en contact avec le fluide caloporteur, la chaleur pouvant favoriser des réactions chimiques préjudiciables entre les deux. Pour l’isoler du fluide caloporteur, le combustible est entouré d’une gaine métallique. L’enceinte du cœur du réacteur est entourée par une ou plusieurs parois faisant office de bouclier anti-radiations. Le fluide caloporteur primaire est mû par un réseau de pompes mécaniques. Il chauffe à son tour un fluide caloporteur secondaire à travers un échangeur de chaleur. Si un des (ou les deux) fluides de refroidissement subissent une transition de phase (par exemple, de la phase gazeuse à la phase liquide, il faut ajouter un condenseur au système. Le système russe n'en aura pas besoin non plus (ce qui allège encore le dispositif), puisque le fluide caloporteur est un mélange de néon et d'hélium (probablement 28 % de néon pour 72% d'hélium). J’ignore cependant si c’est le liquide de refroidissement primaire ou secondaire. Quoiqu'il en soit, le fluide secondaire fait tourner une turbine couplée à un alternateur qui fabrique de l’électricité. Le fluide secondaire est finalement refroidit par un radiateur pour recommencer le cycle. Ce radiateur est indispensable, puisque le rayonnement est le seul échange thermique possible avec le vide spatial : il n'y a ni conduction, ni convection dans l'espace, à cause de l'absence de pesanteur (on est en microgravité). L’électricité produite est ensuite véhiculée à travers un réseau de distribution d’électricité. Dans le cas du modèle russe, cette électricité sert à alimenter plusieurs propulseurs magnétoplasmadynamique (un type particulier de propulseur spatial électrique à plasma).

L'utilisation d'un turbo-alternateur à haute température dans l'espace n'a jamais été tenté. L'avantage du fluide caloporteur gazeux, outre l'absence de condenseur, est qu'il s'agit d'un système permettant une conversion thermo-électrique avec un rendement (~35%) bien supérieur aux techniques habituels.

L'objectif des Russes, à partir d'une source d'énergie thermique d'environ 3,5 MW est d'atteindre une production nette d'électricité de 1 MW. L'autre avantage de ce système, est qu'il permet d'obtenir des réacteurs nucléaires qualifiés pour le milieu spatial à la fois relativement compacts et surtout, légers. Le projet russe vise une masse spécifique d'environ 15 kg/kW d'électricité produite. En comparaison, les réacteurs les plus performants jamais testés en orbite pesaient 320 kg pour une production électrique de 5 kW (soit une masse spécifique de 64 kg/kW).

Quant à la sûreté, c'est une question auquel je ne peux pas répondre dans le détail, mais à mon avis, une fois le réacteur assemblé dans l'espace au-delà de l'orbite dite "de sûreté nucléaire", c'est-à-dire à une altitude supérieure à 800 km, la sûreté devrait être relativement bien maîtrisée.

Cependant, ces performances sont très loin de suffir à raccourcir un voyage interplanétaire habité vers Mars, par rapport à l'alternative de la propulsion chimique (520 jours de voyage aller-retour lors d'une opposition Terre-Mars, par exemple, celle d'août 2050).

L'autre composant extrêmement critique, est justement le radiateur. Par exemple, l'External Active Thermal Control System (EATCS), le radiateur principal de l'ISS, conçu par Boeing, est capable de dissiper dans l'espace 70 kW d'énergie thermique. La surface totale de l'EATCS de l'ISS, qui utilise de l'ammoniac comme fluide caloporteur est de l'ammoniac est de 3800 m² et surtout, il pèse 54 tonnes. Le radiateur de l'ISS possède donc une masse spécifique de 771 kg/kW dissipé...

Comme tu l'as compris, si on utilisait la même technologie pour dissiper l'énergie thermique résiduelle du réacteur nucléaire russe, soit 2500 kW, le radiateur pèserait plus de 1928 tonnes...

Heureusement, les Russes envisagent d'explorer la technique des radiateurs à gouttelettes, avec lesquels on espère atteindre, un jour peut-être, une masse spécifique de seulement 0,5 kg/kW (soit plus de 1500 fois mieux que les radiateurs high-tech de l'ISS).

Comme tu le vois, la propulsion chimique classique, avec le couple redox LOX/LH2, à encore de beau jour devant lui.

Je crois utile de mentionner que, même si les Russes explorent la propulsion nucléo-électrique, entre 1955 et 1972, les Américains ont conçu des propulseurs nucléo-thermiques extrêmement performants qui auraient pu permettre de poser un équipage sur Mars en 1986.

Le congrès américain à préférer abandonner ce projet pour développer la navette spatiale américaine.

Cordialement.

[invite69845a40]

Tu semble etre bien informé sur la propulsion spatiale.As-tu des infos sur le mode de propulsion du prochain engin spatial de la NASA?j'ai cru comprendre qu'il y a plusieurs candidats

[Geb]

Tu semble etre bien informé sur la propulsion spatiale.

Pas vraiment. Je suis simplement à l'affut d'informations sur le générateur nucléo-électrique russe depuis que j'ai créé la discussion à son sujet sur le forum.

As-tu des infos sur le mode de propulsion du prochain engin spatial de la NASA?j'ai cru comprendre qu'il y a plusieurs candidats

Ça dépend exclusivement de la mission. Je pense que dans le cadre d'une mission habitée Terre-Mars, la NASA avait justement envisagé de revenir à la propulsion nucléothermique, similaire à celle développée à l'occasion du programme NERVA jusqu'en 1972 (date de l'abandon du projet).

Cependant, à la NASA, la propulsion nucléaire est évoquée sous le vocable "the N-word", parce que l'opinion publique américaine n'y est pas favorable. La raison est simple : le taux d'échec des fusées orbitales actuelles est généralement supérieur à 2%.

Cela dit, paradoxalement, le plutonium-238 utilisé jusqu'ici dans les générateurs thermoélectriques à radioisotope présente une radiotoxicité bien supérieure à celle du dioxyde d'uranium (90% U-235, 10% U-238) envisagé pour les véritables réacteurs nucléaires spatiaux.

Cordialement.

[invite69845a40]

pense-tu que du plasma pourrait faire l'affaire?

[Geb]

pense-tu que du plasma pourrait faire l'affaire?

Le problème des propulseurs à plasma, c'est qu'il faut énormément d'énergie électrique pour les alimenter. Donc, le problème n'est pas tellement de savoir quel type de propulseur on va utiliser (MPD, PIT, DS4G, etc...), mais plutôt de savoir jusqu'à quel point on va pouvoir améliorer la masse spécifique du générateur nucléaire ainsi que celle de ses radiateurs spatiaux. La propulsion électrique ne présente aucun avantage pour un voyage habité interplanétaire dans l'état actuel de la technologie, quel que soit le propulseur.

Même si les Russes parvenaient, d'ici 2018 :

- à faire passer la puissance des générateurs spatiaux tester en milieu spatial de 5 kW (réacteurs soviétiques TOPAZ en 1987-1988) à 1000 kW,
- à faire passer la masse spécifique d'un générateur nucléaire spatial de 64 kg/kW (toujours les TOPAZ) à 15 kg/kW,
- à faire passer la masse spécifique des radiateurs spatiaux de ~770 kg/kW (ceux de l'ISS) à 0,5 kg/kW,

Cette amélioration phénoménale des performances seraient encore clairement insuffisante pour alimenter un vaisseau habité Terre-Mars. Je le répète, notre meilleure option dans l'état actuel de la technologie, c'est la propulsion nucléothermique, même s'il n'existe plus aucun programme de développement en ce sens.

Cependant, le réacteur spatial de 1 MW actuellement développé en Russie et toujours prévu pour 2018 représenterait un énorme avantage, je dirais même un progrès fabuleux pour des missions d'exploration robotique, comme par exemple le système jovien (Europe), saturnien (Titan, Encelade) ou même jusqu'à Pluton et même au-delà.

Cordialement.

[invite69845a40]

espérons qu'on trouvera la solution pour que la race humaine foule aussitot que possible le sol de mars.Dans une émission de national géographic(aux frontières de la science), que maitriser la propulsion à antimatière pourrait faire passer des futurs vaisseaux spatiaux à une vitesse de plus de "1 milliard de km/h" délirant non?

[Geb]

espérons qu'on trouvera la solution pour que la race humaine foule aussitot que possible le sol de mars.

Sauf miracle technologique (comme l'avion orbital Skylon ou les propulseurs QED/CSR-A avec un générateur Polywell), je ne pense pas qu'un être humain foulera le sol de Mars avant ma mort.

Dans une émission de national géographic(aux frontières de la science), que maitriser la propulsion à antimatière pourrait faire passer des futurs vaisseaux spatiaux à une vitesse de plus de "1 milliard de km/h" délirant non?

Comme j'ai essayé de te l'expliquer dans mes messages précédents, faire correspondre une vitesse maximale et un système de propulsion (quel qu'il soit) sans un minimum de considérations techniques (principalement la masse spécifique en kg/kW ou en kg/N de poussée) ne veut absolument rien dire.

L'important c'est la masse spécifique, l'impulsion spécifique et la poussée maximale correspondante du propulseur. Hors, on ignore tout de la masse spécifique que pourrait atteindre un propulseur à anti-matière. En outre, la production mondiale d'antimatière est dérisoire (le mot est faible) et on ne parvient pas à en stocker une quantité même infime durant un temps appréciable.

Cordialement.

[invite69845a40]

donc pure folie!!en ce qui concerne les statoréacteurs,peuvent-t-ils évoluer dans un milieu marin(lancer depuis un sous-marin)compte tenu des lois de la dynamique des fluides?

[Geb]

donc pure folie!!en ce qui concerne les statoréacteurs,peuvent-t-ils évoluer dans un milieu marin(lancer depuis un sous-marin)compte tenu des lois de la dynamique des fluides?

Non, il n'y a pas suffisamment d'oxygène dans l'eau pour faire fonctionner un statoréacteur.

Plus sérieusement, les sous-marins modernes sont propulsés par hélice et les torpilles les plus rapides utilisent une propulsion type fusée.

Les recherches en matière de propulsion sous-marine concernent principalement les concepts visant à réduire les frictions hydrodynamiques. Par exemple, les torpilles les plus rapides utilisent la supercavitation pour atteindre des vitesses impressionnantes (estimées à 500 km/h). Voir par exemple la torpille russe Chkval.

Cordialement.

[invite69845a40]

Et le Thomashawk(850km/h) n'est t-il pas plus performant que ce missile russe

[Geb]

Encore une fois, je ne vois plus trop le rapport avec le projet Mars 500, mais bon...

Et le Thomashawk(850km/h) n'est t-il pas plus performant que ce missile russe

Je te prie de m'excuser, j'ai peut-être mal compris ta question précédente. La Chkval n'est pas un missile, c'est une torpille.

Si tu considères uniquement les engins propulsés lancés depuis un sous-marin et non pas les engins propulsés sous-marins (ce qui n'est pas du tout la même chose), tout est possible.

Par exemple, le missile balistique mer-sol Trident II, le seul missile balistique à capacité nucléaire encore embarqué dans les sous-marins de l'US Navy américaine, peut atteindre une vitesse quasi-orbitale de 19000 km/h.

Cordialement.

[invite69845a40]

C'est vrai que je m'éloigne du projet mars 500 d'ou tes confusions;je m'excuse .Je suis un fan de propulsion aérospatiale,j'ai tendance à mélanger trop de choses.En fait quelle est le rayon d'action du Trident 2?