Saturne V, une quasi limite ?

[Benzki]

Bonjour à tous. En regardant les archives de la Nasa concernant l'épopée vers la Lune, on a l'impression en voyant la Saturne V décoller, que l'on était à la limite de ce qui était possible, physiquement parlant, tenu compte de la structure des matériaux et des moyens utilisés. Je lis que 93% du poids de cette fusée était composé du carburant. Je lis aussi que cela reste la fusée la plus puissante jamais construite. Si c'était à refaire aujourd'hui, j'imagine qu'avec les matériaux composites, on pourrait alléger le poids et donc le carburant, mais n'est-on tout de même pas près de la limite de ce qui est possible ? Et dire que ce n'était que pour atteindre notre proche banlieue, la Lune. Un voyage habité vers Mars nécessiterait-il plutôt un assemblage en orbite terrestre de plusieurs modules, pour repartir ensuite ? Est-ce techniquement envisageable ?
Je me dis aussi que ces considérations limitent fortement les mêmes prospections pour les habitants d'autres planètes qui aimeraient se lancer dans l'aventure spatiale. Si la planète en question est un peu plus dense et/ou volumineuse, avec une vitesse nécessaire de satellisation supérieure à nos 7.9 km/s, cela doit réduire nettement le nombre de candidats. Mais l'inverse doit être vrai aussi...
Enfin bref, quelle est ma question dans tout ça ? Déjà de savoir comment se serait présentée aujourd'hui une remplaçante de la fusée Saturne V pour un voyage habité vers la Lune, au vu des progrès techniques réalisés ? Un grand merci par avance.
-----

[Tryss2]

Déjà, c'est normal qu'une fusée soit constitués à +90% d'ergols, pas moyen de faire autrement à cause de l'équation de Tsiolkovski


Pour ce qui est d'une remplacante de la Saturn V et d'un retour sur la lune, on s'oriente soit vers des lancements en plusieurs morceaux (SLS), soit un ravitaillement en orbite (BFR). Tout en sachant que la BFR est prévue pour mettre 100t de charge utile en orbite basse (140t pour Saturn V)

[Benzki]

Merci. Donc, si je comprends bien, à défaut de gros progrès, on change de stratégie en choisissant le ravitaillement en orbite terrestre.
Et concernant l'ampleur de la gravitation de notre planète pour la limite de mise en orbite, peut-on estimer la limite raisonnable au-delà de laquelle il devient inenvisageable de concevoir ce genre de projet ? Je veux donc dire si g sur Terre n'était pas de 9,81 m/s2, mais par exemple 15m/s2, une Saturne V même améliorée aurait été impossible ? Encore merci

[Tryss2]

En gros, si le delta-v de mise en orbite double, une même fusée ne pourra mettre que la racine carré de la charge utile de départ en orbite. Du coup, il faudrait presque une saturn V pour mettre en orbite un Soyouz.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Benzki]

Merci. Oui, donc c'est logique. La charge à satelliser sera chaque fois plus faible si g augmente, et il faudra dès lors avoir recours à de multiples mises en orbite de parties d'un vaisseau et réservoirs pour finalement arriver à assembler le tout en orbite terrestre pour repartir ensuite....assez laborieux donc...Merci.

[saint.112]

Étant donné que les technologies spatiales en étaient encore à leurs balbutiements à l’époque, Saturn V était certainement à la limite du possible voire du raisonnable.
Les Soviétiques développaient dans le plus grand secret un lanceur pour leur programme lunaire concurrent, N-1, qui était de taille comparable mais qui s’est lamentablement crashé lors de ses quatre essais de lancement. Le programme a alors été abandonné. On n’appris son existence qu’après l’effondrement du régime et l’ouverture des archives. Il est admis aujourd’hui y compris en Russie que les Soviétiques avaient dépassé les limites de ce qu’ils avaient les moyens de faire.
Saturn V reste donc la plus grosse fusée ayant régulièrement mis avec succès une charge utile en orbite et elle n’a connu aucun échec.
Les projets en cours ou abandonnés comme SLS, BFR, Ares V ou Ares IV sont de tailles comparables.

Comme l’a dit Tryss2, d’après l’équation de Tsiolkovski, pour mettre 1kg en orbite il faut bruler de l’ordre de 10kg d’ergols. C’est pour ça qu’une fusée est fondamentalement un gros tube plein d’ergol avec une petite coiffe au dessus contenant la charge utile. Alléger la structure a toujours été un souci majeur.

Nico

[Tawahi-Kiwi]

...reste la propulsion nucleaire thermique, il y a des contrats de recherche en cours (a nouveau) a la NASA, donc on ne va pas desesperer

T-K

[Tryss2]

Il y a aussi des recherches coté russe me semble t'il. Après, ça ne fait qu'améliorer l'ISP, on est toujours "prisonnier" de l'équation de Tsiolkovski

[Tawahi-Kiwi]

Après, ça ne fait qu'améliorer l'ISP, on est toujours "prisonnier" de l'équation de Tsiolkovski

Ouaip, on n'echappe pas si facilement a la physique ; je crois que l'idee de Von Braun au depart pour aller sur Mars etait de taper des Saturn V comme booster avec un deuxieme (troisieme?) etage NERVA..., ca aurait ete gigantesque ; puis l'idee de navette est apparue et avec cela, l'assemblage en orbite qui a change un peu le concept.

Il y a aussi des recherches coté russe me semble t'il

C'est juste, j'ai vu un documentaire recemment sur le RD-0410 https://en.wikipedia.org/wiki/TEM_(nuclear_propulsion)
T-K

[combackofjacquot]

Bonjour
Les possibilités d'un lanceur sont directement liées à l'énergie spécifique (Joules par kg) de son "carburant". Jusqu'à présent, y compris pour la Saturne V, on s'est limité aux propergols chimiques (O2 + fuel ou 02 + H2). On ne peut guère dépasser une vitesse d'éjection de 4700 m/sec . Or c'est le terme qui vient au dénominateur de l'exposant dans l'équation de Zyolkovski!! Quoique l'on fasse, on n'ira pas au delà des performances de la Saturne, en "rapport de masses". Pour ouvrir en grand les portes de l'espace, il faut bien se pénétrer de l'idée que le recours à l'énergie nucléaire est inévitable. La fission complète d'un gramme d'U ou de TH délivre autant d'énergie que la combustion de 2 tonnes et demi de fuel ! Mais, bien sûr, la mise en oeuvre de cette énergie spécifique nécessite la réalisation de systèmes plus complexes que les moteurs chimiques, même ceux de la Saturne V, utilisant des plasma et des champs magnétiques pour maîtriser les flux d'énergie réalisées et les températures atteintes. Les études concernant ces systèmes sont encore dans l'enfance.
Cordialement

[f6bes]

Il est admis aujourd’hui y compris en Russie que les Soviétiques avaient dépassé les limites de ce qu’ils avaient les moyens de faire.

Bjr il me semble que les Russes (en ces temps là) avait 3 programmes en cours sur...le feu.
Ce qui disperssait les " financement" plus tot que de n'en avoir qu'un seul.
C'est ce qui a mis l'URSS à...terre ( les yeux plus gros que le ventre)
Bonne journée

[saint.112]

Je dois commencer par corriger ce que j’ai dit :

Les Soviétiques développaient dans le plus grand secret un lanceur pour leur programme lunaire concurrent, N-1, qui était de taille comparable mais qui s’est lamentablement crashé lors de ses quatre essais de lancement. Le programme a alors été abandonné. On n’appris son existence qu’après l’effondrement du régime et l’ouverture des archives.

En fait ça été révélé durant la Glasnost, dans les années 80. Ceci je me suis toujours demandé si la CIA n’avait pas été courant bien avant et n’en avait rien dit.

Bjr il me semble que les Russes (en ces temps là) avait 3 programmes en cours sur...le feu.
Ce qui disperssait les " financement" plus tot que de n'en avoir qu'un seul.
C'est ce qui a mis l'URSS à...terre ( les yeux plus gros que le ventre)

Tout à fait. Alors que le régime donnait l’apparence d’un système monolithique et parfaitement contrôlé c’était en fait le foutoir : tout dépendait de décisions politiques prises au plus haut niveau par des types totalement incompétents et surtout soucieux de garder le contrôle sur leurs baronnies. Les études étaient confiées à des bureaux concurrents qui se tiraient dans les pattes à qui mieux mieux. Ces bureaux étaient dirigés par des ingénieurs de très haut niveau mais qui étaient de véritables tyrans et qui consacraient une bonne partie de leur temps à s’assurer des soutiens politiques.
De plus, au niveau technologique, les Soviétiques étaient à cent coudées derrière les Américains. Il s’est passé la même chose pour le TU 144, alias Concordski, et pour les centrales nucléaires de type Tchernobyl et ce ne sont que quelques exemples.
Dans les années 50 et 60, suite à leurs succès initiaux retentissants dans l’espace, les soviétiques étaient convaincus, comme Khrouchtchev le disait, qu’ils allaient dépasser les Américains sur tous les plans : économique, scientifique, technologique, culturel, etc. Ils allaient devenir les maitres du monde. Ils allaient mettre les premiers des stations habitées sur la Lune, le TU 144, plus gros et plus rapide que le Concorde et qui allait être opérationnel le premier, allait rafler le marché mondial du supersonique, etc.
La chute est toujours d’autant plus douloureuse qu’on s’est juché sur un piédestal trop haut. Tous ces échecs ont certainement contribué à l’effondrement du régime. Les Américains ne sont pas arrivés les premiers sur la Lune, ils ont été les seuls. Ils ont gagné par KO.
Nico

[Anathorn]

Comme l’a dit Tryss2, d’après l’équation de Tsiolkovski, pour mettre 1kg en orbite il faut bruler de l’ordre de 10kg d’ergols.

Sachant que la structure d'une fusée hors charge utile (CU) fait moins de 10% de la masse des ergols, c'est bien pire que 1kg pour 10kg d'ergols, reprenons les chiffres :

falcon 9 v1.1 FT réutilisable (avec réutilisation du premier étage) :
- masse au décollage : 549t
- CU en GTO : 4.85t
112 tonnes de fusée pour 1 tonne de CU en GTO...
https://fr.wikipedia.org/wiki/Falcon...ons_du_lanceur

les chiffres sont publics, mais la presse mélange systématiquement les données réutilisable et non réutilisables, qui sont pourtant totalement différentes...
Or, la viabilité économique (qui reste toujours a démontrer...) d'un réutilisable repose sur sa... réutilisation.
S'il n'est pas réutilisé, ça coute plus cher qu'un engin prévu pour être périssable dès le départ.
Donc les chiffres en non réutilisable pour la F9 n'ont vraiment aucun sens, bien que ça soit ceux qui sont systématiquement repris par la presse quand ils parlent de cette fusée... cherchez l'erreur...


Une Falcon Heavy, c'est 1421 tonnes au décollage pour... seulement 8 tonnes en GTO avec la récupération des 3 étages (qu'ils ont tenté 3 fois sans jamais réussir a récupérer le corps central le plus long et le plus cher) !
ici on est a 176 tonnes de fusée pour 1 seule tonne de CU !!!
Avec récup des deux boosters mais pas le corps central, on ne monte qu'a 10 tonnes de CU pour 1421 tonnes de fusée, c'est a dire moins qu'une Ariane 5 (10.5t) qui pèse 750 t donc moitié moins que la FH au décollage...
La fameuse flacon heavy qui étaient censée remplacer la falcon9 depuis 2015 (dixit Elon Musk en 2010...) et qui n'a été tirée que 3 fois a ce jour, avec un carnet de commande totalement famélique (3 tirs "envisagés" d'ici 2022...).
Le plus gros flop de l'histoire de l'industrie spatiale commerciale... dont personne ne parle car Musk noie cet echec sous sa com habituelle qui endort tout le monde...
https://fr.wikipedia.org/wiki/Falcon...et_utilisation

On est vraiment TRES loin des 10% de masse de CU dans une fusée, très très loin.
Pour le marché du satellite GTO de + de 4t, (l'ancien plus gros business du secteur qui est en train de se tarir) La fusée commerciale GTO la plus performante techniquement (j'ai pas dit économiquement) reste l'Ariane 5, avec 70 tonnes de fusée pour 1 tonne de CU en GTO.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Ariane_5

Pour l'orbite basse, on peut considérer grosso modo de doubler la performance pour chacun de ces lanceurs.
sauf pour la FH qui passe(rait) de 8t a 40 t en full recup !
chiffre tout de même très suspect... amélioration annoncée de X5 pour la masse entre GTO et LEO, avec la même fusée, c'est très suspect, et ça n'a d'ailleurs jamais été vérifié...

Donc Saturn V une quasi limite ?
Non, on peut envisager encore bien plus gros.
Mais avant, il faut répondre a cette question : pour quoi faire ?
Parce que le cout (développement + exploitation) augmente presque au carré de la masse de l'engin, ne l'oublions pas...
C'est pour ça que l'histoire du starship de musk est une sacrée bouffonnerie.
Et que c'est certainement pas le tourisme spatial qui pourra lui permettre un jour de financer ce colossal gouffre a pognon.
Seule sa constellation le pourrait.
Sauf qu'elle nécessite des dizaines de tirs de falcon 9 pour être mise en place seulement avec un service ultra minimal, et des centaines de tirs pour être vraiment opérationnelle.
Donc un sacré paquet de temps, plusieurs décennies en doublant le rythme de tir actuel de SpaceX.
Vaste plaisanterie.
Mais qui calcule ça quand le "maître Musk" parle de ses projets bisounours ?
Certainement pas la presse en tout cas, sauf quelques très rares exceptions qui prennent généralement des commentaires du genre : "vous ne comprenez rien au génie" sans l'ombre d'un début de commencement d'éléments factuels pour étayer cette assertion (des preuves que l'histoire pour nigaud a une quelconque réalité).
Ainsi va le monde actuel... et ça ne s'arrange pas vraiment avec le temps...

[Dakitess]

On reconnait bien le style du personnage...

Etonnant de continuer à tirer ainsi sur SpaceX et ses projets avec peu d'éléments en main et de manière si péremptoire et autoritaire (Falcon Heavy ; StarShip) quand dans le même temps l'argumentaire est de dire que l'intérêt de la réutilisabilité sera à mesurer après X années pour faire les comptes et qu'il est donc urgent d'attendre avant de faire les louanges du Saint Musk. Peut-être que par cohérence, on pourrait se dire la même chose et qu'il faut attendre avant d'estimer si ces grands chantiers sont intéressants ou non, plutôt que de cracher du venin à qui veut l'entendre ?

Quant à la question de la F9 Full Thrust : la fusée "tout consommable" pré-existait à la version réutilisée. La réutilisation a nécessité des aménagements, non mineurs, mais ça regarde SpaceX : l'état de l'art, c'est la possibilité bien réelle de pouvoir tirer une fusée en réutilisable, privilégié, ou Full Thrust quand c'est nécessaire. C'est une souplesse intéressante, importante même, et la capacité Full Thrust me parait toujours aussi pertinente. Et elle s'établit à 8.3t GTO, ne t'en déplaise.

[Anathorn]

C'est quoi votre propos exactement là ?
Apporter votre parole contre les chiffres que je donne, et qui sont vérifiables par tous ?
Je vois... je connais le genre d'individu.

Quant à la question de mon autoritarisme, je ne vois pas de quoi vous parlez, j'expose des faits, de façon argumentée, avec des liens, contrairement a vous.
C'est donc vous qui venez cracher votre venin, certainement parce que j'ai osé toucher a votre gourou et que ça vous donne des allergies.
Et bien soignez vous, et tentez d'apporter d'autres éléments que "votre parole" pour participer a une conversation technique.
Technique sur le point matériel comme sur le point économique.
Je suis ouvert a la discussion sur la base de faits et non de paroles d'adeptes qui ont appris par cœur le marketing de SpaceX pour le répéter ensuite en boucle, en se prenant pour des prophètes.

[zebular]

Moi....je ne suis ni pour ni contre,bien au contraire mais contentez vous d'argumenter techniquement sur le forum et échangez en MP votre animosité,ce n'est pas interressant

[Tryss2]

C'est quoi votre propos exactement là ?
Apporter votre parole contre les chiffres que je donne, et qui sont vérifiables par tous ?.

Du coup, où puis-je vérifier l'affirmation suivante :
"Parce que le cout (développement + exploitation) augmente presque au carré de la masse de l'engin, ne l'oublions pas..."

[invite73192618]

Je ne voudrais pas te paraître vieux jeu ni encore moins grossier… l'homme de la pampa, parfois rude, reste toujours courtois, mais la vérité m'oblige à te le dire : ton Tsiolkovski commence à me les briser menu!

https://www.youtube.com/watch?v=DBMgnQCauL0
https://www.space.com/36442-could-mo...nto-space.html
https://www.youtube.com/watch?v=HLBpvWxQq8k

[Dakitess]

Restons réaliste, l'équation tyrannique restera d'actualité un bon moment