Importance du type de gaz ejecte par un moteur fusee

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,

- Sachant qu'une molecule d'eau est bien plus legere qu'une molecule de CO2,
- Pour une meme energie produite, (mais en utilisant des propergols de composition chimique differente, bien sur. Ce serait la comparaison entre les carburants hydrogene et kerosene par exemple.)

Si un moteur fusee ejecte des molecules d'eau (plus rapides), ce moteur fusee pousse-t-il plus fort que s'il ejectait des molecules de gaz carbonique (plus lentes)?


En poussant le concept a l'extreme, quelles seraient les eventuels avantages d'un moteur constitue d'un accelerateur lineaire qui ejecterait des electrons a tres haute vitesse?
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[invite23cdddab]

Ce qui fait avancer la fusée, c'est la conservation de la quantité de mouvement. Éjecter un gaz 2x plus lourd mais 2x moins vite produit la même poussée.

La masse du gaz n'a donc pas directement d'intérêt.

[Yvan_Delaserge]

Oui, m1 x v1 = m2 x v2. C'est ce que je me disais aussi.

Je croyais cependant avoir compris, en lisant un texte consacre au moteur a hydrogene, que l'un des avantages du moteur a hydrogene etait precisement d'ejecter des molecules d'eau, plus legeres que des molecules de CO2.

S'agirait-il d'un meilleur rendement? Sur l'energie thermique que degage la combustion des propergols, je crois que seulement quelques pourcent sont convertis en energie cinetique pour la fusee. Le rendement est-il meilleur si l'on ejecte des molecules legeres a grande vitesse, que si l'on ejecte dez molecules lourdes a faible vitesse?

[Yvan_Delaserge]

En utilisant la formule e= m v**2/2, si on compare une molecule de CO2 et une molecule de H2O, ejectees avec la meme energie, et en admettant que la molecule de CO2 est 16 fois plus lourde qu'une molecule d'eau, alors la molecule d'eau doit obligatoirement etre 4 fois plus rapide que celle de CO2.
Donc la quantite de mouvement (m x v) d'une molecule de CO2 sera 4 fois plus grande que celle d'une molecule d'eau.

Il serait donc plus avantageux d'ejecter du CO2 que de l'eau??
J'arrive a la conclusion inverse de l'hypothese de depart! Est-ce quelqu'un y comprend quelque chose?

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

La notion de rendement n'est pas évidente, ni vraiment utile pour une fusée, ce qui compte c'est la vitesse qu'elle peut acquérir, pour une certaine masse de propergols.
Comme cette masse de propergols est éjecté, il est intéressant que la vitesse d'éjection soit la plus grande possible.
A titre d'exemple, les étages hydrogène-oxygène n'utilise pas la proportion qui donne la plus haute température (11,2%, 88,8%) mais une proportion plus élevée d'hydrogène afin d'avoir une moyenne d'éjection maximale et non une énergie maximale.

[Anathorn]

En poussant le concept a l'extreme, quelles seraient les eventuels avantages d'un moteur constitue d'un accelerateur lineaire qui ejecterait des electrons a tres haute vitesse?

Et si tu fais ça, qu'est-ce qui se passe ?
=> Tu accumules de la charge positive pour ton vaisseau (puisque tu te débarrasses de tes charges négatives) : pas bon.

Lis donc cette description du moteur ionique, qui permet de se servir des électrons (en les "piquants" au xénon qui devient positif et qu'on accélère grâce a des aimants) qui sont restitué ensuite au xénon, à la sortie, lorsqu'il est accéléré, afin d'éviter l'accumulation de charge :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_ionique
Ici, c'est la masse inertielle du xénon qui est utilisée comme propulseur de l'engin.
Le système est fort ingénieux.
Et autant te prévenir que tu n'as aucune chance de trouver mieux que les spécialistes de ces sujets hyper pointus et très très peu intuitifs.

[Yvan_Delaserge]

et qu'on accélère grâce a des aimants

Merci pour la reference. Elle est tres interessante.

Accelerer du xenon revient a lui fournir de l'energie. Or un champ magnetique fixe ne peut pas fournir d'energie. Il doit s'agir de champs magnetiques variables.

[Anathorn]

Ce truc est fonctionnel et plusieurs sondes spatiales en sont équipées.
C'est important de le préciser dans ce milieu de chimères qu'est le "spatial prospectif"
Ça a beaucoup d'avenir pour toutes les applications avec les sondes robotisées, moins avec les voyages habités, sauf éventuellement vers mars.

[dr.Garou]

A titre d'exemple, les étages hydrogène-oxygène n'utilise pas la proportion qui donne la plus haute température (11,2%, 88,8%) mais une proportion plus élevée d'hydrogène afin d'avoir une moyenne d'éjection maximale et non une énergie maximale.

Il y a autre chose qui entre en ligne de compte dans ce cas la masse embarquée: l'hydrogène (d=0.071) présente une densité bien plus faible que l'oxygène (d = 1.143), et donc plus on part sur une proportion élevée d'oxygène dans le mélange plus la masse d'ergol augmente, ce dans des proportions qui sont catastrophiques.

[phys4]

Or un champ magnétique fixe ne peut pas fournir d'énergie. Il doit s'agir de champs magnétiques variables.

Dans ce type de moteur ionique, ce n'est pas le champ magnétique qui fournit l'énergie, mais le potentiel de l'électrode qui crée les ions et les accélère.
Le champ magnétique ne sert que pour la focalisation du faisceau, c'est très clair en lisant bien la référence citée.