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4. Propulseur
Le système de propulsion a déjà été décrit très succintement en #%. Il s'agit essentiellement d'un accélérateur de particules. Il existe de nombreux principes, mais le concept utilisé pourrait être dérivé de la propulsion VASIMR, décrite en [].
Une variante possible serait la suivante : le fluide propulsif pénètre dans une chambre d'ionisation dans laquelle une antenne hélicoidale rayonne des impulsions RF qui ionisent les atomes.
Les ions pénètrent ensuite dans un étage d'accélération et se mettent à décrire une trajectoire hélicoidale sous l'action d'un champ magnétique axial. Les ions sont accélérés par un champ RF de même fréquence que leur fréquence de gyration.
La propulsion VASIMR "classique" éjecte ensuite les ions par une tuyère magnétique.
Il s'agit ici d'enchainer plusieurs étages d'accélération, de diamètres croissant afin de s'adapter à l'augmentation du rayon de gyration. Le dispositif peut avoir une longueur totale d'environ 50m, et le dernier étage un diamètre d'environ 3m, suivant l'intensité du champ.
La tuyère magnétique finale est une configuration de champ magnétique qui déroule la trajectoire des particules de façon à ce qu'elles quittent le dispositif sur une trajectoire rectiligne, exercant effectivement la poussée.
Il ne s'agit que d'une possibilité parmi d'autres. On peut éventuellement étudier un accélérateur de particules en anneau.
On rappelle que le système doit permettre d'accélérer les particules à des vitesses de l'ordre de 30000km/s, soit c/10.
Le débit massique envisagé est de l'ordre de 200mg/s, soit de l'ordre de grandeur de ce qui est actuellement testé en laboratoire par la NASA (moteur VASIMR VX-10). Un tel moteur ne serait donc pas fondamentalement différent de ce qui est déjà en cours de développement.
75% de la puissance électrique initiale peut être effectivement convertie en énergie cinétique des particules, soit 30GW.
5. Elements divers
Bien qu'aucune sonde interplanétaire n'aie été détruite à la suite d'une collision météorique et que l'espace interstellaire soit encore beaucoup plus vide que l'espace interplanétaire, les vitesses élevées atteintes peuvent nécessiter de placer à l'avant du vaisseau un bouclier assurant une protection contre la plupart des poussières.
Pour être adapté à la section transversale du vaisseau, un tel bouclier devrait avoir un diamètre de l'ordre de 15m. Des éléments de radiateurs peuvent avoir des dimensions transversales plus importantes mais ont une faible section projetée dans la direction de la vitesse. Ces éléments ne sont pas non plus critiques (la destruction de 10% des radiateurs ne remet pas en cause la mission en principe).
Le bouclier peut être constitué, par exemple, d'un bloc de glace de l'ordre de 1m d'épaisseur, ce qui donnerait une masse de l'ordre de 200t.
Etant donné la durée de la mission, le vaisseau est censé être autonome, capable de s'autodiagnotiquer et d'assurer sa maintenance.
Il dispose donc d'unités robotiques, d'une réserve de pièces détachées, etc. Masse estimé arbitrairement à 100t, qu'on incluera dans la masse de structure.
On ajoutera également dans cette masse de structure le système de communication, les calculateurs, etc.
La masse de structure inclut aussi réservoirs, pompes diverses, etc. Ces ensembles sont évalués à 300t au total.
6. Charge utile
Le vaisseau étant destiné à explorer un système planétaire, et étant lui-même très massif, il n'est pas envisageable de le faire atterrir directement sur des planètes.
La charge utile devrait être constituée de plusieurs sondes planétaires plus petites, d'une masse unitaire de l'ordre de 20t, capables éventuellement de se fractionner elles-mêmes pour libérer des atterrisseurs.
A son arrivée dans le système, le vaisseau principal largue successivement ces sondes, et se place en orbite autour de l'étoile principale où il joue le rôle de relais de communication avec la Terre.
On peut considérer une charge utile de 500t, comprenant une dizaine de sondes planétaires, ainsi que des instruments restant à bord du vaisseau.
7. Communications
Les communications avec la Terre se font au moyen d'un faisceau laser de longueur d'onde 1µm, ce qui correspond à une porteuse optique de f=300THz.
Un faisceau laser permet également de réduire la divergence, et donc de diminuer la puissance nécessaire. La divergence d'un faisceau de 1m de diamètre est de l'ordre de 10^-6 radians.
Pour une puissance optique P=100MW au départ, le flux reçu à 6 a.l. est de l'ordre de 4E-14 W/m², soit 200000 photons/s/m².
Un miroir parabolique de 10m de diamètre recueillera 16.10^6 photons/s, ce qui permet d'assurer des communications à des débits raisonnables avec un bon rapport S/B.
On peut éventuellement disposer d'une puissance d'émission beaucoup plus importante si la propulsion est arrêtée pendant la transmission.
La station de réception peut être conçue de la façon suivante.
Afin d'assurer une redondance, on propose de placer en orbite géostationnaire terrestre trois stations de réception primaire, à intervalle de 120 deg
au dessus de l'équateur. Le miroir peut rester pointé en permanence vers l'étoile pratiquement sans asservissement, à la différence d'une réception terrestre.
Les signaux reçus sont enregistrés, et relayés vers la Terre où ils peuvent être captés avec des antennes classiques de faible diamètre.
Tout comme le vaisseau interstellaire, les stations de réceptions sont capables d'assurer leur propre maintenance sur des périodes de plusieurs siècles, et leur isolement de l'environnement terrestre peut même constituer une sécurité.
Mise à part la question de la maintenance automatique, toutes les techniques de communication requises existent déjà, ou le seront à court terme.
(à suivre)
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Envoyé par Gilgamesh 
