Actu - Les plus longs nanotubes de carbone du monde !

[invite94355a9b]

C’est un record, des chercheurs de l'University of Cincinnati sont parvenus à fabriquer des nanotubes de presque 2 cm de long, soit 900 000 fois la taille de leur section. Cela pourrait avoir des applications industrielles spectaculaires et on pense bien évidemment aux câbles plus résistants que de l’acier nécessaires pour faire de l’ascenseur spatial, popularisé par Arthur Clarke dans « Les fontaines du Pa...

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[aetius]

Belle performance!

mais pour en revenir à cette histoire d'ascenseur spatial , je ne comprends tourjours pas pourquoi un cable en nanotube est indispensable, aprés quelques calculs la contrainte exercée peut être tout à fait supportée par des materiaux plus conventionnels tels que de la fibre de carbone haute performance par exemple.

des avis la dessus?

[invite91a69b29]

je pense que l'utilisation de nanotubes permet de définir des critères très précis et plus poussés de souplesse et de résistance.

De plus, on sait que les nanomatériaux peuvent, pour certains, voir leurs propriétés se modifier sous certains influx électriques.
On pourrait ainsi imaginer un cable qu'on puisse rendre un peu plus souple si une tempête passe autour par exemple ?

En tous cas, je pense immédiatement à des applications différentes, plus particulièrement médicales que ce soit au niveau de l'exploration (pour remplacer l'introduction de cables-caméra encore assez gros lors d'opérations ou pour aller explorer les méandres du cerveau et atteindre des tumeurs inateignables pour le moment, pour remplacer des nerfs ou des synapses, etc...

Bref, c'est une bonne nouvelle et pas seulement pour Arthur C. Clarke

[moijdikssékool]

mais pour en revenir à cette histoire d'ascenseur spatial , je ne comprends tourjours pas pourquoi un cable en nanotube est indispensable, aprés quelques calculs la contrainte exercée peut être tout à fait supportée par des materiaux plus conventionnels tels que de la fibre de carbone haute performance par exemple.

tu n'oublierais pas le poids du câble? il mesure au moins 36.000km de long, il doit supporter son propre poids

petite note au sujet du dessin:
on utilise le laser pour faire rebondir les photons sur l'ascenceur?
il y a un truc que je comprends pas: imaginons 2 masses dans l'espace, on les dote chacune d'un miroir et entre ces 2 miroirs on introduit un faisceau laser jusqu'à ce que les rebonds permettent aux masses de se tenir à distance sans que la force gravitationnelle les rapproche. A ce moment là, on coupe le faiseceu laser, mais les rebonds des photons (précédemment envoyés par le laser) continuent et les 2 masses sont maintenues à distance malgré les forces gravitationnelles, non?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite91a69b29]

Les rebonds ne continueraient pas éternellement, il y aurai nécessairement déperdition, conversion en chaleur, etc.
bref l'énergie de ces photons finirai vite par se perdre quelque part

[moijdikssékool]

Les rebonds ne continueraient pas éternellement, il y aurai nécessairement déperdition, conversion en chaleur, etc.
bref l'énergie de ces photons finirai vite par se perdre quelque part

il y avait une info (il me semble sur FS mais je ne la retrouve pas) comme quoi on pouvait faire rebondir un photon entre 2 miroirs avant qu'il ne 's'évanouisse' au bout d'un certain temps
En gros, le photon voit sa fréquence diminuer lorsqu'il fait un rebond. Une fréquence nulle d'un photon se traduit-elle par son "évanouissement"?

[acropole]

En gros, le photon voit sa fréquence diminuer lorsqu'il fait un rebond. Une fréquence nulle d'un photon se traduit-elle par son "évanouissement"?

A moins que lors de son dernier contact avec un des mirroirs il ne rebondisse plus, faute d'énergie suffisente.

[aetius]

tu n'oublierais pas le poids du câble? il mesure au moins 36.000km de long, il doit supporter son propre poids

Non je n'oublie pas le poids du cable aux derniéres nouvelles la gravité est négligeable à 36 000 km ( etat de fait qui commence vers 200 km) , aprés reste la masse inertielle qui pose plutot des problèmes de tangage(et donc de maintien du satellite ) que des tensions verticales sur ledit cable.
je maintien donc que les 70 gpa semblent exagérés.
Donc je repose la question un cable en nanotubes est il bien indispensable pour ce projet?

[Quintilio]

Donc je repose la question un cable en nanotubes est il bien indispensable pour ce projet?

Le système est en équilibre car la moitié du câble se situe au dessus de l'orbite géostationnaire (environ 36 000 km de la surface terrestre) alors que l'autre moitié se trouve en dessous. Ainsi la moitié inférieure "tire" l'ensemble vers le bas à cause du poids du câble alors que la partie supérieure "tire" vers le haut ce qui crée une tension. L'extrémité du câble qui se situe dans l'espace n'est donc pas en orbite autour de la terre proprement dit, car sa vitesse réelle est beaucoup plus élevée que le serait sa vitesse orbitale. En fait si le câble était coupé il s'éjecterait dans l'espace à cause de la force centrifuge.

La remontée ou descente d'une cabine n'affecte pas l'équilibre du système étant donné le poids total du câble et la tension très élevée de celui-ci, qui serait tellement tendu qu'il serait aussi rigide qu'un mur.

Il est possible également de raccourcir la longueur du câble en ajoutant un contre-poids au bout du câble dans l'espace (qui pourrait être constitué du lanceur qui a lancé initialement le câble)

Il faut bien imaginer la nature titanesque du projet, la longueur d'un câble de 91 000 km, correspondrait à huit fois le diamètre de la Terre, et au quart de la distance Terre-Lune.

J'ai pas fait les calculs mais 70GPa ca me semble tout de suite beaucoup mois enorme

[aetius]

le poids du cable à partir de 200 km il commence à devenir negligeable ensuite pourquoi un cable de 100 000 km ??? une orbite de quelques milliers de km superieure à 36 000 km assure une tension suffisante pour hisser des objets bien plus lourds que ceux envoyés par les fusées actuelles.

[aetius]

juste pour ajouter que la presence d'un contre poids etait bien sur sous entendue dans mon post, un contrepoids adapté pour ne pas depasser la resistance limite du cable.

[_Goel_]

Salut !
Question comme ça...
Comment comptez-vous déployer le câble.... ?

[moijdikssékool]

A moins que lors de son dernier contact avec un des mirroirs il ne rebondisse plus, faute d'énergie suffisente

tet ben, mais il devient quoi?

Non je n'oublie pas le poids du cable aux derniéres nouvelles la gravité est négligeable à 36 000 km ( etat de fait qui commence vers 200 km) , aprés reste la masse inertielle qui pose plutot des problèmes de tangage(et donc de maintien du satellite ) que des tensions verticales sur ledit cable

la gravité devient négligeable à 200km, tiens donc! si ta vitesse est de 30.000km/h, que tu es en orbite, oui...
On pourrait dire qu'il n'y a 'pas de gravité' à 36.000km si l'on tourne à la vitesse géostationnaire. En somme le poids d'un cable de 36.000km est seulement de moitié celui qu'il aurait sur Terre
Pour compenser, il faut que la section du cable augmente au minimum avec la racine carrée de l'altitude. A 36.000km, la section doit donc être de 190km (divisée par 2). Le poids de ce cable serait autour de 10.000milliards de tonnes
Alors comme tu dis, sur le papier, ca marche. Mais comme le dit Goel

Comment comptez-vous déployer le câble.... ?

ca prendrait des plombes de le déployer

[acropole]

tet ben, mais il devient quoi?

Ben il reste dans l'atome qui l'a capté.
D'aprés ce que je me souviens de mes cours de physique, un photo qui rencontre un atome fait sauter un électron d'une couche et, en redescendant vers le noyau l'électron réemet un photon. Si l'énergie du photon n'est pas suffisante l'électron pourrait rester avec ce léger surplus d'énergie.

[aetius]

tet ben, mais il devient quoi?

la gravité devient négligeable à 200km, tiens donc! si ta vitesse est de 30.000km/h, que tu es en orbite, oui...
On pourrait dire qu'il n'y a 'pas de gravité' à 36.000km si l'on tourne à la vitesse géostationnaire. En somme le poids d'un cable de 36.000km est seulement de moitié celui qu'il aurait sur Terre
Pour compenser, il faut que la section du cable augmente au minimum avec la racine carrée de l'altitude. A 36.000km, la section doit donc être de 190km (divisée par 2). Le poids de ce cable serait autour de 10.000milliards de tonnes
Alors comme tu dis, sur le papier, ca marche. Mais comme le dit Goel

ca prendrait des plombes de le déployer

dis donc mon gars faudrais dire aux gars de la nasa d'où tu sort tes formules (tu te base sur quoi exactement ? sur l'évolution d'un champ en 1/r² ??)

Parceque deja que je trouve que la section de 1 mètre du cable nanotube pour une distance de 100 000 KM est un peu élevée alors 190 km ..........


Et pour mémoire à 200 km les crayons volent (cf gagarine) en orbite geosynchrone évidemment (ou quasiment), quand je dis que la gravité devient négligeable j'entends que la force centrifuge commence à compenser de manière significative la gravité à partir de 200 km.

[Bouli]

Même au niveau de la mer si tu vas assez vite les objets "volent"... sauf qu'il y a la résistance de l'air donc il faut monter en altitude pour ne pas être freiné. C'est bien à 36000km que la force centrifuge créée par une révolution de 24h et la force de gravité se compensent. Il faut donc placer une masse supplémentaire au dessus de 36000km pour que le câble soit "tiré" vers le haut sinon il retomberait lamentablement
A 200km, il faut faire une révolution en un peu plus d'une heure pour compenser les deux forces.

Sinon pour les miroirs, il faut d'abord savoir qu'un miroir a 3 effets sur la lumière : il la réfléchit (c'est son travail normalement), il l'absorbe (on l'évite au maximum) et il peut la transmettre (ca peut être utile si on veut faire sortir un peu de lumière de la cavité, pour les lasers par exemple).
Imaginons un miroir qui réfléchit 99% de la lumière, au bout de 1000 réflexions, il n'y a plus que 0.004% de la lumière qui reste entre les deux miroirs ! Et 1000 réflexions correspondent à un temps de 3.33 microsecondes si les deux miroirs sont séparés d'un mètre. On perd tout rapidement !
On pourrait augmenter la réflectivité des miroirs mais il y aura toujours des pertes en chaleur... et ça coute cher !

[acropole]

dites, il me semble, mais j'en suis pas sur, que pour que le contrepoid compense la gravité sur l'ensemble du cable il faut que la force centrifuges totale soit égale à la force de gravité totale exercée par la terre sur le cable, non ?
Du coup, le cable est doublement solicité. Une fois par la gravité dans un sens, et une fois par la force centrifuge dans l'autre sens... Il faut qu'il soit deux fois plus résistant.

[zoup1]

dites, il me semble, mais j'en suis pas sur, que pour que le contrepoid compense la gravité sur l'ensemble du cable il faut que la force centrifuges totale soit égale à la force de gravité totale exercée par la terre sur le cable, non ?
Du coup, le cable est doublement solicité. Une fois par la gravité dans un sens, et une fois par la force centrifuge dans l'autre sens... Il faut qu'il soit deux fois plus résistant.

Euh non, la tension dans un câble c'est la force qu'un bout du câble exerce sur un autre bout du câble pour maintenir son intégrité. Ou encore si tu exerces une force de 1N sur un câble, il doit y avoir une force de 1N de l'autre coté qui le maintient en place... sinon il s'en va. Et la tension à l'intérieur du câble est 1N

[moijdikssékool]

dis donc mon gars faudrais dire aux gars de la nasa d'où tu sort tes formules (tu te base sur quoi exactement ? sur l'évolution d'un champ en 1/r² ??)

oui. Une section qui augmente linéairement avec l'altitude donne une énorme force à 36.000km à laquelle la résistance de l'acier ne suffit pas. Avec une section qui évolue avec la racine de l'altitude, on obtient une résistance à la traction minimale de pi*190000*190000*36000000/3*7*10/2/((190000*190000*pi)) = 0.4GPa, ce qui correspond aux critères de l'acier (max 1GPa)

Et pour mémoire à 200 km les crayons volent (cf gagarine) en orbite geosynchrone évidemment (ou quasiment), quand je dis que la gravité devient négligeable j'entends que la force centrifuge commence à compenser de manière significative la gravité à partir de 200 km

à 200km, l'accélération de la pesanteur est peu ou prou celle qu'il y a au niveau des paquerettes. Pour que les 'crayons volent', il faut que tu sois en orbite autour de la terre à environ 30.000km/h et seulement dans ce cas, la force centrifuge compense la force d'attraction. La vitesse de rotation est importante, par ex sur Terre, il y a une vitesse non nulle (nous tournons avec la terre) mais elle n'est pas suffisante pour que les 'crayons volent': la force centrifuge est peu importante

[invite73b379bf]

Plus j'y repense et plus ca me parait complètement irréalisable de faire un ascenseur spatial.

le cable par exemple, on le ferait en une seul ou en plusieurs sections ? (en supposant qu'on arrive a trouver un materiaux assez solide pour le faire) si on le fait en une section comment on le fabrique, le stock et le déploie ? et si on le fait en plusieurs, comment on les assemble ?

[moijdikssékool]

pi*190000*190000*36000000/3*7*10/2/((190000*190000*pi)) = 0.4GPa

arf, error
pi*r^2*h/3, c'est celle d'un cône classique: la section augmente linéairement avec l'altitude et j'ai pris 7kg/m3 pour la densté de l'acier au lieu de 7t/m3. Ensuite il faut tenir compte, comme tu le soulignes, de la variation de la pesanteur avec l'altitude (à 36.000km, l'accélération de la pesanteur est 50fois plus faible qu'au ras des paquerettes alors que le gros de la masse du cable s'y concentre). Bon, ca a l'air faisable (mais je vais quand même vérifier avec un logiciel, marre de faire des intégrales à la main), il suffirait de déterminer la pente du cône (celui du câble), voire de faire varier la section du cône suivant une courbe

[naiv]

imaginons 2 masses dans l'espace, on les dote chacune d'un miroir et entre ces 2 miroirs on introduit un faisceau laser jusqu'à ce que les rebonds permettent aux masses de se tenir à distance sans que la force gravitationnelle les rapproche.

bonjour,

je ne comprends pas : comment les lasers s'y prennent t'ils pour lutter contre la gravité ?

[invite13111c20]

Bonjour à tous,

Avant d'engloutir une somme colossal dans un hypothétique ascenseur spatial.
Qu'elle sont les applications dans le domaine de la santé, militaire ... qui vont bénéficier en premier de ces nanotubes?
A-t-on une estimation en poid ou volume de la quantité de nanotude de carbonne déjà produit en laboratoire ?

[Europa73]

Bonjour.

N'étant pas un scientifique, je vais m'exprimer en tant que simple citoyen pragmatique (je l'espère) conscient des réalités économiques qui s'appliquent elles aussi au secteur spatial.

Même si des agences spatiales suivent de près ce projet d'ascenseur, je ne crois pas qu'il sera viable pour des raisons économiques.

Les sociétés concernées appuient leur projet avec des raisonnements qui me semblent incertains car ils ne prennent pas en compte tous les aspects de ce dernier, donc ces omissions me semblent quelque peu malhonnêtes et il me semble, ne peuvent que travestir la réalité.
Ces mêmes agences parlent de coût/kg mis en orbite ou envoyer en transit qui serait moins onéreux que par l'utilisation de lanceurs traditionnaux pour justifier leur projet.

Malheureusement la réalité est tout autre car il faut bien comprendre que ce qui augmentera le coût et de manière non négligeable, c'est de sécurisé l'ascenseur en cas de rupture, d'ailleurs quels seront les moyens prévu à cet effet ? Pourquoi n'en parlent ils pas ? (je n'ai rien lu sur le sujet et vous ?)

D'autre part, vient la question des assurances, une belle inconnu pour l'instant mais qui augmentera encore le coût au kg. Qui dit nouvelle technologie dit aussi que ces mêmes assureurs auront une certaine marge de manoeuvre et qu'ils seront sûrement très très gourmand.

Certains trouveront peut être mes questions un peu prématurées d'accord mais ne se doit on pas d'y penser dès maintenant ?

Je vous laisse songer à ces dires et n'hésitez pas à vous manifestez, on est là pour cela.

Cordialement,
Europa

La science pourrait fixer des limites à la connaissance, mais ne devrait pas fixer de limites à l'imagination — Bertrand Russel

[_Goel_]

@Europa :
J'imagine un avion fonçant (par erreur ou volontairement) sur le câble... et le câble qui chute sur le sol, (si c'est un gros câble, les dégats vont être importants). Et puis, il y a l'autre bout du câble, qui, non retenu, va se perdre dans les nuages, puis dans le Système solaire...
Or sécuriser un fil sur 20km d'altitude, 24h/24, 7j/7... c'est pas gagné !
Sans compter (comme je l'ai déjà dit) le déploiement du câble ("comment qu'on fait ???")
Oui, Europa, je suis entièrement d'accord avec toi !

Et puis, il ya aura les opérations de maintenance, (sur 36 000 km, même si elles sont rare, elles riquent d'immobiliser l'ascenceur)

et si l'ascenseur se bloque à 35 000 km... on fait comment pour le chercher ?

De plus, il faudrait prendre aussi en compte les forces de Coriolis, les accumulations de charges électrostatiques, le fait qu'on aurait un excellent paratonerre...

Bref... Beaucoup de contraintes pour faire des choses qu'on sait déjà faire ! et tout ça pour une économie pas si évidente !

[moijdikssékool]

Posté par moijdikssékool Voir le message

imaginons 2 masses dans l'espace, on les dote chacune d'un miroir et entre ces 2 miroirs on introduit un faisceau laser jusqu'à ce que les rebonds permettent aux masses de se tenir à distance sans que la force gravitationnelle les rapproche.

bonjour,
je ne comprends pas : comment les lasers s'y prennent t'ils pour lutter contre la gravité ?

c'est un peu comme lorsque tu es dans l'espace: lorsque tu balances une balle de tennis, tu as un recul de tel manière que le centre de gravité balle+toi est le même qu'avant (le lancé de la balle). Pour les photons, c'est la même chose, sauf que l'on ne parle plus de centre de gravité mais plutôt de centre de masse/énergie (la masse, c'est aussi de l'énergie) de sorte qu'un laser subit un recul lorsqu'il émet son rayon, tout comme un objet subit un recul lorsqu'il est frappé par un rayon laser. C'est une question que j'ai posée au forum physique et c'est ce que j'ai retenu, ou j'ai mal compris

D'ailleurs il est possible que je n'ai pas compris:
l'énergie envoyée par le soleil sur Terre en 4 milliards d'années:
1368*3.14*6400000*6400000*365* 24*60*60*4E9*3600 = 8E37 J
énergie cinétique de la Terre:
6*10E24*30000*30000/2 = 2.4E34 J, soit plus de 1.000 fois moins que l'énergie solaire reçue en 4 milliards d'année
avec le raisonnement précédent, la Terre aurait vite fait d'être expulsée du système solaire. Qu'est-ce qui cloche?

[moijdikssékool]

D'ailleurs il est possible que je n'ai pas compris:
l'énergie envoyée par le soleil sur Terre en 4 milliards d'années:
1368*3.14*6400000*6400000*365* 24*60*60*4E9*3600 = 8E37 J
énergie cinétique de la Terre:
6*10E24*30000*30000/2 = 2.4E34 J, soit plus de 1.000 fois moins que l'énergie solaire reçue en 4 milliards d'année
avec le raisonnement précédent, la Terre aurait vite fait d'être expulsée du système solaire. Qu'est-ce qui cloche?

j'ai oublié l'énergie potentielle mais elle n'est pas importante (2E30*6E24*6E-11/PUISS(150000000000,2) = 3E22 J)

quelqu'un pour dire qu'un photon provoque un recul de l'objet qu'il frappe et expliquer pourquoi la Terre semble insensible aux photons solaires? parceque là, je ne comprends plus grand chose...

[moijdikssékool]

quelqu'un pour dire qu'un photon provoque un recul de l'objet qu'il frappe
je ne comprends pas : comment les lasers s'y prennent t'ils pour lutter contre la gravité ?

arf, la réponse vient de l'équivalence masse-énergie. Via E=mc2, l'énergie que représente la masse d'un canon laser, fût-il construit dans les matériaux les plus légers, est beaucoup plus importante que l'énergie qu'il émet via son rayon. Le rapport étant très important, le recul d'un canon laser est donc très faible, un peu comme si la balle de tennis (pour reprendre l'exemple précédent) avait une masse très faible: le recul que tu subirais en la balancant dans l'espace serait très faible

[naiv]

Merci beaucoup pour avoir répondu, je ne connaissais pas ce phénomène de recul dans l'espace lorsqu'on pousse un autre objet. Mais d'après ton dernier message, je comprend que ce n'est pas raisonnable donc d'utiliser un laser pour se propulser. Une autre question, pourquoi utiliser un miroir dans cette fiction ?
Bonne journée

[invite765732342432]

quelqu'un pour dire qu'un photon provoque un recul de l'objet qu'il frappe et expliquer pourquoi la Terre semble insensible aux photons solaires? parceque là, je ne comprends plus grand chose...

Sans y connaître grand chose sur le sujet, je dirais que le fait que la terre ne soit pas un solide indéformable change beaucoup de choses... (en supposant qu'il n'y a pas d'erreur de calcul)

En particulier l'énergie des photons donne une agitation de l'atmosphère dans des directions très différentes (et donc pas une accélération de direction constante)

Sans compter que la terre est ronde, certains photons "accélèrent" donc sa rotation pendant qu'un même nombre la "freinent". L'énergie de ces photons n'est pas à prendre en compte... La résultante des forces entrainant une accélaration dans l'axe Soleil-Terre ne doit pas être très élevée

Enfin, à confirmer (et/ou à compléter)...