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Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite



  1. #1
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    Post Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    L'idée du moteur ionique fait son chemin depuis plus d'un siècle. Plusieurs variantes ont été proposées, notamment par le chercheur français Marcel Guyot. Utilisant des aimants et non des bobines magnétiques, une version miniature tenant largement dans un dé à coudre devrait bientôt équiper Robusta-3, un satellite miniature d'environ 1 kg.
    Le premier chercheur à mentionner publiquement, en 1911, l'idée d'accélérer des électrons ou des ions pour la propulsion d'un vaisseau...

    Lire la suite : Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite
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  3. #2
    invite231234
    Invité

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Et si, simple supposition les moteurs ioniques pouvaient avoir de forte poussée, est-ce que ça permettrait de casser la barrière lancinante de l'accès à l'espace ?

  4. #3
    Quisit

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    le soucis va être alors la génération de l'énergie nécessaire (on parle de véritable réacteurs nucléaires pour alimenter un VASIMR par ex...) ça déplace le problème

  5. #4
    kalish

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    En fait, à moins que je fasse une grosse erreur de raisonnement, il a le défaut de ses qualités ce propulseur. On dit qu'il est capable d'éjecter des particules à très haute vitesse en consumant peu de carburant. Or pour avoir une grosse poussée pour le décollage, il faut un gros débit, donc beaucoup de carburant, à moins de le mélanger à l'air ambiant et d'en faire une "moyenne"( (à masse m éjectée fixe)). Question en relation: Ne pourrait on pas modifier les tuyères des propulseurs chimiques de manière à avoir une vitesse de sortie variable simplement par conservation du débit, en modifiant la section de sortie? (Sv = cte). L'avantage du chimique est de pouvoir stocker beaucoup d'énergie.
    Dernière modification par kalish ; 25/06/2012 à 10h16.
    j'aspire à l'intimité.

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  7. #5
    alaink

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Est-il possible d'accélérer des ions avec de la lumière?
    J'avais lu il y a quelques années un article où l'on décrivit des particules "surfant" sur un rayon laser dont le champ électromagnétique était rendu particulier par je ne sais plus quel mécanisme physique: pulsation, interférences ou polarisation (?)

    L’intérêt serait qu'on peut "tirer" ce rayon dans le vide sur une relativement grande distance, permettant d'accélérer les particules pendant longtemps.

  8. #6
    kalish

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    L'accélération dont vous parlez est en gros la même chose que la pression de radiation, dans un métal, vous avez des charges libres, les électrons qui vont réagir à la lumière. Comme elles sont liées à une masse énorme de métal, elles n'accélèrent pas à des vitesses fantastiques. En gros on n'espère pas mieux qu'une voile solaire avec un faisceau collimaté, il existe des projets dans ce sens. http://www.niac.usra.edu/files/studi...rt/4Landis.pdf
    j'aspire à l'intimité.

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  10. #7
    alaink

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Non, ce n'est pas tout à fait le même concept, il s'agit bien d'un moteur à réaction comme le moteur ionique, cependant les "ions" (ou autre types de particules) seraient accélérés par un laser embarqué au lieu d'uniquement une grille électrostatique.

    Il ne s'agit pas de pression de radiation, mais d'exploiter d'autres phénomènes physiques comme décrits ici: http://fr.wikipedia.org/wiki/Acc%C3%...n_laser-plasma

  11. #8
    kalish

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Vous n'avez pas compris ma réponse. L'onde transporte de l'énergie, et ce faisant une proportion équivalente de quantité de mouvement. Pour respecter la conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement, alors la force que subissent les ions ne peut être in fine qu'équivalente à la pression de radiation. Les électrons en question sont accélérés par les champs EM, mais il faut voir qu'ils sont très légers, c'est pour ça qu'une petite force leur permet d'accélérer beaucoup, si vous accélérez beaucoup de petits objets très légers pour les faire pousser ensuite de gros objets très lourds, c'est comme si vous poussiez immédiatement les gros objets, et qu'ils acquièrent une petite vitesse. La pression de radiation résulte également de l'application de champs électromagnétiques dans une certaine configuration. Il existe aussi ce qu'on appelle la force pondéromotrice si c'est ce dont vous parlez, mais in fine il faut respecter la conservation de P et de E, les seules forces à l'oeuvre sont les forces de lorentz dans tous les cas.

    A moins que l'intérêt soit uniquement de les envoyer plus vite, mais ce n'est pas vraiment le pb ici, il s'agit plutôt de consommation énergétique.
    Dernière modification par kalish ; 25/06/2012 à 16h34.
    j'aspire à l'intimité.

  12. #9
    kalish

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Est-il possible d'accélérer des ions avec de la lumière?
    J'avais lu il y a quelques années un article où l'on décrivit des particules "surfant" sur un rayon laser dont le champ électromagnétique était rendu particulier par je ne sais plus quel mécanisme physique: pulsation, interférences ou polarisation (?)

    L’intérêt serait qu'on peut "tirer" ce rayon dans le vide sur une relativement grande distance, permettant d'accélérer les particules pendant longtemps.
    Désolé au début, à partir du message initial et surtout du texte en gras, je n'avais pas compris qu'il s'agissait d'un laser embarqué, comment faites vous pour avoir une réaction sur votre vaisseau si vous tirez votre ion ou électron depuis une trouzaine de km?
    j'aspire à l'intimité.

  13. #10
    jacquolintégrateur

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Citation de kalish:
    En fait, à moins que je fasse une grosse erreur de raisonnement, il a le défaut de ses qualités ce propulseur. On dit qu'il est capable d'éjecter des particules à très haute vitesse en consumant peu de carburant. Or pour avoir une grosse poussée pour le décollage, il faut un gros débit, donc beaucoup de carburant, à moins de le mélanger à l'air ambiant et d'en faire une "moyenne"( (à masse m éjectée fixe)). Question en relation: Ne pourrait on pas modifier les tuyères des propulseurs chimiques de manière à avoir une vitesse de sortie variable simplement par conservation du débit, en modifiant la section de sortie? (Sv = cte). L'avantage du chimique est de pouvoir stocker beaucoup d'énergie.
    Bonjour
    En fait, la poussée délivrée par un propulseur (à réaction!) est égale au produit du débit de masse (dm/dt) par la vitesse d'éjection. Si on augmente cette dernière, on diminue corrélativement le débit masse, donc la quantité de propergol à embarquer. Le revers de la médaille, c'est que la puissance délivrée par le propulseur est proportionnelle au produit du débit de masse par le carré de la vitesse d'éjection. Si on multiplie cette dernière par 10, on divisera le débit de masse par 10 (pour une même poussée) mais on augmentera la puissance demandée au propulseur par le même facteur. Comme l'énergie délivrée par un propulseur chimique ne peut évidemment pas être augmentée (c'est la puissance spécifique de l'ergol considéré, la vitesse d'éjection qu'il délivre ne peut être augmentée (4500 m/sec avec H+O. On peut monter jusqu'à près de 6000 m/sec avec le couple fluor-H mais c'est épouvantable!!!) La seule manière de diminuer la quantité d'ergol à utiliser pour produire une poussée déterminée, avec un propulseur chimique, consiste à utiliser un statoréacteur qui emprunte l'oxygène à l'air. Comme le rapport des masses, dans la combustion H-O est de 8 (O=16;H2 =2:16/2 = 8), on peut théoriquement divisé par 8 la masse d'ergol. Malheureusement ça ne peut guère fonctionner que jusqu'à une Trentaine de km d'altitude et une vitesse de 1500 à 2000 m/sec: on est loin de la vitesse orbitale (7800 m/sec). Pour untiliser une vitesse d'éjection plus élevée et diminuer effectivement la masse d'ergoll à embarquer, il faut recourir à l'énergie nucléaire (réacteur NERVA expérimenté avec succès aux USA il y a 40 ans) ou, si l'énergie nucléaire est interdite de séjour, recourir aux faisceaux d'énergie: laser ou micro-ondes. Pour mettre en orbite une masse de 10 tonnes, il faut disposer de faisceaux délivrant environ 100 Mw. On a réalisé des laser (militaires délivrant quelques Mw. C'est secret en grande partie). quant aux microondes, la longueur d'onde de 10 cm (réservée aux fours !!!) est intérressante parcequ'il existe des générateurs (magnétrons) très bon marché. Mais il faut utiliser des antennes de grande ouverture: pour focaliser dans un spot de 10 m à 160 km (altitude courante de satellisation) il faut une antenne de 2x2 km d'ouverture. Bien sûr, il faudrait ajuster les phases des divers magnétrons mais ça ne pose pas de problème de principe. Les radaristes ont l'habitude avec les antennes dalles à balayage électronique. Bref, ça peut marcher mais il y a un bon parcourt du combattant technique à s'appuyer!!!
    Cordialement
    Ne jetez pas l’anathème : il peut servir !

  14. #11
    Kytrix

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Merci pour ces explications, c'est très intéressant !
    cela mériterai un dossier sur les propulsion spatiales du futur à part entière ( d'ailleurs je viens de trouver bon nombre de dossiers sur la propulsion spaciale http://www.futura-sciences.com/servi...h_futura.php?q[]=propulsion&filtres[]=category%3A%22Dossier%22&UseC luster=0&sortBy=pertinence&typ eQuery=2&Aspect=Dossier&synFla g=ok)

    sinon j'avais une question :
    un laser qui bombarde une cible pour lui induire une poussée, subit-il une poussée opposée ? (comme un réacteur, ventilateur ...)
    Merci

  15. #12
    jacquolintégrateur

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Citation de Kytrix:
    sinon j'avais une question :
    un laser qui bombarde une cible pour lui induire une poussée, subit-il une poussée opposée ? (comme un réacteur, ventilateur ...)
    Bonjour
    Qu'il "bombarde" une cible ou non, ça ne change absolument rien: il ne subit que la poussée correspondant à l'impulsion emportée par le faisceau. Mais c'est infime, à moins de mettre en jeux une puissance fantastique!!! La poussée délivrée par une source d'ondes électromagnétiques, ,quelqu'en soit la fréquence, est donnée (pour un faisceau directif) par: w/c où w est la puissance et c, la vitesse de la lumière.Ainsi, pour 100 Mw (ce qui n'est pas piqué des stylobates!!!), la poussée délivrée est de: 0,33 Newton !!!!
    Cordialement
    Ne jetez pas l’anathème : il peut servir !

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  17. #13
    kalish

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    sauf... si il récupère la réflexion sur la cible.

    En fait, la poussée délivrée par un propulseur (à réaction!) est égale au produit du débit de masse (dm/dt) par la vitesse d'éjection. Si on augmente cette dernière, on diminue corrélativement le débit masse, donc la quantité de propergol à embarquer. Le revers de la médaille, c'est que la puissance délivrée par le propulseur est proportionnelle au produit du débit de masse par le carré de la vitesse d'éjection. Si on multiplie cette dernière par 10, on divisera le débit de masse par 10 (pour une même poussée) mais on augmentera la puissance demandée au propulseur par le même facteur.
    C'est à peu près ce que je voulais dire, mais je me plaçait à débit fixe, forcément, vous le dites mieux. Je veux juste souligner qu'en augmentant le débit au contraire, et en diminuant la vitesse on peut à la fois dépenser moins d'énergie, et avoir la même poussée. C'est justement diminuer la quantité d'ergol qui me parait une aberration, que la propulsion soit chimique ou pas, le rendement énergétique est bien meilleur quand les vitesses sont faibles.
    Comme l'énergie délivrée par un propulseur chimique ne peut évidemment pas être augmentée
    Oui mais la puissance peut, en augmentant le débit. je vois un degré de liberté supplémentaire: dans l'équation énergétique, une grande partie de l'énergie est transformée en énergie thermique, si on arrivait à collimater parfaitement les gaz d'éjection, on obtiendrait une efficacité "parfaite". Le débit lui est à mon avis contrôlé par la quantité d'ergol qu'on allume. Mettons que j'ai une grosse section de carburant que j'allume (j'imagine une fusée à poudre), je fait bruler tout ça, et tout doit sortir, si après combustion je diminue la section, par conservation du débit, je devrais bien avoir une accélération de ces gaz non? (au détriment bien sûr d'une augmentation de la pression dans la chambre de combustion). Je me suis demandé il n'y a pas longtemps si on ne pouvait pas assembler les deux équations de notre enfance: la loi des gaz parfaits, et l'équation de bernoulli, (et la conservation du débit) bien sûr on doit être loin du fluide incompressible, mais comme PV= NRT, et que P + rho v^2 = constante, je me demande si on ne peut pas faire chuter la température en diminuant la section.
    Dernière modification par kalish ; 26/06/2012 à 09h25.
    j'aspire à l'intimité.

  18. #14
    Deudeu

    Question Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Pour en revenir à l'article, quelle est la part d'énergie demandée pour générer le champ magnétique et celle pour générer le plasma ?
    Ici, l'énergie pour le champ magnétique est supprimée, mais est-ce vraiment important par rapport au plasma ?
    Est-ce qu'on peut se passer de panneaux solaires déployables ? (je suppose bien évidemment qu'il n'y a pas de générateur nucléaire).
    "J'aime pas ceux qui mettent un aphorisme en signature..." Moi

  19. #15
    alaink

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    En fait le gaz est injecté à la base du rayon et accéléré dans la direction de celui-ci.
    L'idée étant d'utiliser une masse moindre de matière à éjecter en augmentant la vitesse d'éjection.

    Si le lien que j'ai indiqué parle plutôt d'accélérer des électrons, ce qui n'est pas fameux à cause de leur faible masse, d'autres indiquent la possibilité d’accélérer des protons ou des ions.

    Le problème d'un moteur de ce genre est qu'il devra délivrer une puissance gigantesque ce qui suppose une source énergétique conséquente: réacteur nucléaire ou km2 de panneaux solaires...

    J'ai lu il y a quelques années de cela la description d'un projet de moteur spatial consistant en un laser qui tire sur un ruban de matière (plastique?) "jetable" enroulé un peu comme l'était le ruban des machines à écrire.
    le laser, très puissant, trouait le ruban et la matière ionisée éjectée fournissait l'impulsion.

    ce que j'avais en tête est un peu le même principe, sauf qu'on utilise du gaz à la place du ruban et que l'on cherche à accélérer pendant plus longtemps le plasma produit .

  20. #16
    jacquolintégrateur

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Citation de Kalish:
    sauf... si il récupère la réflexion sur la cible.


    C'est à peu près ce que je voulais dire, mais je me plaçait à débit fixe, forcément, vous le dites mieux. Je veux juste souligner qu'en augmentant le débit au contraire, et en diminuant la vitesse on peut à la fois dépenser moins d'énergie, et avoir la même poussée. C'est justement diminuer la quantité d'ergol qui me parait une aberration, que la propulsion soit chimique ou pas, le rendement énergétique est bien meilleur quand les vitesses sont faibles.

    Oui mais la puissance peut, en augmentant le débit. je vois un degré de liberté supplémentaire: dans l'équation énergétique, une grande partie de l'énergie est transformée en énergie thermique, si on arrivait à collimater parfaitement les gaz d'éjection, on obtiendrait une efficacité "parfaite". Le débit lui est à mon avis contrôlé par la quantité d'ergol qu'on allume. Mettons que j'ai une grosse section de carburant que j'allume (j'imagine une fusée à poudre), je fait bruler tout ça, et tout doit sortir, si après combustion je diminue la section, par conservation du débit, je devrais bien avoir une accélération de ces gaz non? (au détriment bien sûr d'une augmentation de la pression dans la chambre de combustion). Je me suis demandé il n'y a pas longtemps si on ne pouvait pas assembler les deux équations de notre enfance: la loi des gaz parfaits, et l'équation de bernoulli, (et la conservation du débit) bien sûr on doit être loin du fluide incompressible, mais comme PV= NRT, et que P + rho v^2 = constante, je me demande si on ne peut pas faire chuter la température en diminuant la section.
    Bonjour
    1) Il faut une disposition très particulière. Dans ce cas, il s'établit une onde stationnaire entre l'émetteur et la cible (miroir): c'est la structure habituelle des émetteurs lasers. En fait, il y a deux miroirs dont l'un (du côté de la sortie) est semi-transparent. C'est ce qu'on appele "une cavité de Pérot-Fabry".
    2) Si on augmente le débit, tout en diminuant la vitesse d'éjection, on va certes mettre en jeux une puissance moindre pour une même poussée... mais au détriment de la masse qu'il faut embarquer! Et c'est ce qui grève lourdement le coût des mise en orbite. On ne gagne que lorsque on peut utiliser un lest extérieur servant, en fait de point d'appuie: Le sol, pour une automobile; l'eau, pour l'hélice d'un bateau; l'air pour l'hélice ou la turbine d'un avion, ou la tuyère d'un stato-réacteur. Malheureusement, comme je l'ai mentionné, le stato ne fonctionne que (...quand il y a de l'air!!) jusqu'à une trentaine de km d'altitude et une vitesse de 1500 à 2000 m/sec, ce qui est déjà un exploit!! car il faut un stato hypersonique avec une combustion "en vol", c'est à dire sans ralentissement préalable (accompagné d'une recompression ) de l'air. Il y a quelque temps, un engin américain non piloté a réussi à fonctionner de cette façon et ils sont en train de le mettre au point.
    3) La deuxième loi de la thermodynamique est impitoyable!! Dés que l'on allume le propergol dans la chambre de combustion, toute l'énergie chimique se transforme en chaleur. La température et la pression sont fixées par la nature de l'ergol, la quantité en jeux et le volume de la chambre. Ensuite, les gaz se détendent en suivant les lois de la détente, en générale adiabatique, donc avec une température et une pression rapidement décroissantes, tandis que la vitesse augmente. Le volume de la chambre et les caractéristiques de la tuyère (convergent divergent) sont choisies pour s'approcher de l'optimum: vitesse d'éjection maximum (environ 4500 m/sec pour le couple O-H, à peu près ce qui se fait de mieux en chimie, si l'on excepte l'abominable couple fluor H!!) On ne gagnerait rien à brider les gaz d'une quelconque façon: tout ce qui en résulterait serait une perte d'énergie sous forme de conduction de la chaleur. La seule solution pour diminuer la vitesse, en augmentant le débit, afin d'accroitre le rendement propulsif, consiste à injecter un fluide neutre dans la chambre mais on retombe, ainsi, sur les stato, turbo etc. Hélas, ça ne peut pas s'appliquer jusqu'à la vitesse et l'altitude de mise en orbite. Il ne faut pas oublier non plus que le fait d'atteindre une certaine vitesse pour une masse donnée (celle du vaisseau à satelliser), en l'occurence, la vitesse orbitale, exige de mettre en oeuvre, au rendement près, une énergie de V2/2 par kg. V étant la vitesse recherchée. Dans le cas de la vitesse orbitale, cela fait 32000000 joules par kg. Quoi que l'on fasse, on ne peut y échapper.
    Cordialement
    Ne jetez pas l’anathème : il peut servir !

  21. #17
    kalish

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Si on augmente le débit, tout en diminuant la vitesse d'éjection, on va certes mettre en jeux une puissance moindre pour une même poussée... mais au détriment de la masse qu'il faut embarquer! Et c'est ce qui grève lourdement le coût des mise en orbite. On ne gagne que lorsque on peut utiliser un lest extérieur servant, en fait de point d'appuie: Le sol, pour une automobile; l'eau, pour l'hélice d'un bateau; l'air pour l'hélice ou la turbine d'un avion, ou la tuyère d'un stato-réacteur.
    Justement, l'avantage proclamé par les tenants du ionique est qu'on peut avoir une ISP variable, en augmentant le débit on augmente forcément la consommation de carburant/seconde c'est la définition, mais une plus forte poussée permettrait également de quitter la terre plus rapidement, je doute que les fusées soient à l'optimum à chaque instant, un optimum global pour une structure rigide, surement. Là où on gagne le plus d'énergie cinétique est toujours quand le gaz éjecté est à vitesse nulle (dans le référentiel), quand je regarde un décollage américain ou russe, je peine à croire qu'ils ne perdent pas d'énergie inutilement.
    1) les gaz sont loins d'être froids, ils leurs restent de l'énergie sous forme thermique (donc cinétique), la thermodynamique est ce qu'elle est mais elle n'empêche en aucun cas d'exploiter une différence de pression ou de température, que ce soit dans le vide ou en atmosphère, si les gaz s'étendent beaucoup après éjection, c'est bien qu'il restait de l'énergie, je veux bien croire qu'il serait trop couteux/difficile de l'exploiter, mais une fusée chimique n'a pas le même rendement qu'une fusée ionique, il s'agit pourtant à chaque fois de transformer de l'énergie potentielle électrostatique en énergie cinétique.
    2) les gaz sont très rapides, ne pouraient on pas justement les faire entrainer un peu d'air? (ok ça devient une sorte de stato). Peut-être que ça ne peut pas s'apliquer tout le temps, mais quid d'une combustion classique, en chambre classique, que l'on mélange ensuite avec l'air ambiant?
    On ne gagnerait rien à brider les gaz d'une quelconque façon: tout ce qui en résulterait serait une perte d'énergie sous forme de conduction de la chaleur
    Probablement mais une conduction de la chaleur vers où? Si je souffle très fort avec ma bouche, et que je réduis le diamètre, la vitesse d'éjection est plus grande qu'avec la bouche grande ouverte, c'est ça dont je parle.

    Il ne faut pas oublier non plus que le fait d'atteindre une certaine vitesse pour une masse donnée (celle du vaisseau à satelliser), en l'occurence, la vitesse orbitale, exige de mettre en oeuvre, au rendement près, une énergie de V2/2 par kg. V étant la vitesse recherchée. Dans le cas de la vitesse orbitale, cela fait 32000000 joules par kg. Quoi que l'on fasse, on ne peut y échapper.
    C'est une somme mais probablement pas grand chose par rapport à la question du rendement. D'ailleurs n'est ce pas V²/2 + m gh plutôt? (j'ai mis mgh par facilité)
    Dernière modification par kalish ; 26/06/2012 à 13h06.
    j'aspire à l'intimité.

  22. #18
    jacquolintégrateur

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Citation de Kalish:
    Justement, l'avantage proclamé par les tenants du ionique est qu'on peut avoir une ISP variable, en augmentant le débit on augmente forcément la consommation de carburant/seconde c'est la définition, mais une plus forte poussée permettrait également de quitter la terre plus rapidement, je doute que les fusées soient à l'optimum à chaque instant, un optimum global pour une structure rigide, surement. Là où on gagne le plus d'énergie cinétique est toujours quand le gaz éjecté est à vitesse nulle (dans le référentiel), quand je regarde un décollage américain ou russe, je peine à croire qu'ils ne perdent pas d'énergie inutilement.
    1) les gaz sont loins d'être froids, ils leurs restent de l'énergie sous forme thermique (donc cinétique), la thermodynamique est ce qu'elle est mais elle n'empêche en aucun cas d'exploiter une différence de pression ou de température, que ce soit dans le vide ou en atmosphère, si les gaz s'étendent beaucoup après éjection, c'est bien qu'il restait de l'énergie, je veux bien croire qu'il serait trop couteux/difficile de l'exploiter, mais une fusée chimique n'a pas le même rendement qu'une fusée ionique, il s'agit pourtant à chaque fois de transformer de l'énergie potentielle électrostatique en énergie cinétique.
    2) les gaz sont très rapides, ne pouraient on pas justement les faire entrainer un peu d'air? (ok ça devient une sorte de stato). Peut-être que ça ne peut pas s'apliquer tout le temps, mais quid d'une combustion classique, en chambre classique, que l'on mélange ensuite avec l'air ambiant?

    Probablement mais une conduction de la chaleur vers où? Si je souffle très fort avec ma bouche, et que je réduis le diamètre, la vitesse d'éjection est plus grande qu'avec la bouche grande ouverte, c'est ça dont je parle.

    C'est une somme mais probablement pas grand chose par rapport à la question du rendement. D'ailleurs n'est ce pas V²/2 + m gh plutôt? (j'ai mis mgh par facilité)
    L'ISP variable est indispensable pour optimiser le rendement propulsif mais ce n'est réellement payant que lorsqu'il s'agit d'atteindre des vitesses très élevées (vol interplanétaire accéléré ou interstellaire). Enfin, c'est un avantage! Le rendement des fusées est, certes, catastrophique!! Mais ce n'est pas parce que le rendement propulsif n'est pas optimum (il n'en est pas très loin, stricto sensu) mais cela tient surtout à ce que l'on est obligé de propulser l'ergol que l'on va bruler par la suite... et de mettre à la poubelle l'étage qui l'a contenu!! L'énergie cinétique correspondante est inexorablement perdue. Cette malédiction est justement liée à l'insuffisance de L'ISP. L'équation de Ziolkovsky (qui tient compte de l'allégement du à la consommation de l'ergol) montre que le rapport de la masse au départ à la masse en fin de propulsion est proportionnel à l'exponentielle du rapport entre la vitesse atteinte et la vitesse d'éjection (au moins e 7500/ 4500 dans le cas de la mise en orbite avec O-H) Ce rapport est supérieur à 10. Pour différentes raisons liées à la résistance des structures et autres, on ne sait pas réaliser des systèmes fiables d'un tel rapport de masse. On est donc obligé de prévoir plusieurs étages (ce que Goddard, Oberth et autres pioniers appelaient des fusées gigognes). L'énergie cinétique communiquée à ces étages jettés à la poubelle est délibérémment perdue. Ce que l'on gagne, en réduisant la vitesse des gaz (sans pouvoir emprunter une masse d'apoint à l'extérieur), c'est la puissance mise en jeux par le propulseur, pas l'énergie nécessaire pour communiquer une vitesse donnée à la masse utile qui elle s'accroit au delà de toute proportion, quand l'IS diminue, à cause du rapport des masses requis, lequel croit de façon exponentiel.
    1) Les gaz ne sont évidemment pas complètement refroidis quand ils quittent la tuyère mais il ne leur reste pas grand chose d'exploitable: le rendement thermodynamique des moteurs fusée est très bon, voisin de 70% au moins. Le rendement des fusées ioniques n'est très supérieur...quà la condition que la thermodynamique ne s'en mèle pas!! ce qui est à peu près pas trop mal réalisé pour les très faibles poussées et puissances (justement le cas des microsatellites!!). Dés que la puissance augmente, la densité des gaz doit augmenter; la fréquence des collisions entre particules suit et l'entropie s'empresse de croître!!! On ne fera mieux que parce que la température de départ peut être nettement plus élevée (avec les moteurs à plasma qui ont été évoqués, tels que VARSIM, ça peut atteindre le million de degrés). Dans un propulseur ionique on ne transforme tranquillement de l'énergie potentielle en énergie cinétique sans augmenter l'entropie que lorsqu'il y a très peu de collisions entre mollécules, donc à très faibles densités, poussées et puissances.
    2) Comme vous le remarquer, il s'agit d'un stato: ça pourrait (et en principe, ça finira par se faire) remplacer le premier étage d'Ariane ou ses soeurs. Ce n'est pas à dédaigner mais ça ne suffit pas pour que le trnasport spatial devienne aussi courant que le transport aérien!!!

    Quand vous soufflez, comme vous le dites, la vitesse diminue quand vous fermez davantage la bouche...EN SUBSONIQUE!!! c'est le contraire qui se produit en régime supersonique: tuyères avec convergent-divergent. La vitesse du son est atteinte au col.

    C'est exact pour le supplément d'énergie potentielle mais, pour atteindre 160 km, l'altitude courante de satellisation , ça ne représente que1600000 joules par kg contre 32000000 (au rendement près!!) pour l'énergie cinétique.
    Cordialement
    Ne jetez pas l’anathème : il peut servir !

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  24. #19
    kalish

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    ah je savais pas que c'était 70% bigre c'est beaucoup. Je crois avoir dit qu'une réduction du diamètre (ma bouche) augmentait et non diminuait la vitesse, par bete conservation du débit, au risque d'une "perte de charge", merci pour ces précisions, la discussion sur le skylon est aussi intéressante dans le genre comment sortir de là à bas coût. Vous travaillez dans l'aérospatiale? (si c'est pas indiscret)
    j'aspire à l'intimité.

  25. #20
    Deudeu

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Merci pour ces explicatons claires.
    Citation Envoyé par jacquolintégrateur Voir le message
    Dés que la puissance augmente, la densité des gaz doit augmenter; la fréquence des collisions entre particules suit et l'entropie s'empresse de croître!!!
    Et si l'on multiplie les propulseurs au lieu d'augmenter la puissance d'un seul propulseur ?
    "J'aime pas ceux qui mettent un aphorisme en signature..." Moi

  26. #21
    jacquolintégrateur

    Re : Actu - Un moteur ionique dans un dé à coudre pour minisatellite

    Citation de kalish:
    ah je savais pas que c'était 70% bigre c'est beaucoup. Je crois avoir dit qu'une réduction du diamètre (ma bouche) augmentait et non diminuait la vitesse, par bete conservation du débit, au risque d'une "perte de charge", merci pour ces précisions, la discussion sur le skylon est aussi intéressante dans le genre comment sortir de là à bas coût. Vous travaillez dans l'aérospatiale? (si c'est pas indiscret)
    La vitesse augmente: vous avez raison. C'est moi qui est commis un lapsus! mais c'est en subsonique. En supersonique c'est l'inverse à cause des phénomènes de compressibilité: c'est pour cela que les tuyères fonctionnant en régime supresonique se terminent par un divergent.
    Non ce n'est pas indiscret! Mais, au cours de 43 ans d'une carrière d'ingénieur dans 5 firmes différentes (dont 21 ans dans la dernière qui s'appelait, alors Thomson (devenue Thales)), j'ai eu le temps de faire pas mal de chose dont de l'aérospatiale, du nucléaire, du miliataire (sur les missiles) etc. Comme je viens de fêter mes 20 ans de retraite, j'ai eu aussi le temps de revoir la physique!! Cela dit, je ne saurais revendiquer la sotte prétention d'une quelconque expertise!!!
    C'est vrai que l'accès à l'espace est un problème. Cela tient à l'intensité de la gravité (au fond du puit de potentiel du champ terrestre) et à l'atmosphère qui interdit l'emploie de catapultes magnétiques. Quant au SKYLON, j'avoue que je suis sceptique: c'est le descendant directe du HOTOL qui avait été annocé avec de grandes sonneries de trompettes!!! Il y a plus de 30 ans. Le concept été né chez Rolls Royce qui a laissé tomber par la suite et la privée, qui a repris le problème, ne me semble pas extrèmement sérieuse mais je ne demande qu'à me tromper!!! De toute façon il n'apporte pas d'amélioration révolutionnaire susceptible de "démocratiser l'espace". À défaut du nucléaire (NERVA) qui sent vraiment trop le soufre (surtout en raison des scratchs possibles et pour un tas de raisons) il ne reste que les faisceaux d'énergie, lesquels ne parraissent se heurter à aucun interdit de la physique. Bien sûr, le "Téléférique spatial" d'Artsoutanof relève, pour l'instant, de la science fiction (bien illustré par Clarck:"les fontaines du paradis").
    Cordialement
    Ne jetez pas l’anathème : il peut servir !

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