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Photons et voiliers de l'Espace...



  1. #1
    KarmaStuff

    Photons et voiliers de l'Espace...


    ------

    Salut

    Vous avez sans doute entendu parler des voiles solaires, utilisant les photons de notre étoile pour faire avancer une grande surface de "toile" réfléchissante dans le vide spatial.
    Mais comment les photons peuvent-ils avoir un quelconque effet, exercer une pression sur la voile, alors qu'ils ne possèdent pas de masse (enfin c'est ce qui est dit dans la plupart des fils du forum me semble-t-il) ?

    Les photons possèdent-ils une masse, même infime (comme on le suppose pour les neutrinos) ?

    J'ai lu sur cet article http://www.itsf.org/brochure-f/solarsail.html

    "Puisque selon Einstein les photons ont une masse (...)"

    Je croyais justement que ce n'était pas le cas, ce qui leur permettait de se déplacer à la vitesse de la lumière...

    -----
    Connais-toi toi-même et l'Univers n'aura plus aucun secret pour toi...

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  3. #2
    mtheory

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Citation Envoyé par KarmaStuff
    Je croyais justement que ce n'était pas le cas, ce qui leur permettait de se déplacer à la vitesse de la lumière...
    Les photons n'ont pas de masse au repos(semble t'il) mais ils ont une impulsion et c'est tout ce qui compte pour les voiles solaires.

    On parle aussi de 'pression de radiation', c'est un effet qui se calcule même sans la notion de photon!

  4. #3
    KarmaStuff

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Citation Envoyé par mtheory
    Les photons n'ont pas de masse au repos(semble t'il) mais ils ont une impulsion et c'est tout ce qui compte pour les voiles solaires.

    On parle aussi de 'pression de radiation', c'est un effet qui se calcule même sans la notion de photon!
    Que se passe-t-il quand un photon "touche" la voile ?

    Il s'écrase et par conséquent son énergie (E=mc²) se propage à la surface correspondant à son action...

    Ou bien il est réfléchi, transmet une partie de son énergie à la voile, mais alors il repart plus "affaibli"...
    Connais-toi toi-même et l'Univers n'aura plus aucun secret pour toi...

  5. #4
    deep_turtle

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Je suis d'accord avec les interventions précédentes, mais je voudrais quand même préciser un truc : il me semblait que les voiles solaires seraient principalement poussées par le vent solaire, qui est composé de particules chargées émises par le soleil, et non par les photons (dont la pression de radiation est moins importante). Me trompé-je ?

  6. #5
    mtheory

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Citation Envoyé par deep_turtle
    Je suis d'accord avec les interventions précédentes, mais je voudrais quand même préciser un truc : il me semblait que les voiles solaires seraient principalement poussées par le vent solaire, qui est composé de particules chargées émises par le soleil, et non par les photons (dont la pression de radiation est moins importante). Me trompé-je ?
    euh...bonne question!j'ai doute un là

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    KarmaStuff

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Citation Envoyé par deep_turtle
    Je suis d'accord avec les interventions précédentes, mais je voudrais quand même préciser un truc : il me semblait que les voiles solaires seraient principalement poussées par le vent solaire, qui est composé de particules chargées émises par le soleil, et non par les photons (dont la pression de radiation est moins importante). Me trompé-je ?
    Non, tu es dans le vrai (comme toujours j'ai l'impression ). Ce sont les autres particules chargées qui doivent être mises en évidence dans ce phénomène ; j'ai tout basé sur les photons...
    Connais-toi toi-même et l'Univers n'aura plus aucun secret pour toi...

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  10. #7
    mtheory

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Citation Envoyé par KarmaStuff
    Non, tu es dans le vrai (comme toujours j'ai l'impression ). Ce sont les autres particules chargées qui doivent être mises en évidence dans ce phénomène ; j'ai tout basé sur les photons...

    Il semblerait que ce soit uniquement les photons car les particules chargées suivent les lignes de champs interplanétaires,donc pas en ligne droite.
    Dixit là:
    http://www.u3p.net/

  11. #8
    deep_turtle

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Le texte que tu indiques dit

    "Une erreur commune est d’associer vent solaire et propulsion
    photonique. Ils n’ont aucun lien. Ce sont les photons
    qui, par leur réflexion sur la surface d’une voile, lui communiquent
    une partie, faible mais constante, de leur énergie. Les
    noyaux lourds du vent solaire se propagent à des vitesses de
    quelques centaines à quelques milliers de kilomètres par seconde
    le long des lignes de champ magnétique interplanétaire
    alors que les photons solaires se déplacent en ligne directe, à la
    vitesse de la lumière."


    OK, je veux bien croire que le vent solaire soit trop faible pour être utilisé, et je n'ai pas le courage de me lancer dans une recherche maintenant. Mais le chiffre de qqs centaines à qq milliers de km/s n'est pas correct. Le soleil emet des noyaux ayant des énergies allant jusqu'à 100 MeV/nucléon, ce qui donne des vitesses plutôt de l'ordre de la centaine de milliers de km/s, et une impulsion autrement plus grande que celle d'un photon solaire ! Je regarderai ça en rentrant de ouikinde, ça m'intrigue cette histoire...

  12. #9
    mtheory

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Citation Envoyé par deep_turtle
    OK, je veux bien croire que le vent solaire soit trop faible pour être utilisé, et je n'ai pas le courage de me lancer dans une recherche maintenant. Mais le chiffre de qqs centaines à qq milliers de km/s n'est pas correct. Le soleil emet des noyaux ayant des énergies allant jusqu'à 100 MeV/nucléon, ce qui donne des vitesses plutôt de l'ordre de la centaine de milliers de km/s, et une impulsion autrement plus grande que celle d'un photon solaire ! Je regarderai ça en rentrant de ouikinde, ça m'intrigue cette histoire...
    Tu n'es pas le seul!

    La densité de particule joue peut être un rôle.Il me semble que la composante majeure du 'vent solaire' c'est tout de même les photons.

  13. #10
    deep_turtle

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Bon, j'ai pas résisté à une petite recherche rapide... Ce texte explique plusieurs choses intéressantes, et il semble que je me faisais une idée fausse sur l'importance du vent solaire... Ben voilà, je me coucherai moins bête !

    D'ailleurs j'y vais... bonsoir à tou(te)s...

  14. #11
    KarmaStuff

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Les noyaux lourds, qui suivraient d'après le texte les lignes de champ magnétique interplanétaire, seraient donc les protagonistes que l'on recherche (peut-être). Mais ils partiraient dans tous les sens. Il ne faudrait pas que ce phénomène engendre les effets contraires escomptés sur notre "vaisseau", à cause de particules chargées qui iraient même jusqu'au devant de l'appareil, et le feraient revenir en arrière.

    Mais les pistes et théories concernant les voiles solaires mettent en évidence des projets de lasers assez puissants (et extrêmement bien dirigés) pour avoir une influence non négligeable sur la voile, même à des millions de kilomètres de la Terre. Lesquels lasers, dotés de panneaux solaires je crois, seraient placés sur le point de Lagrange entre la Terre et le Soleil (donc plus à même de "capter et renvoyer" une quantité plus importante d'énergie).

    C'est donc bien la lumière, et donc les photons, qui sont mis en jeu dans ces projets. Je pense que les responsables des centres de recherche savent de quoi ils parlent, et n'effectueraient pas des calculs sur des théories caduques. Ce sont par conséquent les photons qui jouent le rôle de "vent" sur la voile.

    Le laser reproduirait-il une différence purement physique par rapport aux photons "naturels" du Soleil ? Je sais que cela est dû à une amplification de la lumière, d'où son nom, mais on parle quand même de lumière/photons dans le cas du laser...
    Connais-toi toi-même et l'Univers n'aura plus aucun secret pour toi...

  15. #12
    KarmaStuff

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Il ne faut pas omettre le fait que la lumière est à la fois un ensemble de particules (les photons)... et une onde.
    Et si les ondes (électromagnétiques) de la lumière du Soleil avaient une influence sur la voile...
    Connais-toi toi-même et l'Univers n'aura plus aucun secret pour toi...

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  17. #13
    mtheory

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Citation Envoyé par KarmaStuff
    Il ne faut pas omettre le fait que la lumière est à la fois un ensemble de particules (les photons)... et une onde.
    Et si les ondes (électromagnétiques) de la lumière du Soleil avaient une influence sur la voile...
    Non,non la lumière n'est ni une onde ni des particules!
    C'est simplement qu'il y a des caractéristiques de l'un ou de l'autres qui sont plus appropriées pour certains des phénomènes associés.
    De fait on peut décrire l'effet sur les voiles solaires uniquement avec les équations de Maxwell et sans parler de photons.

  18. #14
    deep_turtle

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Bon, dernière phrase de l'article wikipedia suivant : "Les voiles solaires, sont une méthode possible de propulsion spatiale qui utiliseraient comme force motrice la pression de radiation exercée par le vent solaire sur une grande voile."... ça se corse... Ce site dit clairement que c'est une "vision erronnée"...

  19. #15
    mtheory

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Citation Envoyé par deep_turtle
    Bon, dernière phrase de l'article wikipedia suivant : "Les voiles solaires, sont une méthode possible de propulsion spatiale qui utiliseraient comme force motrice la pression de radiation exercée par le vent solaire sur une grande voile."... ça se corse... Ce site dit clairement que c'est une "vision erronnée"...
    ça dépend de ce que l'on met sous le mots 'vent solaire' ,si c'est photons+particules de matière ou particules seules.
    Le site dit que c'est la propulsion par particules qui ne marche pas et bien l'effet de la pression du rayonnement sur les voiles qui est efficace.
    Malgré tout il introduit le concept de voile à plasma.

  20. #16
    roll

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Oui les photons ne font partie du vent solaire:
    En plus de la chaleur et de la lumière, le Soleil émet aussi un flot de particules chargées (principalement des électrons et des protons) appelé vent solaire qui se propage à travers le système solaire à la vitesse de 450 km/s.
    pour ce site en tout cas!
    http://www.neufplanetes.org/systeme_solaire/sol.html

  21. #17
    KarmaStuff

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    La question n'est pas tranchée. Certains des liens rapportent que les photons sont censés remplir le rôle de poussée sur la voile, d'autres les particules chargées. Ou peut-être les deux... Je m'étonne qu'aucune certitude ne soit fournie sur ce phénomène sur lequel s'appliquent apparemment les théories physiques admises.
    Connais-toi toi-même et l'Univers n'aura plus aucun secret pour toi...

  22. #18
    deep_turtle

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Bon, faisons le calcul nous-mêmes, non ?

    C'est parti : pour des particules se propageant à 500 km/s dans un e direction donnée, avec une densité de 10 cm-3, la pression exercée sur une surface orientée perpendiculaire à ce flux vaut

    P = rho . v 2/3

    soit ici P = 4 10-15 Pa si je ne suis pas trompé.

    Pour des photons la pression est donnée par F/c, où F est le flux en W/m2 et c la vitesse de la lumière. Or le flux au niveau de la terre vaut 1400 W/m2, ce qui donne une pression de radiation

    Pr = 5 10-6 Pa

    Bon. En effet il semble que la lumière soit bien plus efficace que les photons... Ceci dit c'est dimanche soir et chuis pas en haut de ma courbe d'efficacité pour ces petits calculs, vous êtes invités à vérifier...

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  24. #19
    BioBen

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    En effet il semble que la lumière soit bien plus efficace que les photons...
    Euh ...excuse moi deep_turtle, mais je ne vois aps comment tu arrives à cette conclusion après les calculs que tu as fait :
    Tu fais le calcul pour les prticules chargées, tu trouve 4*10^-15 Pa
    Tu fais le calcul pour les photons, tu trouves 5*10^-6Pa
    Donc pour moi , les photons ont un role central dans ce mode de propulsion, bien plus important que les particules chargées...
    Mais je lis peut-être les resulats à l'envers..
    En plus la phrase est formulée un peu ...bizarrement non ?("lumière bien plus eficace que les photons")
    a+
    ben

  25. #20
    deep_turtle

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    OK, c'est pas seulement mes capacités calculatoires qui sont atteintes le dimanche soir, c'est tout le cortex... ... Il fallait lire

    " En effet il semble que la lumière soit bien plus efficace que les particules chargées du vent solaire... "

    Désolé pour le lapsus...

  26. #21
    BioBen

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    LOOOOOOL
    Pas de problème, ca se comprend, le dimanche tout se déconnete
    a+
    ben

  27. #22
    mtheory

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Citation Envoyé par deep_turtle
    OK, c'est pas seulement mes capacités calculatoires qui sont atteintes le dimanche soir, c'est tout le cortex... ... Il fallait lire

    " En effet il semble que la lumière soit bien plus efficace que les particules chargées du vent solaire... "

    Désolé pour le lapsus...
    Pas de problème,je suis sûr que tu avais des protons à l'esprit,la composante majeur du vent solaire si je me souviens bien.

  28. #23
    KarmaStuff

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Une ch'tite question qui me vient à l'esprit : la chaleur du soleil, de quelle(s) particule(s) provient-elle ?

    La chaleur de notre étoile ne pourrait-elle pas permettre à la voile d'avancer (différence entre l'arrière de la voile, chaude, et l'avant, légèrement plus froid) ?
    Connais-toi toi-même et l'Univers n'aura plus aucun secret pour toi...

  29. #24
    BioBen

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Je pense que la chaleur vient du fait que les photons excitent les atomes d'un mileiu -> agitation thermique.
    Donc, je pense pas que l'espace soit plus chaud a gauche de la voile qu'à droite (pas d'atomes dans l"espace).
    Enfin ce ne sont que des suppositions...
    a+
    ben

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  31. #25
    KarmaStuff

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Citation Envoyé par BioBen
    Je pense que la chaleur vient du fait que les photons excitent les atomes d'un mileiu -> agitation thermique.
    Donc, je pense pas que l'espace soit plus chaud a gauche de la voile qu'à droite (pas d'atomes dans l"espace).
    Enfin ce ne sont que des suppositions...
    a+
    ben
    Quand un astronaute est dans l'espace, à la lumière du soleil, son scaphandre est exposé à une température de 120 °c, à l'ombre -170 °c... La chaleur dans l'espace existe bel et bien.

    Lorsque les rayons de l'astre diurne arrive contre le "dos" de la voile, la température est différente de la partie avant. Et n'est-ce pas cette différence qui la ferait avancer ?
    Connais-toi toi-même et l'Univers n'aura plus aucun secret pour toi...

  32. #26
    BioBen

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Alors je retire ce que je dis (zut, je peux plus ! )
    Désolé d'avoir dit une connerie, ca m'apprendra à vouloir faire trop de suppositions !
    a+
    ben

  33. #27
    deep_turtle

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Lorsque les rayons de l'astre diurne arrive contre le "dos" de la voile, la température est différente de la partie avant. Et n'est-ce pas cette différence qui la ferait avancer ?
    En fait non, car la voile réfléchit les photons et ne les absorbe pas. Dans le principe, tu as raison qu'un truc avec une face froide et une face chaude serait accéléré, mais ce n'est pas l'effet dominant ici.

    Quand un astronaute est dans l'espace, à la lumière du soleil, son scaphandre est exposé à une température de 120 °c, à l'ombre -170 °c... La chaleur dans l'espace existe bel et bien.
    La "chaleur" en tant que transfert d'énergie, oui. Ce sont les photons, précisément, qui sont responsables du transfert dans le vide (transfert radiatif).

  34. #28
    charly

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Moi ce que je ne comprends pas , c'est que si un astronaute est dans le vide , alors , si il n'est éxposé a aucain rayoenemnt , il peut sortir en Tshirt ca deverais pas le gener

  35. #29
    deep_turtle

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Moi ce que je ne comprends pas , c'est que si un astronaute est dans le vide , alors , si il n'est éxposé a aucain rayoenemnt , il peut sortir en Tshirt ca deverais pas le gener
    Dans le vide de l'espace, il y a du rayonnement (celui venant du soleil principalement)... Quant au T-shirt, c'est pas top pour lutter contre la depression (pas nerveuse, l'absence de pression atmosphérique...). Un astronaute en T-shirt mourrait au bout de quelques secondes...

  36. #30
    BioBen

    Re : Photons et voiliers de l'Espace...

    Oublions les problèmes de pression et de dépression : il mourrait de froid ou de chaud ?
    De froid parce que le vide ...c'est froid!
    De chaud à cause du rayonnment solaire ("son scaphandre est exposé à une température de 120 °c")
    Ah aussi il devrait vite être aveugle, sans atmosphère pour le protéger...
    a+
    ben

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