Accélérateur de particule Vs Propulsion d'un vaisseau

[invite54d339d5]

Bonjour tout le monde, pour ma toute première intervention, j'ai une question qui pourrait parraitre ridicule, mais bon je me lance tout de même.

La question simple serait: Serait-il possible de créer un système de propulsion de navette dans le vide (espace intersidéral), à l'aide d'un accélérateur de particule, si les dimensions le permettait, et que l'énergie utilisé pour accelerer les particules était disponnible?

Mes calculs sont les suivants: Si nous utilisons les donnés que j'ai trouvé en fouillant un peu sur le SP2 (accélérateur précédant le LHC) les protons sortirais en "paquet" de 1.2x10^14 protons/cycle, avec une fréquence de 40x10^6 cycles/seconde, ce qui fait un total de 4.8x10^21 protons éjectés par seconde. Nous pouvons aussi supposé que les protons ont une vitesse très près de celle de la lumière (300 000 000m/s), et qu'un proton a une masse de 1.67x10^-27 kg. Si nous voulons atteindre une vitesse de 30 000 000 m/s avec un vaisseau de 1000kg (p=mv= 3x10^10), il nous faudra expulser théoriquement une masse de 100kg de proton à une vitesse de 300 000 000m/s (p=3x10^10). Donc 100kg de proton à une vitesse de 300 000 000 m/s, avec un débit de 4.8x10^21 protons/seconde, et une masse de 1.67x10^-27 kg/protons, nous donne un temps de 1.25x10^7 secondes, ou 0.39 ans.

0.39 ans pour atteindre la vitesse relativiste de 0.1c, avec un seul "réacteur à proton" me semble bien raisonnable...

J'ai surement fais une erreur de calcule quelque part ou bien j'ai fais des suppositions qui étaitent fausses, et j'aimerais bien que quelqu'un me les pointes pour que je puisse m'enlever ces idées farfelues de la tête!

Merci!
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[invite8ef897e4]

Bonjour,

c'est amusant, il semble que cette idee soit recurrente sur ce forum.

Je ne verifie pas vos calculs maintenant, j'ai juste quelques questions naives, en admettant que vous reussissez a mettre le complexe du CERN dans un vaisseau spatial :
1) combien consomme en operation l'accelerateur du CERN auquel vous faites references ?
2) avec quoi fournissez-vous cette energie necessaire ?
3) ne pourriez-vous pas utiliser cette energie de facon plus efficace ?

Je crois qu'il est possible d'accelerer un vaisseau spatial comme vous le proposez, mais je crois que vous ne pouvez pas repondre a "est-ce efficace ?" sans repondre aux questions plus haut.

Bon courage...

[invite6e083fba]

Ce genre de propulsion existe déjà, en moins cher et réalisable. Cela s'appelle un moteur à plasma.

Un gaz est ionisé avant d'être accéléré dans un champ magnétique et expulsé (c'est ce que l'on appelle un accélérateur de particules, non ?)

Ce qui n'est pas réalisable dans ton idée, c'est l'accélération pour atteindre ~c.

[invite8ef897e4]

c'est ce que l'on appelle un accélérateur de particules, non ?

Non pas vraiment, parce qu'un accelerateur de particule doit de facon precise controler les parametres du faisceau, disons la coherence des paquets en temps et en espace, ce qui complique considerablement la tache et est inutile dans le cas de la propulsion. Par exemple, si c'est juste pour accelerer un vaisseau, on se fiche plus ou moins de la monochromaticite du faisceau.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite54d339d5]

@humanino
Je sais que un tel complexe est énorme, consomme beaucoup d'énergie, n'est pas rentable, etc. Ma question est beaucoup plus orienté vers la théorie. Le CERN n'a pas été concu pour être fixé à un vaisseau spacial, mais si la recherche se faisait dans se sens (par exemple accélérateur droit et non en boucle, cible fixe plutot que collision, etc.) peut-être que d'ici une centaine d'années on poourrait arriver à quelque chose...

@Giroux

Alors qu'est-ce qui nous empêche d'atteindre une vitesse près de c, si la vitesse d'expulsion des protons est elle même tout près de c? Je me disais que ce qui limitait la vitesse des vaisseaux spaciaux aujourd'hui était probablement la vitesse d'expulsion des différent gaz compressés utilisés pour la propulsion (qui n'est pas très rapide), et que le seul moyen d'aller plus vite, serait d'expulser quelque chose à une plus grande vitesse. Est-ce que cette supposition serait fausse?

Merci

[invite6e083fba]

Non pas vraiment, parce qu'un accelerateur de particule doit de facon precise controler les parametres du faisceau,

Je t'arrête tout de suite :
1) Un accélérateur de particules est, comme son nom l'indique, un accélérateur de particules. C'est utiliser dans de nombreux appareils en physique et ils ne font pas 10 km de diamètre. Ma question était tout à fait rhétorique.
2) Un accélérateur de particule n'a pas besoin de contrôler les paramètres du faisceau de particules pour être appelé accélérateur de particules.

[invite8ef897e4]

Ma remarque est valide par exemple pour un canon a electron dans un televiseur (historique). Je reconnais que ma remarque est d'ordre etymologique. Il y a un contexte au terme "accelerateur de particule" avec des instituts, des chercheurs, des livres, des conferences... et ceux-ci ne parlent pas de moteur a plasma. Le concept de moteur a plasma est tout a fait valide, interessant, et probablement ce qui interesse seb_berny.

[invite6e083fba]

Alors qu'est-ce qui nous empêche d'atteindre une vitesse près de c, si la vitesse d'expulsion des protons est elle même tout près de c?

Si elle l'était sans rien faire, oui... À ton avis, pourquoi le LHC fait des kilomètres de diamètre ?

Je me disais que ce qui limitait la vitesse des vaisseaux spaciaux aujourd'hui était probablement la vitesse d'expulsion des différent gaz compressés utilisés pour la propulsion

Non, ce qui la limite, ce sont les ingénieurs qui les conçoivent : le but n'est pas d'aller vite, mais d'aller loin. Or l'espace n'est pas si vide qu'il en a l'air et on envoie pas des objets dans l'espace juste pour rire : ils vont se placer et rester en orbite, ou suivre un direction, pendant des années.

et que le seul moyen d'aller plus vite, serait d'expulser quelque chose à une plus grande vitesse.

Non, il suffit d'avoir beaucoup de carburant : il n'y a pas de frottements. Tu irais à la même vitesse en brûlant tout ton carburant d'un coup ou en le consommant tout doucement. La seule différence, c'est le temps mis pour atteindre cette vitesse.

En soit, l'électricité est à compter comme carburant. La seule différence, c'est qu'on peut la générer in situ. Mais on en génère pas des tonnes. Les moteurs plasma sont bien au niveaux de l'énergie car ils peuvent débiter des ions continûment pendant de très longues périodes et c'est l'un des moyens les plus efficace de transformer cette énergie électrique en propulsion dans l'espace.

[invite6e083fba]

@humanino: oui, je comprends la remarque. Cependant, le contexte dont tu parles se limite en grande partie au CERN. Simple exemple, la spectrométrie de masse s'appuie généralement sur les accélérateurs de particule.

En revanche, usuellement, parler d'accélérateur de particule sous entend généralement que les particules sont chargées et accélérées par un champ magnétique... ou électrique... Ce qui est précisément le cas pour le moteur dont je parle. N'en reste pas moins que ta remarque est pertinente : la plupart du temps pour l'individu lambda, accélérateur de particule == LHC

[invite62a756ee]

Bonjour ;
ce genre de propulseur existe mais je crois qu'on utilise du xénon comme particules .
Mais j'ai plusieurs remarque
1--l'énergie en jeux dans ce système est "imaginaire" !!!!!
100 kg avec une vitesse de 300 000 000 m/s !!!!!
un proton ne peut pas éteindre la vitesse de la lumière c'est une barrière indépassable pour toutes les particules réel .
2--les calcul dans le domaine relativiste sont différent de ceux du domaine classique , il faut prendre en compte le coefficient gamma et plusieurs autre chose .
3-- il faut refaire les calcules il y a beaucoup d'erreur "même si on se suppose dans le domaine classique" .
4-- ce concept n'est pas réaliste .
désolé pour l'orthographe .

[invite8ef897e4]

ce genre de propulseur existe mais je crois qu'on utilise du xénon comme particules

Auriez-vous une reference pour ceux qui ne connaissent pas ce dont vous parlez ?

[invite62a756ee]

Bonjour;
Voila Wikipédia expliquera mieux que moi .
http://fr.wikipedia.org/wiki/Propulsion_ionique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_ionique
http://en.wikipedia.org/wiki/Ion_thruster
le lien en anglais compte plus d'information .

[invite8ef897e4]

le lien en anglais compte plus d'information .

Je n'ai pas vu de reference a une "energie imaginaire" dans vos liens. Ces pages wikipedia sont tres decentes, en particulier la page en anglais effectivement.

[invite54d339d5]

Merci je me rend compte que tout ca avait déjà été pensé il y a plus de 50 ans... Ce que je comprend moins c'est pourquoi toujours utiliser un gaz comme intermédiaire (comme le Xénon), plutôt que de se propulser directement à l'aide des protons expulsé... Mais bon c'est probablement (très)trivial, alors je m'excuse pour ceux qui ne voitent pas l'intéret de mon post.

Pour ce qui est de l'énergie imaginaire, je crois que zakariamazigh parlait plutot de l'énregie que j'utilisais dans mon système fictif.

[invite62a756ee]

Bonjour ;
je voulais dire par énergie imaginaire une très très grande énergie , pour avoir une telle énergie il faut avoir au moins une centrale nucléaire dans notre navire spatial ce qui dépassera sans doute 1000kg de masse et encore je doute fort que ça fournira l'énergie nécessaire ou bien emmagasiné de l'énergie sous forme d’antimatière ou lancer l'énergie a partir de la terre sous forme de laser est je me permet de dire que "dans notre état de développement actuel " c'est de la science fiction .

Je n'ai pas vu de reference a une "energie imaginaire" dans vos liens. Ces pages wikipedia sont tres decentes, en particulier la page en anglais effectivement.

[invite62a756ee]

Bonjour ;
non au contraire je trouve que votre poste est très utile , avoir l'idée d'un propulseur spatial est très bonne chose et la créativité est un don . mais il faut le coupler avec la science .

Merci je me rend compte que tout ca avait déjà été pensé il y a plus de 50 ans... Ce que je comprend moins c'est pourquoi toujours utiliser un gaz comme intermédiaire (comme le Xénon), plutôt que de se propulser directement à l'aide des protons expulsé... Mais bon c'est probablement (très)trivial, alors je m'excuse pour ceux qui ne voitent pas l'intéret de mon post.

Pour ce qui est de l'énergie imaginaire, je crois que zakariamazigh parlait plutot de l'énregie que j'utilisais dans mon système fictif.