Questions sur des problèmes techniques pour un roman de SF

[Thierry310]

Bonjour
je créé ce topic pour vous poser des questions sur des problèmes techniques de différentes natures (temps de communication, temps de parcours, accélérations et décélérations, gravité...) dans le cadre d'un roman de Science-fiction réaliste, à quelques concepts près.

Le premier tome contient 128.216 mots (soient environ 510 pages éditeur).
Après une première relecture correctrice d'un mois et demi, je m'attaque à la résolution de quelques problèmes laissés plus ou moins en suspens.

Le cadre de l'histoire dont je tairais les éléments essentiels pour l'instant est réaliste à deux concepts près qui sont de pure science-fiction, de manière assumée.
Donc pas de trous de vers, de porte des étoiles, de déplacement spatio-temporels. Les vaisseaux humains approchent à peine les 10% de la vitesse de la lumière et ceux d'une race extraterrestre dépassent à peine les 20% de c.
L'histoire débute peu après le milieu du 23eme siècle.
Je respecte les contraintes de l'espace, en tout cas, de ce que j'en connais, d'où ce topic. Donc je tiens compte des problèmes de gravité, accélérations et décélérations, temps de parcours...

Plusieurs interrogations m'assaillent et je traiterais peu à peu ces différents problèmes, dans les prochains semaines et mois.
Voilà le premier...

Merci pour votre aide et votre indulgence pour les éventuelles bêtises que je pourrais dire avec ma maigre formation de généraliste
(1ere S et terminale D d'un autre temps... j'ai 47 ans puis une formation en économie et en logistique).
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[Deedee81]

Bonjour,

Bienvenue sur Futura.
Je déplace en physique où cela me semble mieux placé et où en tout cas il y a plus de chance d'avoir des réponses sur ce type de sujet.

[Deedee81]

Voilà le premier...

Oui, mais quel est ce premier problème/question ?
(peux-être voulais-tu dire "premier message" ?)

On attend impatiemment tes questions

[Thierry310]

je mets le premier problème après manger.

Il concernera le temps de communication entre deux vaisseaux se rapprochant à des vitesses et distances importantes

Bon appétit
Thierry

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite06459106]

Oui, mais quel est ce premier problème/question ?

Je croyais que c'était ça:

L'histoire débute peu après le milieu du 23eme siècle.

Pas sur qu'on y arrive, à cette date.

[Zefram Cochrane]

je mets le premier problème après manger.

Il concernera le temps de communication entre deux vaisseaux se rapprochant à des vitesses et distances importantes

Bon appétit
Thierry

Fastoche c'est la seconde/s.l que ou S/Pm ( 1 Pm = 1 photique ou photical-miles =1s.l)
http://forums.futura-sciences.com/as...nique-t-l.html

Tu peux éviter de t'embêter avec la relativité et prendre
V= 0.05c -> V=20s
V=0.10c -> V=10s
V=0.2c -> V=5s
et miltiplier le tout par la distance pour obtenir le temps. Attention à la vitesse relative d'approche ou d'éloignement.

[Zefram Cochrane]

Par exemple pour une distance observée de 20s.l avec une vitesse coordonnée de 10S/pm
Ve vitesse apparente d'éloignement. Xe = Te*Ve
Va vitesse apparente d'approche. Xa = Ta*Va

[Thierry310]

PROBLÈME N°1 : temps de communication entre deux vaisseaux en rapprochement en grande vitesse :

vers le début de l'histoire, deux vaisseaux à 3 jours d'écarts se rapprochent l'un vers l'autre.
Le vaisseau A file à près de 10% de la vitesse de la lumière (arrondissons à 10% pour les calculs),
et le vaisseau B file à un peu plus de 20% de la vitesse de la lumière (arrondissons à 20% pour les calculs).

En écrivant avec ces données, je m'attendais à quelques minutes voire dizaines de minutes pour chaque arrivée d'un message d'un vaisseau à l'autre.
Mais après calculs, je m'aperçois qu'il faudrait 21,6 jours pour qu'une seule transmission parvienne à l'autre vaisseau. Ce qui contrecarre mon presque "dialogue".
Heureusement, ce n'est pas la 1ere fois que je dois adapter des idées à des erreurs d'appréciations initiales et j'entrevois déjà comment corriger les parties affectées de ce chapitre.
Notamment en faisant se rapprocher les vaisseaux, voire en commençant le dialogue à peu de distance pour le continuer après côte à côte.

Mais j'aimerais que vous me confirmiez mes "calculs" et les concepts inhérents pour voir si je ne me trompe pas :

Pour calculer la distance entre les deux vaisseaux à 3 jours d'écarts, j'ai calculé le temps parcouru par chacun des vaisseaux en 3 jours :
le vaisseau A devra parcourir :
300.000 kms/s ((vitesse de la lumière)
x10/100 ((10% de c)
x259.200 s ((temps en secondes pour 3 jours)
= 7.776.000.000 kms
= 7.776 Milliards de kms

le vaisseau B devra parcourir :
300.000 kms/s ((vitesse de la lumière)
x20/100 ((10% de c)
x259.200 s ((temps en secondes pour 3 jours)
= 15.552.000.000 kms
= 15.552 Milliards de kms

donc 23,328 Milliards de kms séparent les deux vaisseaux au moment de la discussion qui était censée se dérouler en quelques minutes ou heures dans mon esprit (honte à moi lol).

donc le temps d'arrivée d'un message d'un vaisseau à l'autre prendrait :
23.328.000.000 kms / 300.000 kms/s = 77.760 s
soient 21,6 jours pour une seule transmission.

La communication se passe bien sûr à la vitesse de la lumière car par ondes radios dans un premier temps puis par photonique pour différentes raisons de discrétion.

Est-ce que je me plante dans ces calculs ?
Et voyez-vous un moyen de conserver ma discussion initiale entre vaisseau en peu de temps?
Avant que je ne modifie tout cela dans le roman.
Merci

PS je viens de voir des posts durant mon écriture du message mais je poste et je regarde ce que vous avez écrit

[Zefram Cochrane]

Mieux vaut abandonner les km et passer par les s.l :
3jours = 259 200s
cela veut dire que pour 10%c -> X = 25 920s.l et our 20%c -> X=51 840s.l soit une distance initiale Xtot= 77 760s.l on divise 3j/Xtot -> 3.33S/s.l ie tous les 10/3s les vaisseaux se rapproche de 1s.l.
Donc si à T=0s le vaisseau 10% envoie un message à 20% alors la durée de réception sera de Xtot/1.2.
Si à T=0s le vaisseau 20% envoie un message à 10% alors la durée sera de Xtot/1.1

[Thierry310]

merci pour les réponses.
Mais franchement, c'est difficile pour moi.
Confirmez-vous à peu près la durée d'une transmission de 21,6 jours pour un écart de 3 jours avec ces données?
Ce qui signifierait que je doive reprendre la structure du récit sur ces parties.

[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Quoi que vous fassiez, en respectant les théories (et l’expérience) actuelles, vous ne pourrez communiquer par des ondes électromagnétiques plus vite que la vitesse de la lumière. Relativité ou pas.

Il faut faire une grosse entorse à la physique connue. Et il faut que cette entorse ne soit pas trop gênante. Genre « épice » pour voyager plus vite que la lumière (Dune), trou de ver, porte des étoiles, ou « gap » (The gap cycle. Si vous pouvez inventer un autre moyen non ridicule, tant mieux.
Les entorses aux lois de la physique ne sont pas gênantes si l’ensemble est auto-consistant. Mais il ne faut pas donner des fausses explications.

Et je suis d’accord que le 23 siècle c’est trop tôt, à moins d’une « découverte » comme le « gap ».
Et il vous faut une source d’énergie « inépuisable » comme des réacteurs surrégenerateurs qui alimentent une propulsion ionique.
Au revoir.

[Zefram Cochrane]

Non. s'ils sont à 3jours de marche l'un de l'autre les signaux mettront au pire 3 jours pour parvenir à l'autre .
Cela risque d'être compliqué si vous ne vous mettez pas au s.l et que vous ne vous familiarisez pas avec les calculs basiques du 9...
sincèrement désolé si je parais brutal.

[Lil00]

[U][B][COLOR="#FF0000"]23.328.000.000 kms / 300.000 kms/s = 77.760 s
soient 21,6 jours pour une seule transmission.

Bonjour,
La dernière conversion des secondes en jours est erronée : il s'agit de 21,6 heures.

[Thierry310]

Bonjour,
La dernière conversion des secondes en jours est erronée : il s'agit de 21,6 heures.

bonjour
ouiii, merci
Génial, ça change beaucoup de choses même si cela ne permettra que quelques échanges jusqu'à leur rencontre.
Mais cela a aussi des répercussions sur d'autres scènes dont je n'ai pas parlé là.

[Thierry310]

Non. s'ils sont à 3jours de marche l'un de l'autre les signaux mettront au pire 3 jours pour parvenir à l'autre .
Cela risque d'être compliqué si vous ne vous mettez pas au s.l et que vous ne vous familiarisez pas avec les calculs basiques du 9...
sincèrement désolé si je parais brutal.

non, pas de problème.
Je veux bien essayer mais il faudrait essayer de m'expliquer pas à pas en détaillant un peu car je ne comprends rien. Désolé.

Par contre, comme l'a fait remarquer LiL00, je me suis trompé dans mes calculs et c'est 21.6 heures et non pas jours.

Ca fait une... petite différence lol

[Thierry310]

Bonjour et bienvenu au forum.
Quoi que vous fassiez, en respectant les théories (et l’expérience) actuelles, vous ne pourrez communiquer par des ondes électromagnétiques plus vite que la vitesse de la lumière. Relativité ou pas.

Il faut faire une grosse entorse à la physique connue. Et il faut que cette entorse ne soit pas trop gênante. Genre « épice » pour voyager plus vite que la lumière (Dune), trou de ver, porte des étoiles, ou « gap » (The gap cycle. Si vous pouvez inventer un autre moyen non ridicule, tant mieux.
Les entorses aux lois de la physique ne sont pas gênantes si l’ensemble est auto-consistant. Mais il ne faut pas donner des fausses explications.

Et je suis d’accord que le 23 siècle c’est trop tôt, à moins d’une « découverte » comme le « gap ».
Et il vous faut une source d’énergie « inépuisable » comme des réacteurs surrégenerateurs qui alimentent une propulsion ionique.
Au revoir.

bonjour et merci pour votre accueil.

par contre, si vous relisez mes deux posts, vous verrez qu'en aucun cas je ne dépasse la vitesse de la lumière pour communiquer ou pour voyager.

Je prends la vitesse de la lumière pour les communications par ondes radios ou laser.
Et "mes" vaisseaux ne dépassent pas 10 et 20% de c pour respectivement les vaisseaux humains et extraterrestre, ce qui paraît possible.
Le milieu du 23 eme siècle me parait bien pour ce type de technologie.

Les moteurs humains, dans l'histoire, fonctionnent avec des centrales à fusion nucléaires qui peuvent encore passer pour de la SF aujourd'hui mais paraissent possibles.
D'autant plus que certains des vaisseaux colonies immenses (j'y reviendrais car j'ai des questions là dessus) naviguent depuis 6 générations et on donc eu le temps d'accélérer jusqu'à cette vitesse de 10%.

Mais les deux vaisseaux A et B mentionnés plus haut sont de plus petite taille et naviguent non loin de ces vaisseaux colonies.

[Zefram Cochrane]

Si Vous voulez être précis, dans le sens pas faire de faute mettant en l'air votre scénario, il faut faire des calculs sur tableur tout en essayant de simplifier le schmilblick. 1s.l c'est 300 000kms. si vous cherchez à le temps mis pour atteindre une vitesse de 0.1c là passer en m/s est utile car pour g=10m/s² c'est T= 3 000 000s car V=g*T. et donc la distance parcourue en s.l
est X= g*T²/2/(300 000 000) en s.l
Je vous conseille d'écrire en s.l et de vous faire un programme sur tableur.

[Thierry310]

d'accord, là, quand vous me dites "1s.l c'est 300 000kms", je comprends mieux.
J'étais déjà bloqué là-dessus.
Je regarde si je comprends la suite car pas évident à lire pour moi

[Thierry310]

je ne comprends pas trop car vous mettez tout à la suite sans me dire à quoi correspondent vos g, T et autres X.

J'ai besoin de savoir à quoi correspondent ces symboles et pourquoi on fait tel ou tel calcul, un par un.
Etape par étape.
Désolé

[Zefram Cochrane]

je ne comprends pas trop car vous mettez tout à la suite sans me dire à quoi correspondent vos g, T et autres X.

J'ai besoin de savoir à quoi correspondent ces symboles et pourquoi on fait tel ou tel calcul, un par un.
Etape par étape.
Désolé

g accélération.
T temps
X distance
https://fr.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9matique
je vous conseille la lecture du MRU et MRUA et de diviser les distances par 300 000 000m

[Thierry310]

d'accord, merci.
Je vais me pencher là-dessus

[Thierry310]

bonjour
me revoilà avec un certains nombres de questions

Problèmes 2 : quelques questions sur les limites du vol spatial :

2a) problème de propulsion :
une fois l’accélération initiale terminée, un vaisseau peut-il voler sans source d’énergie continue ou doit-il toujours utiliser un propulseur en continu ?
- en dehors de toute interférence gravitationnelle de type planète
- quelle que soit sa masse, de quelques de tonnes pour les plus petits à plusieurs milliards de tonnes pour les plus gros (les plus gros dans mon histoire dépassent les 8kms de long pour plus de 1 km de diamètre)

A priori, pourrait-il s’avérer nécessaire de réveiller les moteurs quelques fois par an durant quelques heures pour récupérer les infimes pertes de vitesses dues à je ne sais quoi ?

2b) problème de positionnements entre deux vaisseaux :
imaginons dans un vaisseau colonie de 8 kms de long sur 1154 mètres de diamètre tournant sur lui-même pour assurer une gravité sur une bonne partie des niveaux près de la coque.

Au milieu, là où normalement il n’y a pas de gravité, des salles d’entraînement aux sorties en combinaison spatiale et au pilotage de petites navettes de quelques tonnes.

Est-ce que si on laisse une de ces navettes futuristes immobile au milieu d’une de ces salles, elle va finir par reculer dans la salle et vers l’un des côtés compte tenu de l’avancée et de la rotation du vaisseau ?
En quoi les différences de masses des deux engins (de quelques tonnes à plusieurs milliards de tonnes) peuvent-elles jouer sur un éventuel phénomène de translations sur ces deux axes?

Autre problème lié :
Je ne trouve pas de formule pour calculer la gravité sur le rayon du vaisseau colonie pour déterminer exactement jusqu’à quelle altitude les 1 g s’appliquent et déterminer la pesanteur selon les niveaux.
Afin d’adapter mon récit selon les étages où on se trouve dans le vaisseau.

2c) problème de résistance à l’accélération :
après de nombreuses recherches, je n’ai pas trouvé de réponse sur des accélérations dites horizontales (style une personne debout dans un train qui accélère) sur plusieurs mois et années auxquelles l’Homme pourrait résister.

A priori, il faudrait descendre sous les 0.1g (ce qui correspond à un train qui démarre ou freine normalement).

Combien pourrais-je utiliser sur de telles périodes ?
0.05g ?
0.01g ?

2d) calculer le temps nécessaire d’une accélération :
Par ailleurs, je ne trouve pas de formule mathématiques pour que je puisse calculer le temps mis pour atteindre telle ou telle vitesse selon plusieurs types d’accélérations.

Merci si vous pouvez m’aider

[phys4]

Bonjour,
Voici quelques éléments de réponses :

2a) problème de propulsion :
une fois l’accélération initiale terminée, un vaisseau peut-il voler sans source d’énergie continue ou doit-il toujours utiliser un propulseur en continu ?

Dans l'espace l'accélération n'est indispensable que pour modifier sa vitesse, donc en dehors de ces périodes, il n'y a pas besoin de propulsion.

A priori, pourrait-il s’avérer nécessaire de réveiller les moteurs quelques fois par an durant quelques heures pour récupérer les infimes pertes de vitesses dues à je ne sais quoi ?

Pour de grandes vitesses, le freinage par le gaz interstellaire peut provoquer un certain freinage, qui serait facilement compensé par de courtes phases d'accélération, si nécessaire : le freinage ne ferait perdre qu'une petite partie de l'énergie acquise.

2b) problème de positionnements entre deux vaisseaux :
imaginons dans un vaisseau colonie de 8 kms de long sur 1154 mètres de diamètre tournant sur lui-même pour assurer une gravité sur une bonne partie des niveaux près de la coque.

Au milieu, là où normalement il n’y a pas de gravité, des salles d’entraînement aux sorties en combinaison spatiale et au pilotage de petites navettes de quelques tonnes.

Est-ce que si on laisse une de ces navettes futuristes immobile au milieu d’une de ces salles, elle va finir par reculer dans la salle et vers l’un des côtés compte tenu de l’avancée et de la rotation du vaisseau ?

Une navette disposée sur l'axe, n'a pas de raison de bouger, elle restera en apesanteur, aussi longtemps qu'elle sera sur l'axe, un petit écart la fera s'écarter lentement du centre jusqu'à rejoindre une paroi.
L'effet de pesanteur artificielle est proportionnel au rayon, si vous avez 577 mètres de rayon sur la périphérie pour 1g, vous aurez 0,01 g à 7,7 m de l'axe, ce qui correspond à une rotation de 1 tour en 48 secondes.

2c) problème de résistance à l’accélération :
après de nombreuses recherches, je n’ai pas trouvé de réponse sur des accélérations dites horizontales (style une personne debout dans un train qui accélère) sur plusieurs mois et années auxquelles l’Homme pourrait résister.
A priori, il faudrait descendre sous les 0.1g (ce qui correspond à un train qui démarre ou freine normalement).

2d) calculer le temps nécessaire d’une accélération :

Une accélération de 0,1g est tout à fait raisonnable, vous supportez beaucoup plus dans une voiture.
Pour la durée d'accélération pour des vitesses relativistes il suffit d'appliquer

ce qui donne en inversant

[Thierry310]

bonsoir
merci beaucoup pour vos réponses.
Je regarde tout ça ces jours-ci et je reviens vers vous si j'ai besoin de précisions

[Thierry310]

Une accélération de 0,1g est tout à fait raisonnable, vous supportez beaucoup plus dans une voiture.
Pour la durée d'accélération pour des vitesses relativistes il suffit d'appliquer

ce qui donne en inversant

il faut pouvoir vivre dans les parties du vaisseau avec la pesanteur avec cette accélération latérale de 0.1g.
Donc pouvoir marcher, rester debout, bref vivre... pendant des mois voire des années. Donc pas juste rester dans un fauteuil.

Par contre, pour la formule, j'ai un peu de mal.
Vous pouvez me dire à quoi correspondent chaque symboles ou un lien vers des explications sur cette formule.
Merci et désolé.

En plus, je vois une fonction de tangente hyperbolique or l'accélération est rectiligne entre deux systèmes planétaires (au milieu même à peu près).

[Thierry310]

Une navette disposée sur l'axe, n'a pas de raison de bouger, elle restera en apesanteur, aussi longtemps qu'elle sera sur l'axe, un petit écart la fera s'écarter lentement du centre jusqu'à rejoindre une paroi.
L'effet de pesanteur artificielle est proportionnel au rayon, si vous avez 577 mètres de rayon sur la périphérie pour 1g, vous aurez 0,01 g à 7,7 m de l'axe, ce qui correspond à une rotation de 1 tour en 48 secondes.

d'accord.
Juste pour vérifier un point pour voir si j'ai bien compris l'un des aspects :
un élément flottant comme un astronaute ou une navette dans une grande pièce dans le vaisseau subira donc plus ou moins de gravité selon sa place même si il ne touche pas d'éléments du vaisseau, sauf dans l'axe central?
Un peu comme si sur Terre, en lâchant un parachutiste, il subit la gravité?

Question subsidiaire :
des navettes se posent souvent sur la coque extérieure de ces vaisseaux géants avec des grappins magnétiques.
Donc à priori à l'envers par rapport à la pesanteur à l'intérieur de la coque.
Donc je pense que c'est une force négative en quelque sorte qui fait aller les passagers attachés vers le haut de leur navette (donc l'extérieur du vaisseau colonie sur lequel ils sont posés)?
Ou alors là aussi, connaissent-il la pesanteur, comme nous sur la Terre alors que nous sommes comme à l'extérieur de sa coque?

Merci

[Thierry310]

Dans l'espace l'accélération n'est indispensable que pour modifier sa vitesse, donc en dehors de ces périodes, il n'y a pas besoin de propulsion.

Pour de grandes vitesses, le freinage par le gaz interstellaire peut provoquer un certain freinage, qui serait facilement compensé par de courtes phases d'accélération, si nécessaire : le freinage ne ferait perdre qu'une petite partie de l'énergie acquise.

merci pour ces confirmations.
C'est génial car j'ai déjà modifié plusieurs chapitres ces 3 derniers jours dans lesquels je m'étais trompé à ce sujet.
Ca m'a même apporté des problématiques supplémentaires nouvelles pour enrichir l'intrigue.
Merci beaucoup

[Thierry310]

bonjour
par ailleurs, pour la formule du temps pour une accélération, vous parlez de vitesse relativiste.
J'ai regardé la définition exacte (vitesse proche de celle de la lumière).
Or mes vaisseaux naviguent surtout entre 10 et 20 % de c

[Deedee81]

Salut,

par ailleurs, pour la formule du temps pour une accélération, vous parlez de vitesse relativiste.
J'ai regardé la définition exacte (vitesse proche de celle de la lumière).
Or mes vaisseaux naviguent surtout entre 10 et 20 % de c

La limite n'est pas tranchée. Plus on approche de 'c' et plus les effets sont importants. Et ça grimpe très vite. Mais ils peuvent être non négligeables à faible vitesse. Par exemple, les satellites GPS ont des corrections de leur horloge atomique pour les effets de la relativité. A 10% de la vitesse de la lumière, le facteur gamma est de 0.5% (plus un, en fait 1.005, une durée de un an gagne un jour). Donc sur l'écoulement du temps, les effets pourraient facilement être vérifiables.
A 20% de la vitesse de la lumière, le facteur est de 2% et à 50% de la vitesse de la lumière on a 15%. Par contre à 1% de la vitesse de la lumière le facteur n'est que 5 millième de pourcent).

[Thierry310]

bonjour
merci pour cette très intéressante précision