Propulsion laser

[anidna]

Bonjour, après avoir lu plusieurs articles sur la propulsion d'engins spatiaux via laser, qui expliquent toutes que les lasers fournissant l'accélération se trouveraient soit sur terre, soit sur des satellites en orbite terrestre, je ne comprends pas pourquoi les lasers fournissant la poussée ne pourraient pas être embarqués directement sur l'engin à propulser.
En effet, si la lumière a de fait une vitesse constante et ne répond pas au principe d'addition des vitesses, il semble possible que la pression photonique puisse indifféremment provenir de l'engin à propulser.
Merci pour vos explications
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[pm42]

je ne comprends pas pourquoi les lasers fournissant la poussée ne pourraient pas être embarqués directement sur l'engin à propulser.

Parce que le laser et la source d'énergie nécessaire pèserait un certain poids... Ce qui rendrait l'accélération obtenue quasi nulle. Les voiles solaires ou les sondes propulsées par laser ne marchent que parce qu'elles sont très légères vu que la pression exercée par la lumière est très faible.

[Deedee81]

Salut,

C'est juste du point de vue (même vitesse, même pression ou plutôt impulsion) mais y a pas que ça. Outre la remarque de pm42 (un laser puissants c'est lourd), il faut aussi noter :

Les lasers ont un assez mauvais rendement. Ce ne serait pas le mode de propulsion idéal. Pour une faible poussée mais avec une grande impulsion spécifique, les moteurs ioniques sont beaucoup plus performant.
Avoir un propulseur laser embarqué est donc peu réaliste.

Ensuite, avec un laser en orbite ou sur terre, là c'est moins grave (ça n'alourdit pas le satellite). Par contre il faut tenir compte du fait qu'un laser n'est jamais strictement rectiligne. Ainsi les impulsions lasers envoyés du Pic du Midi sur la Lune font.... 100 mètres de large arrivées sur la Lune. Le caractère rectiligne dépend essentiellement de la longueur de la cavité, et on peut en avoir de très longues avec des cavités au CO2 (lasers infra-rouges). Mais ça reste limité et ce ne serait guère utilisable au delà de quelques millions de km.

Elle pourrait par contre être utile pour déplacer des objets proches assez petits (trop pour avoir la place pour des propulseurs divers), voir : https://fr.wikipedia.org/wiki/Propulsion_laser
On pourrait même l'utiliser pour nettoyer les orbites (c'est un réel problème !!!!)
D'autres techniques associées au laser restent éventuellement possible (par exemple pour former un plasma), voir aussi le lien ci-dessus

La propulsion par laser est donc encore très science fiction (et à supposer que dans l'avenir il y ait de gros progrès, ce n'est pas nécessairement le laser qui "gagnera" la course de l'efficacité). Mais pour certains usages limités ça va peut-être se développer

[mach3]

Les lasers ont un assez mauvais rendement. Ce ne serait pas le mode de propulsion idéal. Pour une faible poussée mais avec une grande impulsion spécifique, les moteurs ioniques sont beaucoup plus performant.
Avoir un propulseur laser embarqué est donc peu réaliste.

En fait si c'est fait avec un laser, c'est parce qu'avec une autre source, on aurait beaucoup plus de dispersion et une proportion négligeable de lumière qui arriverait sur l'objet à propulser.
Si on veut que l'objet lui-même se propulse avec de la lumière, il semble inutile et même contreproductif que ce soit un laser par contre. N'importe quelle source de rayonnement électromagnétique, du moment qu'on arrive à faire que ce rayonnement soit émis majoritairement dans la bonne direction, fera l'affaire. Une résistance électrique au foyer d'une parabole bien réfléchissante avec une bonne isolation aurait un bien meilleur rendement qu'un laser... EDIT : 1000W ça ferait une force de 3µN au max par contre, c'est pas avec la résistance de mon four qu'on fera des accélérations de folie...

m@ch3

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

En fait si c'est fait avec un laser, c'est parce qu'avec une autre source, on aurait beaucoup plus de dispersion et une proportion négligeable de lumière qui arriverait sur l'objet à propulser.

Oui, effectivement pour une propulsion de ce type (comme pour l'exemple des microsatellites ou les déchets spatiaux), tu as tout à fait raison.

c'est pas avec la résistance de mon four qu'on fera des accélérations de folie

[coussin]

C'est d'ailleurs l'origine de l'anomalie Pioneer, une bête source de chaleur anisotrope
https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Anomalie_Pioneer

[Deedee81]

C'est d'ailleurs l'origine de l'anomalie Pioneer, une bête source de chaleur anisotrope

C'est bien vu ça

[anidna]

Merci pour vos réponses et vos argumentations.
Je me posais cette question après avoir lu cet article : https://www.huffingtonpost.fr/2016/0...n_9296494.html
Il semblerait donc que la difficulté soit plus d'ordre technologique que physique.
En supposant que la puissance et la miniaturisation de lasers à impulsion puisse évoluer, aucune loi loi physique n'interdirait que l'émetteur produisant ce type de poussée soit embarqué à bord de l'engin à propulser, ce qui par ailleurs pourrait éviter tout problème de dispersion.
Le principe physique en soi et sa logique inhabituelle me paraît toutefois intéressant et à exploiter.
Jusqu'à présent le principe de réaction par émission de matière ou de particules reste le seul à avoir été envisagé.

[pm42]

En supposant que la puissance et la miniaturisation de lasers à impulsion puisse évoluer, aucune loi loi physique n'interdirait que l'émetteur produisant ce type de poussée soit embarqué à bord de l'engin à propulser

Tu sous-estimes les contraintes de poids et le problème de la quantité d'énergie à embarquer. Et si on embarque ce poids, la question se pose de savoir si on moteur ionique ou autre ne serait pas largement plus efficace comme le faisait remarquer Deedee81.

[Deedee81]

Salut,

Si la difficulté technologique en question concerne le poids d'un laser embarqué, il n'est évidemment pas exclut d'avoir des améliorations de toutes sortes. D'autant que beaucoup de recherches se font encore tant les lasers sont utiles. Et on sait bien la taille rikiki des lasers à semi-conducteurs. Il y a même des records (autour de 30 millièmes de millimètres : https://www.industrie-techno.com/art...-au-monde.9750 Et encore ça c'était il y a douze ans). De même il n'est pas exclut de voir de grosses améliorations de rendement, qui sait ?

Mais ici on n'a pas trop le choix. Pour une propulsion il faut un laser de puissance et même de grande puissance. Et là, on est vu car les semi-conducteurs ne marcheraient pas (il seraient pulvérisés ). Il faut un laser à cavité et la cavité serait longue pour avoir beaucoup de puissance (la longueur n'aide pas qu'à avoir un laser directionnel, la puissance est proportionnelle au volume de matière subissant l'émission stimulée et ça c'est une limite physique incontournable). Les lasers de ce type font facilement plusieurs dizaines de mètres. Et il faut aussi ajouter le pompage optique fort volumineux vu la puissance et la source d'énergie électrique, même nucléaire elle ne serait pas négligeable !!!!

Bref, un propulseur au minimum de quelques tonnes. Et même plusieurs dizaines de tonnes. Et ça on ne peut l'éviter. Et inutile de dire "oui mais si le vaisseau fait 1000 tonnes c'est utile" : faudrait quelle puissance pour avoir une propulsion raisonnable ? Le calcul n'est pas si difficile et à moins d'alimenter le bousin avec une mini étoile ou un trou noir (dans un trèèèèèès lointain futur, à supposer que ce soit possible) ..... l'engin subira bien plus les forces gravitationnelles du voisinage qu'une vraie poussée.

Donc même dans un futur pas très proche, on pourra voir se développer des technologies comme celles des propulsions de microsatellites ou pour éjecter les déchets spatiaux. Mais la propulsion par laser embarqué restera utopique.

J'ai vu dans les liens discutés plus haut aussi la technique de plasma produit par laser. Mais attention, ce n'est pas une propulsion par laser. C'est une propulsion.... ionique. Le laser pouvant ici être nettement plus petit et n'étant qu'un élément auxiliaire pour produire le plasma (sinon faut des très haute température ou des champs électriques énormes ou des densités de plasma minuscules, le laser est donc une solution viable). Ca ce n'est pas exclut dans un avenir à moyen terme (ce type de technologie reste quand même un sacré défit). Mais j'insiste, ce n'est pas de la propulsion par laser (pas plus que ma voiture à essence n'utilise un propulseur à bougies )

Et attention aux annonces de la NASA. Ils sont assez coutumier de certaines annonces plutôt "science fiction", sans parfois vraiment annoncer la couleur. Et pour cause, ce n'est pas un institut de recherche scientifique en soi et ils font.... leur pub !!!! Le mieux est de regarder les articles scientifiques publiés par les voies habituelles (revues internationales à comité de lecture et acceptées par la communauté scientifique). Tout institut faisant des recherches publie régulièrement ses avancées. Et pour le privé, un coup d'oeil sur les projets des start up peut aide. Bon, même avec google ça risque d'être un travail de fouille pour trouver des trucs.