On fabriquera de l'antimatière pour voyager vers d'autres étoiles

[newfrench]

Aujourd'hui, elon musk a tweeté que l'on fabriquera dans le futur de l'antimatière pour voyager vers d'autres systèmes stellaires. Quel physique permettrait d'utiliser de l'antimatière pour voyager?
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[XK150]

Mais c'est très simple ! ( ) : en utilisant l'énergie produite par l'annihilation matière - antimatière .

Pour plus : https://www.sciencedirect.com/scienc...66202724004518

[yves95210]

Quel physique permettrait d'utiliser de l'antimatière pour voyager?

"Simplement" la réaction matière-antimatière : lorsqu'une particule de matière et une particule d'antimatière se rencontrent, elles s'annihilent en produisant une énergie E=mc². Autrement dit leur masse est intégralement convertie en énergie, ce qui en fait la source d'énergie la plus dense qu'on puisse imaginer. Par exemple quelques dizaines de mg d'antimatière suffiraient pour un voyage Terre - Mars.

Encore faudrait-il inventer un procédé industriel permettant de fabriquer de l'antimatière sans dépenser (comme dans les accélérateurs de particules) une quantité d'énergie des millions de fois supérieure à la quantité d'énergie récupérable, et une solution de stockage permettant de conserver de l'antimatière et de la transporter (il y a déjà un projet en cours, mais il ne s'agit aujourd'hui que de pouvoir transporter une centaine d'antiprotons, soit environ 10^-25 kg d'antimatière, d'un labo à un autre, et le dispositif permettant de le faire pèse une tonne).

PS : désolé, je viens de voir que XK150 t'a déjà répondu...

[newfrench]

Si je comprends bien l'antimatière servirait de combustible mais le temps pour atteindre un autre système stellaire ne serait pas raccourci

[A voir en vidéo sur Futura]

[newfrench]

Dans l'article de xk150, on dit ceci: En raison de cet énorme potentiel énergétique, les engins spatiaux peuvent traverser le système solaire pour atteindre les étoiles proches en quelques jours, voire quelques semaines . Je ne comprends pas. S'il faut 4 ans à la vitesse de la lumière pour atteindre l'etoile la plus proche, comment peut on avec l'antimatiere, l'atteindre en quelques jours?

[yves95210]

S'il faut 4 ans à la vitesse de la lumière pour atteindre l'etoile la plus proche, comment peut on avec l'antimatiere, l'atteindre en quelques jours?

On ne peut pas en temps mesuré sur la Terre. Mais dans le temps propre du voyageur, si sa vitesse est assez proche de c, oui.

[titijoy3]

"antimatter propulsion promises significant environmental benefits by reducing carbon emissions and radioactive waste."

comme toujours et comme déjà dit par XK, ça dépent comment on produit l'antimatière..

[XK150]

Il n'y a pas de combustible et de comburant dans les réactions nucléaires :

Par exemple , dans l'annihilation électron plus ( antimatière ) - électron moins ( matière ) , les 2 électrons jouent le même role et disparaissent avec apparition d'énergie sous forme de 2 rayons gamma .

Oui , les voyages dureraient " moins longtemps " , car les accélérations seraient plus grandes au départ .
Mais là , je ne suis pas spécialiste , voici ce que dit un site ( moins sérieux que le premier ) :

https://www.businessinsider.com/how-...stellar-travel

[Garion]

Je conseille la lecture de cet article qui explique bien l'aspect relativiste et la réduction du temps de voyage :
https://strangepaths.com/arche-inter...2007/02/14/fr/
Article écrit par notre membre émérite Gilgamesh.

[titijoy3]

Je conseille la lecture de cet article qui explique bien l'aspect relativiste et la réduction du temps de voyage :
https://strangepaths.com/arche-inter...2007/02/14/fr/
Article écrit par notre membre émérite Gilgamesh.

les effets relativistes font que le temps s'écoulera différemment pour les occupants du vaisseau par rapport aux gens restés sur terre, non ?

ce temps devra quand même être pris en compte

[caramon]

salut,

avant de vouloir voyager dans l'espace grâce a l'antimatière, faudrait peut etre commencer par l'utiliser pour se passer des moyens de locomotions actuels ...

[Lansberg]

Bonjour,

le temps "s'écoule" exactement de la même manière pour les voyageurs et les terriens. Ce qui change ce sont les lignes d'univers respectives (chemin parcouru dans l'espace-temps). Il faut tenir compte de la contraction des longueurs.

[jiherve]

Bonjour
Musk avait aussi prédit un voyage vers Mars en 2022, cette information est donc à prendre au serieux!
JR

[newfrench]

Je n'ai pas beaucoup de formation en physique mais il y a un point que je ne comprends pas. A un photon n'ayant pas de masse il faut 4 ans à la vitesse de la lumière pour parcourir la distance de proxima du centaure à la terre mais une fusée parcourant la distance terre proxima à acceleration constante pourrait atteindre proxima en quelques semaines?

[pm42]

C'est le temps perçu par ceux à bord. C'est la Relativité : tu ne peux pas parler de durée sans savoir où tu te places.

[ThM55]

Le temps propre peut effectivement être rendu aussi court qu'on veut en approchant la vitesse de la lumière. Mais il faut revenir, la terre aura vieilli beaucoup plus! Même en imaginant qu'on a stocké assez d'énergie pour faire le voyage à de telles vitesses, il reste un obstacle: l'espace interstellaire n'est pas vide du tout! Il contient des protons, de l'hydrogène ionisé ou non, de l'hélium, des électrons libres, des grains de poussière. A une fraction appréciable de c, toutes ces petites choses deviennent des obus par collision. Par exemple à 0.1 c (pour rester en approximation non relativiste), un grain de poussière de 1 mg a une énergie (mégajoules). A 0.95c il faut utiliser la formule relativiste, et même en retirant l'énergie de masse c'est catastrophique: où . Et (gigajoules) (pas revérifié ces calculs, mais cela m'étonne pas).

Il y a eu des études sur le sujet montrant que jusque vers 0.05 c des boucliers sont envisageables pour de gros vaisseau. Pour des micro-sondes comme le projet starshot, on pourrait pousser jusque 0.2c. Par exemple: https://arxiv.org/abs/2307.12160 . A cette vitesse, la réduction du temps propre n'est pas énorme, on le fera en 20 ans. Un astronaute devra consacrer la moitié de sa vie à ce voyage.

[Lansberg]

Je n'ai pas beaucoup de formation en physique mais il y a un point que je ne comprends pas. A un photon n'ayant pas de masse il faut 4 ans à la vitesse de la lumière pour parcourir la distance de proxima du centaure à la terre mais une fusée parcourant la distance terre proxima à acceleration constante pourrait atteindre proxima en quelques semaines?

Les distances parcourues et les durées dépendent de la vitesse de déplacement par rapport à celle de la lumière. À 99% de la vitesse de la lumière, la distance à parcourir n'est pas de 4 a.l mais est environ 7 fois moindre soit 0,57 a.l. Avec une vitesse de 0,99.c, une durée de 0,57/0,99 ~ 0,58 an est nécessaire, c.a.d moins de 7 mois. Avec le retour, 14 mois de voyage suffisent. Sur Terre il se sera écoulé un peu plus de 8 ans.
Ceci dit, technologiquement parlant, on est très très loin du compte. Même avec l'antimatière, il faudrait des quantités considérables pour accélérer un vaisseau à 0,99.c. Pour l'instant on sait produire des quantités extrêmement faibles (15 000 anti-hydrogène en 7h au CERN !). Pour le confinement et le transport c'est encore un autre défi (https://www.rts.ch/info/sciences-tec...-29192810.html).

[caramon]

salut

pourrais je revenir 30 ans en arrière pour chercher la ou les personnes qui 'en veule du mal depuis ?

[MissJenny]

Oui , les voyages dureraient " moins longtemps " , car les accélérations seraient plus grandes au départ .

il y a d'ailleurs une limite à l'accélération que peut encaisser un être humain. Je crois que c'est de l'ordre de 10g, et encore pas pendant trop de temps.

[caramon]

salut,

mais si on est "poussière" on s'en fout des G

[mach3]

Dans l'article de xk150, on dit ceci: En raison de cet énorme potentiel énergétique, les engins spatiaux peuvent traverser le système solaire pour atteindre les étoiles proches en quelques jours, voire quelques semaines .

Totalement utopique...
Si on considère une accélération raisonnable de 1g sur tout le trajet (avec retournement de l'engin à mi-course pour accélérer la moitié du trajet puis ralentir pendant l'autre moitié), alors le voyage vers alpha du centaure dure dans les 3 ans pour les occupants. Même en considérant une accélération qui commence à être déraisonnable sur tout le trajet, genre 10g, il faut encore 8 mois pour les occupants.
Et là on considère qu'on fait tourner le moteur tout le temps, ce qui ne sera pas le cas en vrai, donc ce sera encore plus long que ça. Faire tourner un moteur (même à antimatière) de façon à accélérer à 1g pendant 3 ans ou 10g pendant 8 mois ça représente des quantités de carburant inimaginables (on arrive très vite à des masses supérieures à celle de l'univers visible, même avec de l'antimatière...).

Bref, c'est du n'importe quoi pour se faire mousser, comme d'habitude avec lui.

m@ch3

[Gilgamesh]

Un petit graphique pour visualiser les quantités requises, en fonction de la vitesse atteinte.

On considère la propulsion par antimatière la plus efficiente qui soit, avec éjection directe des pions.
Un proton (p) et un antiproton (pˉ) s'annihilent en produisant principalement des pions (π⁰, π⁺, π⁻), qui se désintègrent ensuite en photons (pour π⁰) ou en muons et neutrinos (pour π^±). L'annihilation de 1 kg de matière + 1 kg d'antimatière libère E=mc², soit 90 pétajoules (PJ) par kg de propergol (protons + antiprotons).

Cela représente une vitesse d'éjection moyenne u ~ 0,9c ~270 000 km/s (90 % de la vitesse de la lumière) pour les pions chargés, soit une impulsion spécifique de 27,5 millions de seconde.

Wiki : L'impulsion spécifique (Isp) est une grandeur utilisée pour mesurer l'efficacité de moteurs à réaction. Elle indique la durée pendant laquelle un kilogramme de propergol produit la poussée nécessaire pour élever une masse d'un kilogramme dans le champ gravitationnel terrestre.

Pour comparaison l'Isp des meilleurs carburants chimiques (LOX/LH2) est d'environ 440 s.

L'équation de Tsiolkovski relativiste (rappelée dans l'article cité par Garion) est :

M₀/M = [(v/c + 1)/(v/c – 1)]^bc/u

avec
M₀ : la masse initiale (payload + carburant, moitié p, moitié pˉ)
M : la masse finale (payload sans carburant)
v : la vitesse maximale atteinte
c : la vitesse de la lumière
u : la vitesse d'éjection du carburant
b : un paramètre exponentiel
b = 1 pour un trajet sans freinage (vitesse finale = v)
b = 2 pour un trajet avec freinage (vitesse finale = 0)
Ɣ : le facteur de Lorentz
Ɣ = 1/√(1 – v²/c²)
Ɣ = dt/dτ

avec :
dt la durée mesurée dans le référentiel de départ
dτ la durée mesurée dans le référentiel du vaisseau

Dans l'exemple cité par Lansberg, pour v/c = 0,99, Ɣ = 7,09 => la durée dτ mesurée par le voyageur est raccourcie d'un facteur ~7 par rapport au référentiel terrestre. Mais pour ça, pour un trajet avec freinage (le vaisseau accélère jusqu'à atteindre 99% de la vitesse de la lumière puis décelère jusqu'à zéro), il faut une masse de carburant égale à 10^4,60 – 1 ~ 40 000 fois la masse du vaisseau (moitié matière, moitié antimatière). C'est simplement délirant.

Et on n'aborde même pas ici la question de la puissance requise, c'est-à-dire de l'accélération...

                               log(M₀/M)
   v/c      Ɣ      AVEC FREINAGE   SANS FREINAGE
  0,05    1,00          0,09            0,04
  0,10    1,01          0,17            0,09
  0,15    1,01          0,26            0,13
  0,20    1,02          0,35            0,18
  0,25    1,03          0,44            0,22
  0,30    1,05          0,54            0,27
  0,35    1,07          0,63            0,32
  0,40    1,09          0,74            0,37
  0,45    1,12          0,84            0,42
  0,50    1,15          0,95            0,48
  0,55    1,20          1,07            0,54
  0,60    1,25          1,20            0,60
  0,65    1,32          1,35            0,67
  0,70    1,40          1,51            0,75
  0,75    1,51          1,69            0,85
  0,80    1,67          1,91            0,95
  0,85    1,90          2,18            1,09
  0,90    2,29          2,56            1,28
  0,95    3,20          3,18            1,59
  0,99    7,09          4,60            2,30
 0,999   22,37          6,60            3,30
0,9999   70,71          8,60            4,30
0,99999 223,61         10,60            5,30
0,999999 707,11        12,60            6,30
0,9999999 2236,07      14,60            7,30
0,99999999 7071,07     16,60            8,30
0,999999999 22360,68   18,60            9,30

/!\ Echelle logarithmique