La physique de l'Arche Interstellaire

Je rapatrie ici un petit résumé sur le ramjet de Bussard, juste pour l'avoir sous la main


Le ramjet de Bussard





An ingenious extension of the ramjet concept to provide, potentially, a highly effective form of interstellar propulsion. It was first suggested by the American physicist Robert Bussard in 1960,¹ and consequently is sometimes referred to as the Bussard ramjet.

Set against the desirability of achieving speeds for star travel that are a significant fraction of the speed of light is the perennial problem of rocketry – having to carry, in addition to the payload, the reaction mass needed for propulsion. The interstellar ramjet neatly avoids this problem by harvesting hydrogen for use as a propellant from the interstellar medium. The captured hydrogen is fed to a nuclear fusion reactor which supplies the energy for a high-speed exhaust.

Bussard's original design envisaged atomic hydrogen being mechanically scooped up by the spacecraft as it went along. However, his calculations suggested that, in order to achieve the "ideal" acceleration of 1g in typical regions of interstellar space where the density of hydrogen atoms is about ~1 H-atom/cm³, a 1,000-ton spacecraft would need a frontal collecting area of nearly 10,000 square km. (In interstellar clouds where the average density is ~10² H-atoms/cm³, a scoop with one-tenth this area would suffice.) Even assuming a knowledge of materials science far in advance of our own, it seems inconceivable that such a scoop could be constructed with a mass less than that budgeted for the entire vehicle. A 10,000-square-km structure made of 0.1-cm-thick Mylar, for example, would weigh about 250,000 tons.

A way around this problem is to ionize the hydrogen ahead of the spacecraft using a powerful laser. The hydrogen ions – naked protons – can then be drawn in by a relatively small Bussard collector that generates a powerful magnetic field. Since the harvesting process is electromagnetic rather than mechanical, the scoop does not have to be solid (it can be a mesh) nor does it have to be unrealistically large, because the field can be arranged to extend far beyond the physical structure of the scoop.

However, difficulties remain. One is the enormous power needed to generate the Bussard collector's magnetic field and to operate the ionizing laser. Another problem concerns the way the ram scoop works. As the lines of the magnetic field converge at the inlet funnel, they will tend to bounce away incoming charged particles rather than draw them in. In effect the scoop will act like a magnetic bottle, trapping material in a wide cone in front of the vehicle and preventing it from being injected as fuel. A solution might be to pulse the magnetic field, but the implementation would not be easy. Yet another problem is that most of the collected matter will be ordinary hydrogen which is much harder to induce to fuse than either deuterium or tritium, hydrogen's heavier isotopes. Finally, the Bussard ramjet will only work when the vehicle is moving fast enough to collect interstellar mass in usable amounts. Therefore a secondary propulsion system is needed to boost the spacecraft up to this critical speed – about 6% of the speed of light.

A modified design, known as RAIR (ram-augmented interstellar rocket), proposed by Alan Bond in 1974, tackles the fusion-reaction problem by using the scooped-up interstellar hydrogen not as fuel but simply as reaction mass. The incoming proton stream is decelerated to about 1 MeV, then allowed to bombard a target made of lithium-6 or boron-11. Lithium-proton or boron-proton fusion is easy to induce and releases more energy than any other type of fusion reaction. The energy produced in this way is added to the mass stream which then exits the reactor. In the exhaust nozzle, the energy created by initially braking the mass stream is added back to it.^{2 3}

The so-called catalyzed-RAIR offers an even more efficient approach. After the incoming mass stream has been compressed, a small amount of antimatter is added. The reaction cross-section is not only enormous compared to fusion, it happens at much lower temperatures. According to one estimate, the energy release is such that the drive reactor of a 10,000-ton antimatter catalyzed-RAIR accelerating at 1g and maintaining 1018 particles per cubic cm within the reactor only has to be about 3.5 m in diameter. The down side is that large amounts of antimatter would be needed for sustained interstellar flight.

Poul Anderson explored what might happen in the case of a runaway interstellar ramjet in his excellent science fiction novel Tau Zero.⁵


References

¹ Bussard, R. W, "Galactic Matter and Interstellar Flight," Astronautica Acta, 6, 179-194, 1960.
² Bond, Alan. "An Analysis of the Potential Performance of the Ram Augmented Interstellar Rocket." Journal of the British Interplanetary Society, 27, 674-688, 1974.
³ Jackson, A. "Some Considerations on the Antimatter and Fusion Ram Augmented Interstellar Rocket," Journal of the British Interplanetary Society, 33, 117-120, 1980.
⁴ Smith, G. A., Gaidos, G., Lewis, R. A., Meyer, K., and Schmid, T. "Aimstar: Antimatter Initiated Microfusion for Precursor Interstellar Missions," Acta Astronautica, 44, 183-186, 1999.
⁵ Anderson, Poul. Tau Zero. New York: Lancer Books (1970).

En se faisant tout petit et en montant à cheval sur une zeta-particule, il suffit de quelques minutes pour atteindre la galaxie d'Andromède.
Plus modestement, les protons du LHC mettraient quelques jours pour atteindre Alpha Centauri.

A ce sujet je remet ici une réponse posté sur Futura :

Le temps de trajet (tau, temps propre du voyageur) pour arriver à vitesse nulle sur un objectif situé à d années lumière, en accélérant et décélérant au taux constant de 1g dans son référentiel est :

tau = 1,94 arccosh(d/1,94 + 1) années

Pour
d = 1.10⁵ al, tau = 22,4 ans (traversée de la Galaxie)
d = 2.10⁶ al, tau = 28,2 ans (atteinte de M31, la galaxie d'Andromède)

6 ans de plus a peine

Cool.

Là où ça devient drôle c'est quand il faut calculer la masse d'antimatière à emporter...

(M0-M)/M = exp(a.tau/c)
M0 : masse de départ
M : charge utile
M0-M : masse de carburant

soit :
8 Mt/kg pour traverser la Galaxie
3 Gt/kg pour atteindre M31

avec un rendement propulsif de 1 bien sûr...

a+

Un p'tit calcul (en réponse à Loki) que je remets sur ce fil.




L'Arche flambe t'elle ?

Le flambage est la tendance qu'a un matériau soumis à une force de compression longitudinale à fléchir, et donc à se déformer dans une direction perpendiculaire à la force appliquée.

Pour le cylindre de l'Arche y a un risque si la poussée est trop élevée, les parois pas assez épaisse ou l'Arche trop longue par rapport à son diamètre. La force limite à partir de laquelle il y a flambage est :

F = kπ² EI/L²

k constante dépendant du degré de liberté du cylindre. Comme il n'est fixé ni d'un coté, ni de l'autre à aucun support k = 4
E : module d'Young du materiau
I second moment d'inertie du cylindre
L longueur

Pour E on va prendre un bois tendre E = 10 GPa

I = π(D⁴ - d⁴)/64
avec D diamètre extérieur, d = diamètre intérieur du cylindre
D = 5000 m , d = 4950 m (~ 50 m d'épaisseur parois)
L = 10 000 m

F = 5,7.10¹⁶ N

soit 6 ordres de grandeur au dessus de la poussée (8 Mt, soit 80 GN). Y'a un peu de marge

Sinon, on évite tout déséquilibre des masses avec un plancher liquide : par construction, la masse est partout la même puisque les continents sont partout équilibrés par la poussée d'Archimède d'un océan de profondeur constante. C'est le gros avantage de cette solution, pour une structure en rotation et relativement souple.


a+

Citer:

Question de Loki :

Qu'en est il d'un élément essentiel qui ne manquera d'être abordé par les futurs constructeurs de l'arche : L'ARMEMENT

J'y vois deux applications :

* L'éventuelle destruction/déviation de corps lancés en direction de l'arche lors de son périple (proba faible mais non nulle).

* L'éventuelle rencontre avec des ET peu amicaux ou intimidés, aux réactions imprévisibles.

Dommage de se prendre l'équivalent de quelques rudimentaires missiles ballistiques nucléaires, par une civilisation de notre niveau technologique, qui verrait en l'arche un envahisseur et appliquerait la règle du "frapper le premier au cas ou".

Dans les deux cas, les probas d'utilisation sont infimes, certes, mais est ce pour autant une raison d'ignorer cet aspect dans un tel projet?

Salut Loki,

concernant "l'éventuelle recontre" on va mettre cela de côté, dans la mesure où le système cible sera déja exploré par nanonsonde ou autre avant le départ de l'Arche. Le cas échéant, la nation dispose d'un savoir faire complet en terme d'industries mécaniques vu qu'à la base c'est indispensable à sa vie économique.

Concernant la rencontre hypothétique avec des corps solides (poussière... ou plus méchant) sur la trajectoire cela a été pls fois traité mais à ce propos ça fait longtemps que je voulais calculer la puissance radar de l'Arche et tu m'en donnes l'occasion.

Je remet déjà ici ce qui a déjà été discuté (sur le fil de discussion de l'article):


--------------------------------------------------------

Les poussières sont surtout présentes dans le milieu interplanétaire (poussière zodiacale).

On a pris une distance d’accélération-freinage Da = 1 al. Soit pour l’accélération seule, 0,5 al. Quand l’Arche dépassera le nuage de Oort, à x=3000 UA du Soleil, environ (1 UA = distance Terre Soleil, 150 Mkm), elle aura parcouru 10% de sa distance d’accélération. Comme on travaille à flux éjecté constant, l’accélération augmente progressivement au fur et à mesure que le vaisseau s’alège. On a pris une accélération moyenne de a0 = 2 mm/s². Très grossièrement, on peut se donner que sur la distance x=10% Da, l’accélération moyenne sera de 10% de la vitesse sera de 10% de a0. Soit a = 0,2 mm/s². La vitesse max de l’arche dans le milieu interplanétaire étandu sera de v=\sqrt{2ax}, soit dans les 420 km/s.

Et symétriquement pareil en rentrée dans le système stellaire de destination (qui présente probablement le même environnement poussiéreux).

Le milieu interstellaire a priori est sans risque. C’est réellement vide de chez vide. Mais on ne sait jamais, évidemment, on ne peut pas imaginer rester sans bouclier contre cette épée de Damoclès. Pour commencer j’ai essayé de simuler les dégâts occasionnés par un choc à disons 3000 km/s (c’était au départ la vitesse de pointe).

On imagine que le matériau du bouclier de carburant à l’avant (Glace d’H, Lithium, Bore…) possède une énergie de liaison de 1eV, typique d’une liaison covalente. Soit disons 1 GJ/m3. Je divise l’énergie du choc à 4500 km/s par l’énergie de liaison volumique pour avoir les dimension du cratère :

Taille du projectile / Profondeur du cratère

1 micron / 0,5 mm
1 mm / 50 cm
1 cm / 5 m
10 cm / 50 m
1 m / 500 m

Durant tout le voyage et notamment quand l’Arche sera à son maximum de vitesse en vol libre (à mi-trajet, à des années lumières de la Terre, donc sur des segments de trajectoire difficile à sonder d’ici concernant des corps aussi petits), on peut prévoir des sondes décamétriques en formation étagée, très loin en avant de la structure, qui scannent finement l’espace pour pulvériser tout ce qui dépasse le millimètre quitte à les percuter de plein fouet si on tombe sur un gros nonoss. On peut de la même façon concevoir une artillerie laser, ou de projectile plus classique, à la proue, pour le même usage (cf ci après).

Les différentes couches de l’Arche :

* à l’avant et dans le sens du mvt tu as le matelas de carburant (600 m). On peut même adopter l'option de mettre tous le carburant à l'avant soit plus d'1 km de glace... au départ.
* l’épiderme (80 cm d’un polymère de type latex + les passerelles d’inspection en aluminium)
* le sinus d’échange thermique (2-5 m d’eau)
* les parois (20 ou 60 m de fibres remplies d’eau)
* l’océan (10 m sous ballast)

(…)

L’impact

Il crée une onde de choc, c-a-d une surpression qui pulvérise de façon non directionnelle le matériau : ça part dans tous les sens. Vu qu’il s’agit d’un matériau très volatile (de la glace d’hydrogène) une fraction est absorbée par le changement d’état, ce qui diffère de la simulation qui représente une galette de poussières silicatées, au point de fusion élevé.

Si le projectile a une faible cohésion (il est lui même formé d’une boule de poussières), il est détruit par l’onde de choc qui le traverse. Sinon (cas d’un corps issue du noyau métallique différencié d’un corps plus gros) on le retrouve de l’autre coté mais sa “force d’emport” reste limité par sa section.

L’impact avec la parois de l’arche ensuite doit se raisonner effectivement en terme de propagation de l’onde de choc dans la parois. Le but est que ça cede localement avec un maximum de dépense énergétique mais que l’énergie dégagée par la rupture mécanique ne se propage pas. On peut faire le même raisonnement en partant non pas de la propagation de l’énergie mais des forces, le résultat est le même.

Prend une corde, formé d’un grand nombre d’éléments juxtaposés que l’on traite de deux façons : l’une où on l’enduit d’une résine rigide et l’autre d’un latex très mou (ou de rien du tout). Si un toron cede dans le premier cas, l’énergie de rupture va se propager de proche en proche et c’est toute la corde qui peut se rompre d’un coup. Si par contre les brins sont indépendants, lorsque l’un cede il le fait tout seul et le reste de la corde tient le coup. En bref : de la solidarité entre les éléments de structure, mais pas trop. C’est pour ça qu’un cable est plus sécurisant qu’une barre d’acier de même section. Le bois de ce point de vue est un matériau très bien élaboré. Il offre une très grand résistance à l’arrachement car la propagation de l’énergie libérée par les rupture moléculaire est sans cesse arrêtée par la structure fibreuse. Chacun a pu faire l’expérience du morceau de bois qu’on essaye en vain de casser et qui résiste par un petit faisceau de fibre intactes qui n’ont pas cédé en bloc avec les autres.

Et sinon, a plus grande échelle, du point de vue de la superstructure, la paroi est formé de fibres indépendantes. On reproduit ce qu’on a en petit. Le projectile ne peut rompre que sur la largeur de sa section.

--------------------------------------------------------


Bon, de ceci on retient que ça devient "sérieux" au dela d'1 cm (un seul cas de pose pas de pb mais il faut éviter que ça se reproduise trop souvent, donc chercher à s'en prémunir) et "très sévère" au dela d'1 m (un seul impact peut mettre l'arche en situation critique).

Deux solutions sont possibles face à un risque d'impact :

* le pulvériser
* se dérouter


Le pulvériser : on dispose d'une poutre centrale qui peut servir de support à un canon électromagnétique permettant d'accélérer de petits projectiles métalliques à plusieurs km seconde. Si c'est une cible décimétrique cela s'impose.

On peut également se servir du radar pour désagréger des fragments volatiles (issue par exemple d'un premier impact au canon EM) par effet de miroir à retournement temporel. Le principe : on projette loin devant (en s'aidant du canon EM) un projectile qui en explosant disperse un nuage de paillettes réfléchissantes micrométriques. L'impact ultérieur d'une partie d'entre elles avec le bouclier sera sans conséquences. L'écho du projectile est mesuré à travers ce nuage de diffusion et le signal résultant est renvoyé à puissance maximale en retournant le signal sur l'axe temporel (le premier élément du signal est mis en dernier). Le "top" résultant, parcourant le nuage diffusant est alors focalisé sur la cible (c'est magique !). On analyse l'écho radar résultant et on continue par salves successives sur chaque fragments jusqu'à volatilisation complète. La câblerie de l'Arche pourrait également jouer le rôle de milieu de diffusion, éventuellement.

Se dérouter : a priori l'Arche n'est pas faite pour slalomer . Mais elle est quand même manœuvrable. Trois éléments sont nécessaires :

* pouvoir orienter la poutre d'un certain angle en peu de temps (qq minutes). Il faut des moteurs électriques dédiés de forte puissance capable de tirer sur les cables au signal. La géométrie de l'Arche admet un débattement d'environ 10° (0,17 rad)

* pouvoir déclencher la puissance moteur de l'ensemble de la corole en cette même durée, si on n'est plus en phase d'accélération, ce qui est le cas le plus probable. Cela nécessite des compétences impeccablement conservées au niveau de la motorisation pendant tous les siècles de la traversée.

Dans mon idée, il y aurait un exercice par an de trajectoire d'évitement, mais c'est pas moi qui décide...

* appliquer cette force exactement au centre géométrique de l'Arche. Un poussée parallèle à l'axe de rotation supporte un certain décentrement. Mais dès lors que l'on exerce cette poussée de biais, l'effet gyroscopique serait catastrophique. L'exigence de manœuvrabilité nécessite de positionner le palier central... au centre, au vrai barycentre et de lui donner une petite taille.

Moyennant quoi, avec un débattement de 10° et une poussée moteur de 8 Mt, on décentre la trajectoire du diamètre de l'arche (disons 10 km, même si la corole est plus vaste) en moins de 2h.

Il faut donc détecter l'intru 2h à l'avance.

A 4500 km/s, l'Arche parcourt dans cette durée 30 millions de km environ.

Voyons ce que ça nécessite comme puissance radar.


principes du radar

La distance minimale R pour pouvoir discriminer l'écho d'une cible de surface équivalente radar sigma est :


avec :
sigma la surface équivallente radar en m²
Ps la puissance émise (W)
Pe la puissance reçue minimale (W)
G le gain d'antenne (la directivité du faisceau radar à l'émission)
lambda la longueur d'onde émise (m)

Le gain d'antenne se calcule lui même :


avec
A la surface apparente de l'antenne
Ka un facteur d'efficacité (ici 1 pour simplifier)


On se situe dans un contexte assez idéal : pas d'atmosphère, pas de sol, pas d'émissions parasites.

Malgré tout ce n'est pas une mince affaire. Sur Terre les gros radars émettent une puissance de l'ordre de 100 kW. On passe à Ps = 1 MW. Pour la longueur d'onde, on va imaginer un radar "infra rouge" afin de diminuer R et prendre lambda = 1 micron. Pour le gain d'antennes on va se baser sur une très grande parabolle de prou de 200 m de diamètre, soit G ~ 10^-18. Pour la sensibilité Pe, actuellement on discrimine des signaux de -110 dBm. On passe à -120 dBM, soit un signal minimal de 10^-15 W.

Et pour sigma (la surface de la cible), on prend 1 cm²... Ce qui n'est vraiment pas beaucoup.

Avec ces données, on a :

R = 3.10⁹ m (3 millions de km). C'est déjà pas mal, mais il s'en faut encore d'un ordre de grandeur. Avec une parabole émettant à cette puissance, on peut détecter un corps de 1 m² à 30 millions de km mais pas une bille de glace ni même une boule de neige.

La parabole radar de prou est juste suffisante pour prévenir les chocs 'métriques', ceux vraiment critiques qui peuvent remettre en cause de façon sérieuse l'intégrité de la structure. Pour les chocs simplement "sévères", il faut placer des sondes radar avancées à qq dizaines de millions de km en avant et qui donnent l'alerte pour les corps centimétriques.


a+

---
code latex :
R = \sqrt[4]{\frac{P_sG^2\lambda^2\sigma}{P_e(4\pi)^3}}

G = \frac{4\pi.A.K_a}{\lambda^2}

Citer:

concernant "l'éventuelle recontre" on va mettre cela de côté, dans la mesure où le système cible sera déja exploré par nanonsonde ou autre avant le départ de l'Arche. Le cas échéant, la nation dispose d'un savoir faire complet en terme d'industries mécaniques vu qu'à la base c'est indispensable à sa vie économique.

Ha, j'avais zappé cette étape.
Pour moi l'arche devait partir sur une "route médiane" à plusieurs systèmes observés depuis notre système et offrant des conditions acceptables (gravité, eau liquide, atmosphère avec oxygène, type de soleil...) en espérant tomber au plus tôt sur une planète viable.
Grace à des télescopes spatiaux à mirroirs multiples (je me souviens plus du nom de ce genre de télescope), mais permettant des images de ce genre (au mieux) :


Donc maintenant le prérequis au lancement de l'arche est l'envoi de dizaine, centaines, milliers... de sondes vers des systèmes choisis et d'attendre le résultat de leurs examens sur place.
Des supers "cassini-huygens" en sorte, servant d'éclaireurs, ce qui permettrait de ne viser qu'une planète à coup sûr, avec un max d'infos :composition précise de l'atmo, analyse d'échantillons divers, observation orbitale et au sol, faune, flore, bactéries etc.. etc..

Bon là c'est sûr, on a moins de chance de tomber sur des fous furieux

Sinon concernant les collisions, je vois mal comment se passer de drones placés loin devant l'arche pour détecter à l'avance tout corps potentiellement dangereux.

Merci de ta réponse

salut Loki,

LokiLeFourbe a écrit:

Citer:

le système cible sera déja exploré par nanonsonde ou autre avant le départ de l'Arche[/b].

Ha, j'avais zappé cette étape.
Pour moi l'arche devait partir sur une "route médiane" à plusieurs systèmes observés depuis notre système et offrant des conditions acceptables (gravité, eau liquide, atmosphère avec oxygène, type de soleil...) en espérant tomber au plus tôt sur une planète viable.

Il n'y a pas de "route médiane" pour un trajet interstellaire. Pas plus d'ailleurs que dans un trajet interplanétaire. Même en orbite terrestre, en fait (quoique là il y ait déjà plus de latitude). L'espace est bien bien trop vaste pour offrir la moindre possibilité de "musarder" ou de changer de cap. Le diamètre angulaire de la cible, depuis le point de départ c'est quelque microseconde d'angle, y'a un cap extrêmement précis à tenir et il faut connaitre avec une totale précision le mouvement propre de ce que l'on vise pour l'intégrer dans l'équation de la trajectoire. On du carburant pour un voyage et un seul : une accélération, un freinage. Un petit rab' pour manoeuvrer mais c'est tout.

Bon ceci dit, il est vrai qu'on fait la plupart du trajet en vol libre, sans dépense de carburant... On peut essayer de raisonner la chose juste pour voir.

On peut prendre chacune des étoiles proches (117 à moins de 20 al) et faire un "scoring" pour voir celle qui a le plus de voisins proches (à plus de 0,5 al, pour mettre de coté les système double serrés), un autre scoring sur la distance qui la sépare du Soleil et voir comment elles se classent.


Nom de l'étoile (distance al, type) : étoile (distance l'en séparant de moins de 3 al, type)

Proxima Centauri (4,2 - M5.5) : Alpha Centauri(0,3 - G2)
Ross 248 (10,3 - M6) : Groombridge 34(1,8 - M2)
Procyon (11,4 - F5) : Luyten's Star(1,2 - M3.5),
Tau Ceti (11,9 - G8) : L 725-32(1,7 - M5)
Luyten's Star (12,4 - M3.5) : Procyon(1,2 - F5)
L 725-32 (12,1 - M5) : Tau Ceti(1,7 - G8)
CD-46 11540 (14,8 - M3) : CD-44 11909(1,7 - M3.5)
L 143-23 (14,6 - M5.5) : L 145-141(2,0 - DQ6)
L 145-141 (15,1 - DQ6) : L 143-23(2,0 - M5.5),
CD-44 11909 (16,5 - M3.5) : CD-46 11540(1,7 - M3)
Omicron Eridani (16,5 - K1) : 2MASS 0415-09(2,3 - T8.5),
G99-49 (17,5 - M4) : Wolf 1453(3,0 - M1.5)
LP 656-38 (17,9 - M3.5) : Wolf 1453(2,6 - M1.5)
Wolf 1453 (18,6 - M1.5) : LP 656-38(2,6 - M3.5), G99-49(3,0 - M4)

Pour Epsilon Eridani, y'a rien à moins de 5 al :

Epsilon Eridani (10,5 - K2) : L 726-8(5,1 - M5.5), Tau Ceti(5,4 - G8), SO 0253+1652(5,8 - M6.5)

Enfin, de toutes les façons, je pense que la proximité, le type spectral (et notamment l'absence d'éruption dans l'atmosphère stellaire, ce qui exclu la plupart des type M) et la présence d'un système planétaire "praticables" sont les critères clés.

Citer:

Grace à des télescopes spatiaux à mirroirs multiples (je me souviens plus du nom de ce genre de télescope), mais permettant des images de ce genre (au mieux) :

C'est l'hypertelescope de Labeyrie

Plein de projet ambitieux ici :
http://www-luan.unice.fr/ITHD/Fichiers% ... beyrie.pdf

Citer:

Donc maintenant le prérequis au lancement de l'arche est l'envoi de dizaine, centaines, milliers... de sondes vers des systèmes choisis et d'attendre le résultat de leurs examens sur place.
Des supers "cassini-huygens" en sorte, servant d'éclaireurs, ce qui permettrait de ne viser qu'une planète à coup sûr, avec un max d'infos :composition précise de l'atmo, analyse d'échantillons divers, observation orbitale et au sol, faune, flore, bactéries etc.. etc..

Oui, honnêtement j'imagine mal un "départ à l'aventure" vers un système inconnu.

Pour les sondes "classique" on peut utiliser la voile photonique drivée par un laser très puissant et espérer atteindre c/10, soit un siècle de trajet pour un système à 10 al. Dans mon idée ça correspond à la durée de croissance de l'Arche en ordre de grandeur.

Pi tu as les nanosondes qu'on pourrait envoyer par milliards dans un faisceau de plasma magnétique qui les accélérerait à des vitesse peut être réellement relativiste.

Citer:

Bon là c'est sûr, on a moins de chance de tomber sur des fous furieux

Ce serait de toutes façons vraiment trèèèès surprenant de trouver une créature intelligente dans les parages...

Par contre, une vie microbienne, c'est pas exclu...


a+

Citer:

Ce serait de toutes façons vraiment trèèèès surprenant de trouver une créature intelligente dans les parages...

Par contre, une vie microbienne, c'est pas exclu...

Ha mais j'en suis convaincu, les probas sont faibles, extrêmement faibles
Mais par exemple, qui aurait parié un euro, que le rover américain allait encore gambader sur mars aujourd'hui, avant sont lancement?

LokiLeFourbe a écrit:

Citer:

Ce serait de toutes façons vraiment trèèèès surprenant de trouver une créature intelligente dans les parages...

Par contre, une vie microbienne, c'est pas exclu...

Ha mais j'en suis convaincu, les probas sont faibles, extrêmement faibles
Mais par exemple, qui aurait parié un euro, que le rover américain allait encore gambader sur mars aujourd'hui, avant sont lancement?

On doit s'attendre à plein de surprises mais le coup des rover c'est pas le même problème. C'est quand même hyper soigné comme mécanique, c'est prévu pour tenir au moins deux ans mais conçu pour être Murphy-proof, à la base

a+

Citer:

Il semble que la perte de Mars Climate Orbiter doit simplement être mise sur le compte d'un problème d'unité dans l'expression d'une force de poussée. Les ingénieurs de Lockheed Martin Astronautics (Denver dans le Colorado), la firme qui a conçu et fabriqué la sonde martienne, avaient apparemment gardé la mauvaise habitude de travailler avec les unités du système anglo-saxons. De leur côté, les ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory (Pasadena en Californie) travaillaient depuis des années dans le système métrique, reconnu au niveau international comme étant le système de référence. Il semble que lors du transfert des données entre le centre de Lockheed et celui du JPL, personne ne se soit rendu compte qu'il fallait convertir les données, chacun étant persuadé que l'un utilisait les mêmes unités que l'autre ! Les données qui proviennent de Lockheed sont pourtant soumises à des procédures particulièrement sévères de vérification, mais celles ci sont restées parfaitement inopérantes. L'erreur était apparemment trop grossière pour être détecté, et elle est passée comme un poisson dans l'eau à travers les barrières du système de vérification.

Murphy?

LokiLeFourbe a écrit:

Murphy?

Là, je crois que c'est Murphy² voire e^Murphy

Salut !

Je viens de lire l'ensemble des post concernant l'arche, aussi bien sur FS qu'ici... et il va me falloir un peu de temps pour bien digèrer tout les détails. Surtout pour les détails.

Concernant le réacteur, est-ce que vous avez vu les "récentes" avancées réalisées a Sandia par la z-machine dopée au LTD ? J'ai immédiatement pensé que ca pourrait etre utile, entre autres choses...

J'ai apprécié aussi le concept de Nation spatiale. C'est vrai que de toute facon il faudra passer par la pour essaimer les étoiles et offrir l'immortalité à l'espèce humaine. Je crois que je vais reflechir un peu plus la dessus. J'aimerai bien faire quelque chose dans ce sens d'ici une cinquantaine d'année.

En tout cas chapeau !

Kaosthen a écrit:

Concernant le réacteur, est-ce que vous avez vu les "récentes" avancées réalisées a Sandia par la z-machine dopée au LTD ? J'ai immédiatement pensé que ca pourrait etre utile, entre autres choses...

Pour l'instant la Z-machine est victime (c'est de l'excellente recherche...) d'un "buzz" médié par internet assez lassant.

Sur le fond, la fusion par striction axiale ne me semble une solution ni facilement miniaturisable (il est fondamentalement difficile et matériellement lourd de stocker des coulombs pour décharger en qq ns des courants très élevés) ni bien propre à la propulsion (le plasma forme une simple boule de feu, alors que l'on veut un flux dirigé). En outre, pour l'instant, il faut remplacer la "cage à fil" à chaque fois et je ne vois pas trop comment alléger la chose.

Disons concernant la philosophie du dispositif, qu'on a un terrain de foot capables de décharger une fois qq MJ sur qq cm3.

Sans être spécialiste, la piste la plus intéressante à ce qui me semble est celle du confinement inertiel électrostatique, ou Farnsworth–Hirsch Fusor mais sans grille, par piégeage magnétique (Magnetic Grid), avec comme prototype la WB6 de Bussard.



Selon Bussard, un dispositif analogue d'un diamètre de 1,5-2m génèrerait une énergie nette.


Le principe est de faire circuler et recirculer les électrons arrachés aux ions le maximum de temps pour créer au centre du dispositif un puits de potentiel assez profond pour confiner les ions et provoquer leur fusion. La recirculation massive des électrons forme une "électrode virtuelle" et c'est ce genre d'idée qui me plait, dans la mesure où l'énormité des champs à générer n'est pas confié à un dispositif matériel qui devrait être forcément dimensionné aux intensités requises. Cela fait écho pour moi aux dispositifs conçus pour accélérer des électrons sur des ondes de plasma en effectuant des tirs laser, dans les futurs accélérateurs de particules, pour aller au dela du LHC : le champs accélérateur est crée au sein de la matière par l'intensité du champs électromagnétique de l'onde lumineuse et ce dernier peut être foutrement élevé en compressant temporellement le laser (impulsion femtoseconde) à l'aide d'un dispositif qui tient 'sur un coin de table'.

Bref : on voyage léger à l'aide de moteur de conception précise et dont l'efficacité réside essentiellement dans la géométrie, sans pièces mobiles. Les propulseurs de l'Arche forment, dans l'idée actuelle, une gigantesque tapisserie de millions de motifs, qui doivent être individuellement simples à fabriquer et à agencer.


Et sinon disons que pour l'instant, il faut bien dire que la solution propulsive n'est pas du tout à l'état mature.

* les isotopes requis (D, He3 + Li et B) restent rares dans le système solaire.

* le He3 est difficilement stockable (il est au mieux liquefiable à 4K...). Etant donné les volumes requis il est difficile d'envisager d'en stocker des gigatonnes dans réservoirs fermés qu'il faudrait refroidir. Le deuterium reste l'isotope clé, relativement abondant et stockable sous forme de glace à 20 K. Peut être peut on envisager d'enfouir des réservoir d'He3 à 4 K suspendus dans le vide au sein de la couche de D ?

* il faut des millions de moteurs pour transformer ce carburant en poussée. Et quoique conçu simples, ils ne se fabriquent pas tout seuls. Le cylindre de l'Arche "pousse" tout seul, si j'ose dire. La corole propulsive représente un effort de manufacture assez problématique.

Citer:

J'ai apprécié aussi le concept de Nation spatiale. C'est vrai que de toute facon il faudra passer par la pour essaimer les étoiles et offrir l'immortalité à l'espèce humaine.

Je crois que je vais reflechir un peu plus la dessus. J'aimerai bien faire quelque chose dans ce sens d'ici une cinquantaine d'année.

Moi aussi et de tes encouragements.

a+

Gilgamesh a écrit:

Pour l'instant la Z-machine est victime (c'est de l'excellente recherche...) d'un "buzz" médié par internet assez lassant.
Sur le fond, la fusion par striction axiale ne me semble une solution ni facilement miniaturisable (il est fondamentalement difficile et matériellement lourd de stocker des coulombs pour décharger en qq ns des courants très élevés) ni bien propre à la propulsion (le plasma forme une simple boule de feu, alors que l'on veut un flux dirigé). En outre, pour l'instant, il faut remplacer la "cage à fil" à chaque fois et je ne vois pas trop comment alléger la chose.
...

Effectivement, dans sa forme actuelle, un générateur de 1 GW basé sur ce principe nécessite la construction à côté d'une usine capable de retraiter environ 1 million de tonnes de déchets radioactifs par an. La cage à fil n'est pas particulièrement massive, il s'agit surtout des débris de la pièce de couplage de l'impulsion avec la cible (la "transmission line") : une pièce en acier de 50 à 200 kg, détruite à chaque tir (un point qui semble avoir échappé à pas mal de monde, personne ne lit les articles scientifiques et études sérieuses).
Donc, a priori, particulièrement inadapté aux applications spatiales.

Gilgamesh a écrit:

Sans être spécialiste, la piste la plus intéressante à ce qui me semble est celle du confinement inertiel électrostatique, ou Farnsworth–Hirsch Fusor mais sans grille, par piégeage magnétique (Magnetic Grid), avec comme prototype la WB6 de Bussard.
...

Pour l'instant, Bussard a bien du mal à trouver des financements, et son système n'est connu que par quelques blogs.
Dommage.
Cependant, les gens de Los Alamos travaillent sur une autre variante très intéressante...

A+

lambda0 a écrit:

Effectivement, dans sa forme actuelle, un générateur de 1 GW basé sur ce principe nécessite la construction à côté d'une usine capable de retraiter environ 1 million de tonnes de déchets radioactifs par an.

Gloups.

Un million de tonnes par irradiation ?

Citer:

La cage à fil n'est pas particulièrement massive, il s'agit surtout des débris de la pièce de couplage de l'impulsion avec la cible (la "transmission line") : une pièce en acier de 50 à 200 kg, détruite à chaque tir (un point qui semble avoir échappé à pas mal de monde, personne ne lit les articles scientifiques et études sérieuses).
Donc, a priori, particulièrement inadapté aux applications spatiales.

Merci pour la correction. J'ai l'impression que ce sont les "2 milliards de degrés" qui séduisent, et puis le fait que ce ne soit ni militaire (fusion inertielle par tir laser) ni institutionnel (tokamak ITER).

Gilgamesh a écrit:

Pour l'instant, Bussard a bien du mal à trouver des financements, et son système n'est connu que par quelques blogs.
Dommage.

Je suis assez mal à l'aise par rapport à ça. Est ce que Bussard exagère dans sa lettre ouverte (publiée sur fcs) ? Est ce que c'est l'aveuglement du solitaire ou de la pure lucidité ?

Citer:

Cependant, les gens de Los Alamos travaillent sur une autre variante très intéressante...

Tu en dis trop ou pas assez, là . Sur le même principe de confinement électrostatique ?

a+