Ce dernier article va être consacréà une revue rapide et pédagogique des moteurs de l’Espace …
Certains d’entre vous se sont surement étonnés de voir la GLORIEUSENASAnous laisser « tomber » dans nos grandioses projets EUROPEENSde voyage2018-2020 sur MARS ….. « Comment (se disent ils) ??... les USAvoient leur machine économique redémarrer plus vigoureusement que la nôtre ; leur échéances politiques sont plus claires que celles de la zizanieperpétuelle de la CEE, pourquoilaissent ils ce programme alléchant dans des mains concurrentes ??.. »
Les USAont le même proverbe que le nôtre et que vous connaissez bien : « no need to fart higher than one's ass » (il ne faut pas péter plus haut que son trou du c.. !) etils jugent surement préférablede garder pour eux les perfectionnementset les recherches consacrés aux moteurs de l’espace (a bird in the hand is better than two in the bush : un tiens vaut mieux que deux tu l’auras ……(surtout si tu dois les partager !)
…..Et en effet les vaisseaux,les navettes, leur capacité etleurs caractéristiques seront extrêmement dépendantes du type de moteurs que l’on arrivera à mettre au point …Alors pourquoi vouloir tout attaquer tout à la fois quand le CONGRES « mégotte et pinaille « sur lescrédits …Et pourquoi partager avec ESA leurs trouvailles ???C’est peut êtreune forme de réalisme (égoïste), allez-vous estimer ?
AVANTPROPOS :
Je préfère avertir mes lecteurs :je vais « délaisser »la catégorie des « moteurs lanceurs » de fusée pour me restreindre aux moteursconsacrés au voyage lui-même
1) :LES MOTEURS
Intéressons-nous donc pour commencer au programme NASA et à ce que nous raconte leur site ;ILS ONT UN SITE WEB MAGNIFIQUE ( et terriblement copieux !)que vous pourriez visiter avec profit …. C’est là que je viens d’apprendre que l’année 2011 a été la 9e année la plus chaude depuis 1880 selon leurs scientifiques . Et neuf des années les plus chaudes ont eu lieu après l’an 2000 !!!!
D’abord et c’est une forme de résumé drastique , regardons ma photo de leurs budgets comparatifs passé-présent—futur : vous voyez disparaitre les sous du programme CONSTELLATION/MARS,en revanche , admirez comment ils développent la partie recherche
Sans entrer dans les détailsil faudra différentes solutions :
:-Des moteurs pour une base lunaire éventuelle ;
-Des moteurspour peaufinage et corrections fines de trajectoires
- Des moteurs propulseurs pour parvenir à l’orbite martienne « extérieure de stationnement »
- des moteurs atterrisseurs dans l’atmosphère venteusequoique raréfiée deMARS
- des moteurs propulseurs pour revenirsur l’orbite martienne
- des moteurs pour revenir sur TERRE etc
Voici quelques pistes :
1-1 :Les moteurs ioniques classiques
Ces propulseurs qui ont une faible poussée (quelques centaines de mN) mais une forte impulsion spécifique consomment des chosesmoins dangereuses que les propergols…. l'ionisation se produit par contact : le gaz propulsif est vaporisé et circule dans une structure métallique portée à haute température. Le contact avec le métal, qui a une fonction de travail élevée, va arracher les électrons aux atomes de gaz. Les ions formés vont ensuite être focalisés sous forme de faisceau grâce à une première série d'électrodes. Unegrille va ensuite les accélérer en dehors du propulseur. Enfin un système d'émission électronique se charge de neutraliser le faisceau sortant …Les principaux agents propulsifs utilisés sont : Césium, Sodium, Lithium, Platine, Xénon
. Le gaz le plus couramment utilisé est le xénon dont les atomesémettent une belle lueur bleue et choisi parce qu’il représente un bon compromis entre une masse atomique élevée et une faible énergie d'ionisation (~12 eV). Un tel moteur à ions ne consomme que très peu de carburant (ce qui allège considérablement le vaisseau) et peut fonctionner de manière continue. Un vaisseau propulsé par un moteur ionique met très longtemps à se lancer et il ne révèle sa puissance que lors des vols de très longues durées … à terme, il peut atteindre de grandes vitesses
Dans le cas d'un voyage vers Mars, les moteurs ioniques seraient par exemple utilisables par des vaisseaux cargos inhabitésmais bourrés de matériels et ravitaillement , placés sur des trajectoires lentes ou assortis de fusées d appoints .Les moteurs ioniques nécessiteraient une puissance électrique de 10 mégawatt, fournie par des panneaux solaires ou par réacteur nucléaire
1-2 : les moteurs nucléaires
Dans un vaisseau de ce type, on réaliserait la fission de combustible nucléaire dans un réacteur, la chaleur produite étant alors récupérée pour chauffer à 2500°C de l'hydrogène ensuite éjecté à haute vitesse dans l'espace. Les vitesses d'éjection atteintes sont trois à cinq fois supérieures à celles d'un moteur chimique classique, ce qui permet de raccourcir considérablement la durée d'un voyage interplanétaire. Mais rappelez-vous l’incident d APPOLO13 : la nécessite de conserver de l’oxygène ou de l'hydrogène à l'état liquide à l'aide d'unités cryogéniquesconsomme énormément d'énergie et peut être génératrice de fuites et de périls ….. Le réacteur nucléaire fournirait une source d'énergie bien plus fiable et efficace que les traditionnels panneaux solaires. Il pourrait non seulement servir à refroidir l'hydrogène, mais serait également capable d'alimenter à lui seul les principaux systèmes du vaisseau . Ce type de vaisseau représenteraitla solution la plus hardie pour entreprendre un voyage vers la planète Mars, mais l'envoi d'un réacteur nucléaire dans l'espace serait actuellement perçu par l'opinion écologiste ,comme un « péché contre l humanité » ( imaginez un départ ou un retour raté et dispersif !!!! )….. Le système serait pourtant très sûr. Le moteur nucléaire ne serait allumé que durant la phase de croisière entre Mars et la Terre. Lors du décollage proprement dit, assuré par un moteur chimique conventionnel il serait désactivé.
1-3 : les moteurs à plasma ( ma photo)
Le propulseur à effet Hall utilise l’action combinée de champ électrique et magnétique (Ma photo) pour piéger les électrons qui servent à ioniser un gaz. Un tel moteur est parfois appelé Stationnary Plasma Thruster (SPT) ou Moteur à Plasma Stationnaire. s)…Je rappelle que le plasma est une soupe extrêmement chaude constituée d'un mélange d'électrons et de noyaux atomiquesionisés . Ce milieu gazeux est donc une fournaise àconfiner…. il faut avoir recours à des champs magnétiques puissants. Un moteur à plasma comporte d'abord une chambre ou un gaz est ionisé et transformé en plasma grâce à des micro-ondes ;;; Le plasma est ensuite accéléré avant d'être expulsé par une tuyère magnétique dont l'ouverture est réglable
Le mécanisme est double : Les atomes sont ionisés et les noyaux atomiques produits (ions chargés positivement) sont séparés des électrons avant d'être accélérés puis éjectés par un champ magnétique, ce qui produit en retour une poussée. En sortie de tuyère et pour éviter qu'ils ne reviennent en arrière, les ions positifs sont neutralisés par un flux d'électrons.
EN France la SNECMA sait faire du_ moteur ionique classique ou a effet HALL
La conclusion de ELISA CLIQUETDANS LE FASCICULE « OBJECTIF MARS » dePOUR LA SCIENCE EST MOINS PRUDENTE QUE LA MIENNE ET JE VOUS LA LIVRE/ « Pour le moment le scénario de référence n’est pas encore établi ….La diversité et la richesse des solutions possibles promettent encore de longues de réflexion aux ingénieurs » …..Je pense moi aux budgets que vont devoir trouver les financiers et ça me rend bien plus pessimiste qu’elle …..
Fin de la série