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La colonisation de l'espace Les voyages interstellaires (III) Les voyages interstellaires[9]
proprement dit, comme ils sont relatés dans
les romans de science-fiction et les films à grands spectacles restent encore
utopiques. Les principaux problèmes se rapportent au moyen de propulsion, à la
protection face aux radiations cosmiques et aux collisions avec les astéroïdes.
La protection peut facilement être réalisée au moyen de
Le mode de propulsion est un moyen plus complexe à maîtriser. Il tout
d’abord préciser que le but d’un moteur fusée n’est pas de pousser le
vaisseau “contre quelque chose”. Le meilleur rendement d’une fusée se
produit dans le vide plutôt que dans l’atmosphère d’une planète. En
effet, dans le vide les gaz peuvent être éjectés à grandes vitesses et sans
résistance du milieu. En outre le mouvement du vaisseau n’est pas
contrecarré
par le retard pris par la dynamique des gaz. Il existe fondamentalement
six types de propulsions "classiques", par opposition aux solutions
exotiques (trou de ver, etc) : -
La propulsion chimique (à pergol liquide) - La voile solaire (pression de radiation) -
La propulsion à plasma (laser) -
La propulsion électrique (à flux d’ions) -
La propulsion nucléaire (thermique ou au moyen de bombes atomiques) -
La propulsion à l'antimatière.
Documents NASA, Pat Rawlings, Bill Gleason et PSU En astronautique
le rapport poids/poussée reste un problème crucial.
Nous savons tous que plus une voiture est lourde pour une certaine puissance,
plus son inertie sera difficile à vaincre; les accélérations seront plus
lentes et sa vitesse de croisière sera plus difficile à atteindre. En
astronautique, l’accélération est d’autant plus forte que la vitesse d’éjection
de la matière est élevée. Si on songe explorer la Voie Lactée en l’espace
de quelques dizaines d’années à une vitesse relativiste, il faut garantir
une vitesse de croisière suffisante. Mais pour garantir cette vitesse de croisière et pouvoir la modifier
lors des approches planétaires, deux formules doivent être considérées :
l’impulsion ou la poussée spécifique (1) et la quantité d’énergie émise
(2).
La première formule intéresse la logistique car elle détermine la
quantité de matière à embarquer. La vitesse d’éjection se trouvant au dénominateur
de l’équation (1), plus la vitesse d’éjection est élevée, plus le
rendement sera efficace et moins on puisera dans le stock de propergols. Mais
l’équation (2) vient tempérer notre ardeur. En effet, à poussée constante,
si la vitesse d’éjection de la matière est maximale, la quantité d’énergie
émise sera aussi maximale. Lors d’une manoeuvre, qu’il s’agisse d’un décollage, d’un
atterrissage ou d’un changement de cap, l’énergie développée par les
moteurs n’est pas totalement emportée par la matière éjectée. Une partie
doit être dissipée et il est à craindre qu’au-delà de quelques milliers de
degrés, le réacteur nucléaire se consumera... Une solution consiste à mettre au point des systèmes de confinement constitués de parois de plasma et de conduits magnétiques à supraconducteurs. Seul inconvénient, l’énergie requise pour contrôler ces dispositifs est très importante et nécessite une installation qui, aujourd’hui, reste très volumineuse.
Nous connaissons les avantages et les désavantages des moteurs
chimiques, à pergol liquide depuis avant-guerre. Leur principal défaut est de
nécessiter des réservoirs très encombrants s’il s’agit de fusées à étages
et un haut niveau de sécurité. Techniquement la poussée spécifique est limitée
à une dizaine de minutes, le mélange idéal hydrogène-fluorine n’offrant
qu’une poussée spécifique de 528 secondes. Certains carburants exotiques tel
l’hélium métastable permettrait d’augmenter cette poussée d’un facteur
4, mais pas d’un facteur supérieur. Prochain chapitre
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