mercredi 28 octobre 2020

SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT/LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/WEEK45/P2 PASSIONNANT!!!

 

Voici la 2 ème traduction promise  pour la semaine 45

Spacecraft design could get to Titan in only 2 years using a direct fusion drive

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Lune certaine  conception d'engin spatial pourrait  permettre  d’arriver à Titan en seulement 2 ans en utilisant un entraînement à fusion directe

par Andy Tomaswick, Univers aujourd'hui


 

PHOTO/Conception artistique du Direct Fusion Drive. Crédit: Princeton Satellite Systems

La puissance de  la fusion nucléaire  est la technologie qui existera dans 30 ans et le  restera toujours, du moins selon les sceptiques. Malgré sa transition difficile vers une source d'énergie fiable, les réactions nucléaires qui alimentent le soleil ont une grande variété d'utilisations  potentielle dans d'autres domaines. Le plus évident est dans les armes; les bombes à hydrogène sont à ce jour les armes les plus puissantes que nous ayons jamais produites. Mais il existe un autre cas d'utilisation qui est beaucoup moins destructeur et pourrait s'avérer beaucoup plus intéressant: les lecteurs d'espace.

 

 

Le concept d'entraînement à fusion, appelé entraînement à fusion directe (ou DFD), est en cours de développement au Laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL). Les scientifiques et ingénieurs là-bas, dirigés par le Dr Samuel Cohen, travaillent actuellement sur la deuxième itération de ce dernier concept, connue sous le nom de configuration inversée du champ de Princeton-2 (PFRC-2). Finalement, les développeurs du système espèrent le lancer dans l'espace pour le tester, et éventuellement devenir le principal système d'entraînement des vaisseaux spatiaux voyageant dans le système solaire.

 

Il y a déjà une cible particulièrement intéressante dans le système solaire externe qui est similaire à la Terre à bien des égards: Titan. Ses cycles liquides et son potentiel à abriter la vie ont fasciné les scientifiques depuis qu'ils ont commencé à collecter des données à ce sujet. Et si nous utilisions correctement le DFD, nous pourrions y envoyer une sonde dans un peu moins de deux ans, selon des recherches effectuées par une équipe d'ingénieurs aérospatiaux du département de physique du New York City College of Technology, dirigée par le professeur Roman Kezerashvili et rejoints par deux boursiers du Politecnico di Torino en Italie - Paolo Aime et Marco Gajeri.

 

 https://youtu.be/rzg78ySwIn4

PHOTO /Crédit: Princeton Satellite Systems

Bien que toujours en développement, le moteur lui-même exploihttps://youtu.be/hggqvB5I95Ite de nombreux avantages de la fusion neutronique, notamment un rapport puissance / poids extrêmement élevé. Le carburant d'un entraînement DFD peut varier légèrement en masse et contient du deutérium et un isotope d'hélium-3. Même avec des quantités relativement faibles de carburant extrêmement puissant, le DFD peut surpasser les méthodes de propulsion chimique ou électrique couramment utilisées aujourd'hui. L'impulsion spécifique du système, qui est une mesure de l'efficacité avec laquelle un moteur utilise le carburant, est estimée comparable aux moteurs électriques, les plus efficaces actuellement disponibles. De plus, le moteur DFD fournirait 4-5 N de poussée en mode basse puissance, seulement légèrement moins que ce qu'une fusée chimique produirait sur de longues périodes de temps. Essentiellement, le DFD prend l'excellente impulsion spécifique des systèmes de propulsion électrique et la combine avec l'excellente poussée des fusées chimiques, pour une combinaison qui allie le meilleur des deux systèmes de vol.

Toutes ces spécifications améliorées sont excellentes, mais pour être utiles, elles doivent en fait amener un vaisseau spatial quelque part avec interet . Les auteurs de l'article ont choisi Titan, en grande partie parce qu'il est relativement éloigné, mais aussi extrêmement intéressant en raison de ses cycles liquides et de ses abondantes molécules organiques. Afin de tracer la meilleure route vers la plus grande lune de Saturne, l'équipe italienne a collaboré avec les développeurs du DFD à PPPL et a eu accès aux données de performance du moteur de test. Ils ont ensuite obtenu des données supplémentaires sur les alignements planétaires et ont commencé à travailler sur la mécanique orbitale adéquate aza mettre en jeu  Cela a abouti à deux chemins potentiels différents, l'un où la poussée constante n'était appliquée qu'au début et à la fin du voyage (appelé profil poussée-côte-poussée - TCT -) et l'autre dans lequel la poussée était constante pendant toute la durée du trajet. périple.

 

 

 

Les deux  types de voyages impliquaient de changer la direction de la poussée pour ralentir le vaisseau spatial pour entrer dans le système saturnien. Fournir une poussée constante mettrait le voyage à un peu moins de deux ans, tandis que le profil TCT entraînerait une durée totale de voyage de 2,6 ans pour un vaisseau spatial beaucoup plus grand que Cassini. Ces deux chemins ne nécessiteraient aucune assistance gravimétrique, dont les vaisseaux spatiaux se déplaçant vers les planètes extérieures ont régulièrement bénéficié.

 

 

Pourquoi il est important d’explorer Titan. Crédit: Univers aujourd'huihttps://youtu.be/rzg78ySwIn4https://youtu.be/rzg78ySwIn4

PHOTO/Image du lecteur DFD PFRC-2 au travail. Crédit: Utilisateur Wikipedia Cswancmu / PPPL

Cassini, la dernière mission célèbre à visiter le système saturnien, a utilisé une série d'aides gravitationnelles entre Vénus et la Terre pour atteindre sa destination, un voyage qui a duré près de sept ans. Une chose importante à noter, dit Marco Gajeri, l'auteur correspondant de l'article, est que la fenêtre qui rend ces courts trajets les plus efficaces s'ouvre vers 2046. Bien que située  dans 30 ans à peine, cela donne à l'équipe de PPPL un beaucoup plus de temps pour améliorer leur conception actuelle.

 

Cependant, d'autres défis surviennent une fois qu'une sonde compatible DFD atteint ce système saturnien. Orbiter autour de la deuxième plus grande planète du système solaire est relativement facile. Transférer des orbites vers sa plus grande lune est beaucoup plus difficile. Pour résoudre ce problème, il faut s'attaquer au  célèbre problème des trois corps, un problème de mécanique orbitale notoirement difficile qui consiste à résoudre les orbites de trois corps orbitaux différents (c'est-à-dire le vaisseau spatial, Saturne et Titan).

 

Avec toute la mécanique orbitale à l'écart et le vaisseau spatial en toute sécurité sur l'orbite de Titan, il peut commencer à profiter d'un autre des avantages du DFD - il peut fournir une alimentation directe aux systèmes du vaisseau spatial. La plupart des missions du système solaire externe reposent sur des générateurs thermiques à radio-isotopes (RTG) pour leur source d'énergie. Mais un DFD est, en fait, une source d'énergie en plus d'être une source de poussée. S'il est conçu correctement, il pourrait fournir toute la puissance dont un vaisseau spatial a besoin pour une durée de vie prolongée de la mission.

 

Cette durée de vie prolongée de la mission signifie que le DFD pourrait être utile dans un large éventail de missions. Les auteurs qui ont étudié la mission précédente  sur Titan ont également examiné le potentiel d'une mission sur les objets trans-neptuiens, qui jusqu'à présent n'ont été visités que par New Horizons, qui a mis neuf ans pour atteindre Pluton. Inutile de dire qu'un DFD réduirait considérablement le temps nécessaire pour effectuer ce trajet. Et s'il s'avère opérationnel dans les 30 prochaines années, il peut commencer à servir de moteur pour toutes sortes de nouvelles missions d'exploration.

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Researcher calculates optimal trajectories to Mars and Mercury for a spacecraft with electric propulsion

More information: Trajectory design for a Titan mission using the Direct Fusion Drive: webthesis.biblio.polito.it/15184/1/tesi.pdf

Provided by Universe Today

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MES COMMENTAIRE

Je suppose que même mes lecteurs las moins avertis  ont compris qu’il n’est pas question d’équiper un pied de fusée avec une bombe  à hydrogène militaire  !!!!!Il ne s’agit pas davantage de transporter un tokamak ou un   Stellarator dans les versions actuellement réalisées…..

Cet article, absolument passionnant   nous invite à  supposer  que les réflexions des petits génies de  Princeton  se sont mis sur la voie d’un  moteur a explosion de type fusion nucléaire  ultra maitrisé !!!!!!!Il ne s’agira plus  d’un 6 cylindres  a explosion  d’octane   mais d’une sorte de diesel a caburant  fusionnel     (H /D/He 3   ETC )   très précisément réglé  sur deux types  d’exploration possible

Bien entendu pour l’approche et la pose sur les glaces de  TITAN    une modulation très pointue sera nécessaire  avec  , d’une part du carburant  plus maitrisable et peut être conventionnel   et d’autre part un outil informatique  capable de pousser ls calculs d’ HENRI POINCARE   sur les trois  corps  là où il a du s arreter …

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