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Technologies spatiale

L'aile volante de Boeing prête pour les tests au sol
Le nouveau véhicule X-48B de Boeing développé en collaboration avec la NASA et le laboratoire de recherche de l'U.S. AirForce, est désormais prêt pour subir les tests au sol. Deux prototypes ont Souété construits afin de mener à bien ces expérimentations, et ont été livrés au centre Dryden de la NASA. La première aile volante a déjà subi des tests en soufflerie cet été et sera utilisée en réserve de la seconde, qui endurera prochainement les tests au sol. Ces essais devraient permettre de valider les moteurs du X-48B, ainsi que de contrôler le bon fonctionnement du système d'alimentation en combustible, des batteries, des systèmes de communication et des logiciels de vol embarqués. Des tests en vol auront lieu l'an prochain en cas de succès, et permettront d'essayer les trois turboréacteurs qui propulseront l'aile en composite de 7 mètres d'envergure et de 225 kg, à une vitesse de 60 m/s et à une altitude de 3500 mètres.
Source:be

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Les moteurs warp? Théoriquement possibles.

Sur les traces de l'Enterprise...

Les moteurs warp? Théoriquement possibles. Latéléportation? Peut-être bien, mais à un coûtinimaginable. Le voyage dans le temps? Pourquoi pas. Le docteur-hologramme?Tout à fait hors de question.

 

Vous savez de quoi parle le paragraphe précédent? Alors vous êtes un véritable Trekker. Et vous êtes en pays de connaissance: depuis 30 ans, Star Trek est devenu rien de moins qu'un phénomène sociologique. Cette série télévisée qui, en 1967, était passée à deux doigts d'être rayée de la programmation en raison de cotes d'écoute insatisfaisantes,a donné naissance à des romans, huit films, trois autres séries télévisées, des millions de dollars en produits dérivés...et de fervents admirateurs au sein de la communauté scientifique.

"J'ai été surpris de constater combien de mes distingués collègues avaient suivi la série Star Trek", écrit le physicien américain Lawrence Krauss:entre autres, Kip Thorne (physique théorique, mécanique quantique),Steven Weinberg (Prix Nobel, spécialiste des particules élémentaires),Sheldon Glashow (un autre Prix Nobel), et le plus célèbred'entre tous, Stephen Hawking -qui, depuis sa chaise roulante, a même joué un petit rôle dans un épisode.

Ce n'était pourtant pas sans inquiétude que Lawrence Krauss s'était lancé, en 1995, dans l'écritured'un livre qui, à première vue, ne faisait pas très sérieux pour un astrophysicien de l'Université Case Western(Ohio): un livre intitulé The Physics of Star Trek, ou comment la série de science-fiction la plus populaire du monde s'accomode-t-elle-ou ne s'accomode-t-elle pas- de la science.

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La grande question que se posent tous les lecteurs, c'est évidemment: "est-ce que ça se peut?" Oui et non,répond Lawrence Krauss. Plusieurs des choses présentées dans Star Trek sont hors de notre portée,et risquent de l'être encore au 23e siècle. Mais ,et c'est là la surprise, la plupart ne contreviennent pas aux lois de la physique,et ne peuvent donc ne pas être rejetées du revers de la main.

Par exemple, le "moteur warp" (warp drive ),qui permet de voyager plus vite que la lumière.Difficile de s'en passer: s'il fallait à l'Enterprise 10 ou 20 ans pour répondre à un appel de détresse, les cotes d'écoute risqueraient de s'en ressentir... Et un Klingon agressif qui devrait attendre quelques siècles avant de répondre à une déclaration de guerre, ça ne ferait pas très sérieux...

Or, on sait que dans notre univers, voyager plus vite quela lumière est impossible. Peut-on contourner l'obstacle? De l'hyperespaceaux  trous noirs, la science-fiction, depuis les années 30, a imaginé 1001 trucs. Le créateur de Star Trek, Gene Roddenberry, lui, s'est tourné vers la théorie d'Einstein, selon laquelle notre univers serait "courbé", "plié" sur lui-même-de la même façon qu'une feuille de papier se déforme lorsqu'on dépose une pierre dessus. A partir de là a été imaginée la "propulsion warp" (warp étant un mot anglais qui fait référence à une déformation,un plissement).

Toujours selon Einstein, c'est la quantité d'énergie et de matière présente à un endroit donné qui détermine cette courbure de l'espace (plus la pierre est grosse,plus le papier est déformé). Rien n'empêche donc d'imaginer une technologie capable de "plier" l'espace devant le vaisseau,de manière à réduire la distance entre les planètesA et B.

Ca, c'est la bonne nouvelle. La mauvaise, c'est que la quantité d'énergie requise serait supérieure... "à l'énergie totale produite par le soleil pendant toute son existence".

La téléportation, sans doute l'invention la plus célèbre de l'univers Roddenberry, même chez ceux qui n'ont jamais suivi Star Trek, fait face à un problème similaire. Le corps humain est composé de 10 exposant  28 atomes (le chiffre 1, suivi de 28 zéros!). Pour téléporter un officier de la Fédération des planètes (en d'autres termes, le "désintégrer" en un endroit et le "recomposer"en un autre) il faut donc reproduire ces atomes un par un, et tous à la bonne place!

Or, un principe de base en physique, appelé principe d'incertitude, ou principe de Heisenberg, nous dit que peu importe la précision de nos instruments, nous n'arriverons jamais à être absolument sûrs de nos mesures des particules élémentaires qui composent les atomes. Un groupe international de chercheurs dirigé par Gilles Brassard, de l'Université de Montréal, a proposé il y a trois ans une solution qui permettrait en théorie de contourner cette difficulté ,mais pour une particule élémentaire à la fois. Les auteurs de Star Trek quant à eux, mis au fait de ce menu problème, ont "inventé" un "compensateur Heisenberg", mais nul n'est encore arrivé à savoir comment il fonctionne...

Qui plus est, calcule Lawrence Krauss, transformer en énergieces milliards de milliards de milliards d'atomes nécessiterait, pourun adulte de 50 kg, une puissance phénoménale: deux millionsde fois la bombe d'Hiroshima. Et il faut ensuite le ramener à bord...

Et on n'a pas encore parlé de l'énergie nécessaire pour dissocier les atomes en leurs constituants (électrons-protons-neutrons),puis pour ramener ceux-ci au niveau des quarks. En théorie, c'est très simple: il suffit de faire chauffer le capitaine Picard à une température de 1000 milliards de degrés!

Et il y a un dernier point, qui n'a jamais été abordé dans Star Trek: qu'arriverait-il si un être humain était davantage qu'un assemblage d'atomes? S'il avait uneâme? "Si, écrit Lawrence Krauss, une personne devait un jour être téléportée, intacte et inchangée,à bord de l'Enterprise, cela constituerait une preuve spectaculaire qu'un être humain n'est rien de plus que la somme de ses parties." et donc que l'ame n'est que pure fantaisie,hum pardonnez moi ,de la reflexion vulcaine....

"Pour des raisons évidentes, la question est scrupuleusement évitée dans Star Trek."

Pourquoi avoir écrit ce livre? Parce que c'est une excellente façon d'explorer les concepts de base de la physique,répond Stephen Hawking, qui signe la préface. Par exemple,les effets tout bêtes de l'accélération, que visent à contrer les "coussins d'inertie" (inertial dampers).Une invention en apparence anodine (Geordi LaForge en parle beaucoup moins souvent qu'il ne parle moteur warp, anti-matière, cristaux de dilithium ou mécanique quantique), mais vitale: sans ces "coussins",qui donc pourrait survivre à une accélération qui fait passer un vaisseau de 0 à 150 000 kilomètres/heure en cinq secondes?

Le simple fait, écrit le critique littéraire du  New Scientist, que l'auteur réussisse à expliquer des concepts de base de la physique, de Newton à Einstein, à partir d'une émission de science-fiction, constitue "une bonne leçon pour les auteurs d'ouvrages de physique"...

Quant à Krauss, sa principale difficulté fut ailleurs. "Le jour où j'ai reçu une lettre me disant 'Non, non, les coussins d'inertie ont été inventésen l'an 2168', j'ai su que ça allait être difficile..."

 

Quatre petits faits illogiques,capitaine

On est étonné, à la lecture de The Physics of Star Trek, de constater que les invraisemblances ne sont paslà où on l'aurait cru.

Car il y a des choses carrément impossibles dans Star Trek. Et l'une d'elles n'est pas le moteur warp, qui permet de voyager plus vite que la lumière,mais le très ordinaire "moteur d'impulsion" (impulse engine),qui permet de fonctionner dans notre espace "normal".

Ce moteur fonctionne pourtant, nous dit le Manuel techniquede Star Trek (eh oui!), sur le principe de la fusion nucléaire,comme une centrale atomique qui transformerait l'hydrogène en hélium.Sauf que sachant cela, on peut facilement calculer la quantité d'énergie nécessaire à l'Enterprise pour démarrer, et accélérer jusqu'à "seulement" la moitié de la vitesse de la lumière. Et le résultat est saisissant: il lui faudrait brûler 81 fois sa masse en carburant! Et autant pour ralentir!

De toute évidence, personne n'a songé à installer de pareils réservoirs sur l'Enterprise. Conclusion: ce  n'est pas le fait d'atteindre la moitié de la vitesse de la lumièrequi soit  invraisemblable: c'est de l'atteindre avec un vaisseau aussi malfichu!

***

Il y a aussi la vieille question du bruit dans l'espace.Puisque c'est grâce à l'air que nous respirons que le son se propage, et qu'il n'y a pas d'air dans l'espace, personne n'entendra jamais l'explosion du USS Yamato, ou les "phaseurs" ennemis.Et puisqu'on parle de phaseurs: attendu qu'un phaseur est un rayon de lumière lancé dans une direction très précise,et non pas un projecteur, personne ne peut le voir depuis la passerellede l'Enterprise... à moins que ce ne soit un tir ennemi pointé directement vers la passerelle!

***

Enfin, le "docteur holographique", l'un des plus populaires personnages de la dernière-née des séries,Star Trek: Voyager, ne passe pas non plus la rampe de la physique.Certes, il n'y a rien de bien difficile à créer un personnage qui, sous forme d'image à trois dimensions, puisse discuter avec ses patients.Mais faire en sorte que cette image se transforme à volonté en un personnage solide, qui puisse manipuler les instruments chirurgicaux et pianoter sur son ordinateur... Là, c'est demande run peu trop de souplesse aux lois universelles de la physique. Dommage,c'était une sacree bonne idée...


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Oural, successeur potentiel d'Ariane 5 et Soyouz

A l'occasion du 11ème Séminaire intergouvernemental franco-russe qui s'est tenu les 13 et 14 février 2006, la France et la Russie, au travers de leur agence spatiale respective, ont décidé de poursuivre plus en avant leur coopération dans le domaine des futurs lanceurs de façon à rendre l'accès à l'espace plus facile et moins cher. Cet accord s'inscrit également dans un état d'esprit qui pousse à ce que l'Europe conserve son autonomie d'accès à l'espace tout en préserv

ant sa position de leader sur le marché commercial à travers Arianespace.

Cet accord, connu sous le nom de projet Oural vise, pour la partie française, à explorer et défricher certains choix technologiques en vue du remplacement d'Ariane 5 à l'orée 2020. Notez que d'ici 2020, une évolution du lanceur est possible. Si les conditions du marché le nécessitent, la version 12 tonnes d'Ariane 5 (ECB) pourrait être mise en service dès 2008. Il s'agit d'une Ariane 5 équipée d'un étage supérieur cryotechnique réallumable grâce au moteur Vinci, en cours de développement.

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Alors, dépensable ou réutilisable. Tant au CNES qu'à l'Agence spatiale européenne on préfère ne pas trop s'avancer sur ce sujet. Dans un marché qui s'annonce de plus en plus concurrentiel, le développement d'un lanceur réutilisable n'est peut-être pas la solution idéale, surtout si sa mission consiste à lancer des satellites.

Arianespace a démontré sa capacité à exploiter une flotte de fusées dépensables avec le succès technique et économique qu'on lui connaît et bien que la firme européenne puisse perdre des parts de marché, tout laisse à penser qu'elle conservera sa position prédominante du moment que l'industrie européenne lui fournisse un lanceur fiable et économiquement viable.

Notez que l'utilisation d'un lanceur dépensable a de sens que si sa cadence de lancement est importante ou si l'on a la certitude de l'utiliser de façon prolonger sur au moins deux décennies, voire plus. Une cadence importante implique de multiples missions, des vols commerciaux au lancement de charges utiles vers la Station spatiale ou toute autre infrastructure orbitale. Mais dans tous les cas, ce lanceur devra être capable de viser toutes les orbites, ce qui implique le développement d'un corps central de base, auquel pourraient être adaptés divers éléments tels qu'étages supérieurs cryogéniques ou non, ainsi que plusieurs configurations de boosters à propergols liquides ou solides.

En attendant la décision finale, qui n'est pas attendue avant 2010, on peut penser que dans le cadre de programme comme Oural mais également du programme préparatoire des lanceurs du futur de l'ESA (FLPP) les domaines suivants seront explorés :

la dynamique (vibrations, acoustique, chocs) ;
l'aérodynamique (externe ou interne) ;
le contrôle du vol (guidage, pilotage, navigation) ;
la propulsion par ergols liquides ;
la propulsion à propergols solides et la pyrotechnie ;
les structures ;
les systèmes électriques et l'avionique ;
les systèmes au sol.

Reste que si la décision finale porte sur un lanceur de type dépensable, l'Europe est consciente des efforts à faire dans le développement des technologies de rentrée atmosphérique. Cette recherche n'est pas à fonds perdu. Elle se justifie pour des projets d'explorations planétaires, on pense aux missions de retour d'échantillons, mais également de vols habités et dans une moindre mesure d'applications de défense (missiles).


Le chercheur et Académicien Nikolaï Anfimov a dévoilé lors d'un colloque scientifique qui s'est réuni mardi 17 octobre à Moscou les grandes lignes de ce que sera le prochain lanceur européen, dérivé à la fois d'Ariane 5 et de Soyouz, qu'il devra remplacer à terme.

Selon le scientifique, il s'agira d'un lanceur fonctionnant à l'hydrogène et au méthane liquides destiné à être mis en service dans les années 2020-2030. Il ajoute que plusieurs entreprises russes coopèrent actuellement avec l'Agence spatiale européenne et le Centre national d'études spatiales (CNES) français pour étudier cinq axes de développement du futur vecteur dans le cadre du projet Oural.

La première étape, qui s'accomplit en ce moment, vise à déterminer l'aspect global du système. Selon toute vraisemblance, il s'agira d'un lanceur récupérable, dont la conception s'appuiera sur l'héritage acquis dans ce domaine par les véhicules similaires actuels. On pense non seulement au Shuttle américain, mais aussi à la navette russe Bourane, laquelle n'a volé qu'une seule fois sans équipage, mais avec succès.

La deuxième étape consistera à construire au moins un prototype de chaque étage du futur lanceur, et la troisième, qui pourra être réalisée conjointement, à mettre au point un prototype du vaisseau spatial afin de confirmer la technologie de protection thermique non abrasive et réutilisable devant permettre une rentrée atmosphérique depuis l'orbite terrestre.

La troisième étape, qui n'est pas la moins délicate, consistera à construire un prototype de réservoir cryogénique destiné à subir de nombreux essais au sol. Selon l'Académicien, une des tâches les plus ardues sera d'éviter tout risque d'arrachage de fragments d'isolant depuis les accélérateurs cryogéniques durant la phase de décollage de l'engin.

Enfin, la cinquième étape de la conception du lanceur Oural sera la construction et la mise au point d'un prototype du propulseur capable de fonctionner à l'hydrogène/oxygène liquides, ou au méthane/oxygène liquides.

Aucune date précise n'a encore été avancée pour ces réalisations. Cependant, Joël Barre, du groupe aérospatial SNECMA-SAFRAN, a annoncé que la coopération se poursuivait sur les propulseurs fonctionnant à l'oxygène et au méthane liquides. Selon lui, le groupe fait appel à des conceptions conjointes entre plusieurs producteurs russes de propulseurs spatiaux et aériens, NPO Saturn et le Bureau d'études Sukhoi pour le premier étage du futur lanceur appelé à remplacer à l'horizon 2020-2030 les lanceurs russes et européens actuels.

Source:flashespace-futura-sciences
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