Mes livres : Atomes
et matière,
ISBN 978-2919314-027, 360
pages, 34 € Mécanique
céleste et Cosmologie, ISBN
978-2919314-003, 158 pages, 18
€ Atoms and matter ISBN 978-2919314-034, 338
pages, 34 € Expédiés
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Propulsion
interplanétaire.
Dans l’espace interplanétaire ou intersidérale, seule la
propulsion par réaction est possible. Ce mode de propulsion est caractérisé par
l’expulsion, dans le sens opposé à la direction du mouvement, d’une certaine
quantité de matière et de la vitesse d’éjection de cette matière.
En gros, l’énergie ou le travail fourni est
donné par la formule w = mv² où m est la masse de la matière et v, sa vitesse
d’éjection. A quantité de matière éjectée égale, il est évident que l’on a
intérêt à obtenir une vitesse d’éjection aussi grande que possible.
Contrairement à une croyance très répandue,
les gaz éjectés ne s’appuient pas sur le milieu ambiant pour provoquer la force
de propulsion, c’est pourquoi ce mode de propulsion garde toute son efficacité
dans le vide spatial.
Actuellement, on obtient une grande vitesse
d’éjection des gaz en provoquant la combustion d’un carburant en le mélangeant
avec un comburant judicieusement choisi. Carburants et comburants sont stockés
sous haute pression ou à l’état liquide, ce qui impose de doter le vaisseau
spatial de réservoirs lourds et encombrants, de dispositifs de sécurité lors du
stockage et de protections contre les hautes températures résultant de la
combustion.
Il semble qu’il soit possible de munir
les vaisseaux spatiaux d’un mode de propulsion beaucoup plus simple et plus
économique.
Cette possibilité découle naturellement des propositions
contenues dans notre ouvrage Structure et mécanique de l’atome et ne
nécessite, pour être cohérente, que d’admettre que les atomes et molécules ont
des volumes tels qu’ils occupent tout l’espace disponible en fonction de la
pression ambiante.
Propulseur à air.
Dans le vide spatial, y compris dans
l’espace entre la terre et la lune par exemple, la pression ambiante est très
faible, de l’ordre de 10-14 atmosphères. C’est à dire que chaque
molécule occupe un volume 1014 fois
plus grand que dans les conditions normales de la surface de la terre.
Ainsi, si l’on stocke un gaz, de l’air par
exemple, sous une pression de 250 à 300 atmosphères et qu’on le relâche dans le
vide spatial, le volume de chacune de ses molécules va subir instantanément une
« inflation » de 15 à 16 ordres de grandeur. C’est à dire que le
volume d’une bille de 1 cm de diamètre de cet air voudra occuper instantanément
un volume égal à celui d’une montagne de 1000 mètres de hauteur. On peut citer
un autre exemple, plus frappant pour l’imagination : le volume d’un ballon
de football de gaz compressé occuperait instantanément une fois détendu, un
volume de 20 km de diamètre.
Il est facile de calculer approximativement
la poussée d’un tel moteur. Supposons que la durée de l’expansion de l’air soit
de l’ordre du dixième de seconde, la vitesse d’éjection serait d’environ 10 km
par seconde et 1 gramme d’air provoquerait une poussée de 100 tonnes.
Mais pour obtenir un tel résultat, il est
nécessaire que l’expansion du gaz se fasse dans une tuyère conçue pour que la
variation de volume se traduise par une poussée de sens opposé. Lors des
corrections de trajectoires des satellites et des vaisseaux de la NASA, de
l’ESA ou des vols russes, les gaz sont éjectés directement dans le vide spatial
et il n’en résulte aucune poussée due à la variation de volume des molécules
des gaz. C’est donc avant tout par la conception des tuyères que l’intérêt de
ce mode de propulsion manifestera son intérêt.
Par ailleurs, comme on le conçoit aisément,
l’air de l’atmosphère terrestre peut servir d’agent propulseur sans autre coût
que celui de le compresser aux meilleurs conditions de rentabilité pour le
stockage et le transport.
Notons encore qu’il est possible que, dans
les conditions d’un vide poussé, les molécules d’azote et d’oxygène de l’air
puissent fissionner en molécules d’hydrogène, ce qui accroisserait encore d’un
ordre de grandeur l’augmentation du volume des gaz éjectés. Si, dans les
conditions d’un vol terre/lune, ce gain peut sembler négligeable, pour des vols
de longue durée, le fait d’avoir à embarquer 14 à 16 fois moins d’air serait
certainement d’un grand intérêt. Mais là encore, les tuyères devraient être
étudiées de façon à permettre de bénéficier de cet effet supplémentaire si
toutefois il s’avère effectif.
Remarquons que cette proposition de
propulsion spatiale n’est pas plus farfelue que celles étudiées actuellement
par la communauté scientifique comme par exemple, les voiles solaires, les
trous de vers, la pression de radiation… Cette proposition repose sur des bases
physiques simples et faciles à vérifier exposées dans l’ouvrage cité ci-dessus.
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