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Aurons-nous un jour des vaisseaux spatiaux garés dans nos garages ?

Il y a beaucoup de choses sur le vaisseau de Han et d'autres vaisseaux que vous voyez dans Star Wars, qui sont extrêmement attrayantes. Par exemple, le chasseur X-Wing de Luke est suffisamment petit pour que vous puissiez l'imaginer tenir dans un garage, mais il a apparemment suffisamment de carburant et de fournitures (comme l'oxygène) à bord pour parcourir des distances de plusieurs années-lumière. Tous les vaisseaux semblent avoir :

  1. Des moteurs incroyablement puissants et efficaces qui utilisent de très petites quantités de carburant
  2. Systèmes de gravité artificielle extrêmement efficaces
  3. Systèmes d'amortissement inertiel tout aussi efficaces, permettant au navire de passer de zéro à des millions de miles par heure en quelques secondes seulement sans écraser le navire en une crêpe
  4. La capacité de voyager plus vite que la vitesse de la lumière.

Personne n'a la moindre idée de la façon d'accomplir les éléments 2 à 4 de cette liste aujourd'hui, alors ignorons-les et concentrons-nous uniquement sur les moteurs. Aurez-vous un jour un véhicule de la taille d'une voiture capable de voler vers la lune ?

Les fusées Saturn V qui ont envoyé des astronautes américains sur la lune vous montrent l'état de la technologie aujourd'hui. La Saturn V est une fusée chimique. Il mesurait 110 mètres (363 pieds) et pesait 3 000 tonnes (2 727 000 kg). C'est à peine quelque chose qui rentrerait dans votre garage ! De plus, il serait difficile pour la personne moyenne de se le permettre. Ou pour faire le plein, il transportait plus de 5 millions de livres (2 272 000 kg) de carburant !

Pour pouvoir décoller vers la lune depuis votre garage, vous avez besoin d'un carburant avec une densité d'énergie beaucoup plus élevée. Par exemple, How Nuclear Radiation Works traite du fait qu'une livre d'uranium hautement enrichi contient suffisamment d'énergie pour équivaloir à environ 1 000 000 gallons (environ 4 millions de litres) d'essence. En d'autres termes, environ toute l'énergie stockée dans une fusée Saturn V pourrait tenir dans une livre ou deux (un kilogramme) d'uranium enrichi (en supposant que vous disposiez d'un moyen efficace d'extraire l'énergie de manière contrôlée). D'autres moyens de créer efficacement de l'énergie incluent la fusion nucléaire et l'annihilation matière-antimatière.

Le problème avec les moteurs de fusée aujourd'hui, cependant, est qu'ils sont par nécessité des moteurs à réaction . La seule façon que nous connaissons actuellement pour propulser un vaisseau spatial dans l'espace est de jeter quelque chose à l'arrière du vaisseau spatial et de profiter de la réaction égale et opposée. L'article intitulé How Rocket Engines Work aborde ce sujet de manière très détaillée. Une fusée chimique brûle le carburant pour l'accélérer, puis jette le poids du carburant à l'arrière de la fusée à une vitesse d'environ 6 000 MPH (10 000 KPH). Le vaisseau spatial profite alors de la réaction égale et opposée et avance.

En raison de cette dépendance vis-à-vis des moteurs à réaction, vous devez transporter plus que de l'"énergie" dans votre vaisseau spatial. Vous devez également transporter quelque chose à jeter hors de votre vaisseau spatial pour pouvoir avancer. Cette masse peut se présenter sous la forme d'un solide, d'un liquide ou d'un gaz. Les moteurs ioniques, par exemple, ionisent quelque chose comme le xénon et accélèrent les atomes ionisés dans un champ électrique. Les atomes se déplacent beaucoup plus rapidement lorsqu'ils sortent à l'arrière d'un moteur ionique, vous obtenez donc plus de mouvement vers l'avant par atome lancé. Mais vous devez toujours lancer beaucoup d'atomes pour aller n'importe où. En lançant les atomes à des vitesses proches d'une fraction raisonnable de la vitesse de la lumière, vous obtenez un mouvement maximal par atome. Cependant, vous devez toujours transporter suffisamment de masse pour mettre le navire à niveau, puis vous arrêter à nouveau une fois sur la lune. Avec la technologie d'aujourd'hui, c'est beaucoup de masse.

De cette discussion, vous pouvez voir que votre vaisseau spatial personnel a besoin d'un système de production d'énergie très exotique (utilisant la fission nucléaire, la fusion nucléaire ou l'antimatière), et vous devez transporter la masse qui sera projetée hors du vaisseau pour créer du mouvement. Cette masse sera importante avec les technologies actuelles. Un dernier problème concerne la production de chaleur. La fission et la fusion nucléaires génèrent beaucoup de chaleur, que vous devrez déverser quelque part. Déverser de la chaleur dans l'espace est difficile car le vide de l'espace en fait le plus grand thermos du monde. La taille des radiateurs thermiques empêchera votre vaisseau spatial personnel de rentrer dans le garage.

Donc ça n'a pas l'air bon pour le moment. À moins que quelqu'un n'invente quelque chose comme une machine anti-gravité bon marché ou un moyen de déformer l'espace-temps, nous ne volerons pas vers la lune dans nos voitures dans un avenir proche...

Voici quelques liens intéressants :

  • NASA :des scientifiques étudient l'utilisation de l'antimatière et de la fusion
  • Propulsion nucléaire thermique
  • Voyage dans l'espace
  • Systèmes de lancement et de propulsion
  • Les bases de la fusion nucléaire