14/11/2020
11:23:24
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Programme Kazablanca

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Présentation : programme Kazablanca


Nom : Kazablanca
Nature : Programme Spatial
Directeur : Arir Grasus

Dans le cadre du développement des programmes spatiaux milathiens, et de la diversifications des usages du spatial milathien, la création d’un programme scientifique dédié à la recherche sur les systèmes de propulsion s’impose, pour développer des dispositifs plus puissants et efficaces, capables de remplir les missions futures de l’agence spatiale milathienne. Pour cela, le programme Kazablanca doit développer les moteurs suivants :
  • Un moteur lourd et peu cher capable de propulser la future fusée Kaladan
  • Un moteur à très haute impulsion spécifique capable de fonctionner aussi bien dans l’atmosphère que dans le vide, pour développer des systèmes d’orbiteurs mono-étages
  • Un moteur à très haute impulsion spécifique capable de fonctionner dans le vide pour propulser des sondes, qui sera à terme améliorer pour propulser des vaisseaux plus imposants
  • A plus court terme, des moteurs à ergol liquide de haute impulsion spécifique pour rendre possible l’exploration des autres corps que la Terre.
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Listes des moteurs du programme spatial milathien :


  • SMR-RE 1 : SMR-SEX 1 Biliani, SMR-SEX 2 Ciliana
  • Puissance : 220 kN
    ISP : 220 sec
    Type : moteur fusée à ergols liquides
    Carburant : kérosène
    Comburant : oxygène liquide

  • SMR-RE 3 : SMR-SEX 1 Biliani, SMR-SEX 2 Ciliana, Prototype Bravo Navette Karavel
  • Puissance : 14 kN
    ISP : 250 sec
    Type : moteur fusée à ergols liquides
    Carburant : kérosène
    Comburant : oxygène liquide

  • SMR-RE 4 : SMR-OEX/C 1 Karakal, Navette Karavel
  • Puissance : 17.576 kN
    ISP : 310 sec
    Carburant : triéthylamine + xylidine
    Comburant : Red Fuming Nitrogen Acid (RFNA)

  • SMR-RE 5 : SMR-OEX/C 1 Karakal
  • Puissance : 821 kN
    ISP : 280 sec
    Type : moteur à ergols liquides
    Carburant : kérosène
    Comburant : oxygène liquide

  • SMR-RE 9 : SMR-OEX/C 1 Karakal
  • Puissance : 18.32 kN
    ISP : 435 sec
    Type : moteur à ergols liquides
    Carburant : hydrogène liquide
    Comburant : Oxygène liquide

  • SMR-SRE 1 : SMR-SEX 2 Ciliana
  • Puissance : 300 kN
    ISP : 150 sec
    Type : moteur fusée à ergols solides
    Carburant : poudre pour booster
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Test du SMR-SRE 2 :


le test

Dans le cadre du programme Kaladan, il est prévu de disposer, pour la version lourde de la fusée, d’un moteur de fusée à carburant solide pour remplacer le SMR-SRE 1, trop faible et peu fiable pour la mission. Le moteur doit pouvoir soulever 200 tonnes à lui tout seul.

Déroulement : le test a pu être mené à bien par les ingénieurs du programme Kazablanka sur le banc d’essai numéro 7 du centre spatial de Kerbalan, où il a brûlé normalement pendant un premier temps. Cependant, par la suite, plusieurs anomalies se sont révélées, et le moteur a fini par exploser, mais le test est néanmoins concluant car il a permi de valider le nouveau carburant et la forme de la chambre de combustion, ce qui est déjà une grande avancée. En résumé, bien que la forme générale du moteur soit validée, de nombreuses choses sont à revoir.
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Cours sur les moteurs ioniques :


La base du vol spatial est la suivante :

L'action est toujours égale et opposée à la réaction ; c'est-à-dire, que les actions de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales, et dans des directions contraires.

Autrement dit, tout action d’un corps A sur un corps B entraîne irrémédiablement une action réciproque et de sens contraire du corps B sur le corps A. Dans l’espace, ce principe est utilisé pour faire avancer les satellites, modules et autres sondes envoyés par les humains. Cependant, l’espace étant vide, il est impossible de s’appuyer sur un corps B présent dans l’espace pour faire avancer le corps A, le satellite. La solution est la suivante : embarquer avec nous le corps B, le carburant, puis l’éjecter vers l’arrière pour nous propulser vers l’avant. Il convient donc de définir de quelle façon l’éjecter, pour lui donner la plus grande force possible, et nous permettre d’emporter le moins de carburant avec nous. Comme l’énergie que nous donnons aux carburants ne dépend que de deux choses : leur masse et leur vitesse, et que la formule de l’énergie cinétique E=1/2m*v² nous précise que E varie avec le carré de la vitesse, il parait évident qu’il faut en priorité augmenter la vitesse d’éjection de notre carburant si l’on veut maximiser son efficacité. Comment donc maximiser sa vitesse ? La solution la plus simple est de mettre le carburant sous pression puis de le lâcher pour lui donner sa vitesse. Cependant, cela n’est pas efficace, car le carburant reste inerte. Une meilleure méthode, la plus utilisée, consiste plutôt à utiliser les propriétés chimiques des carburants : en les faisant brûler, les gaz s’expandent, prennent plus de place, et ont donc une vitesse d’éjection plus élevée, sans nécessairement ajouter de complexité au moteur. Actuellement, c’est la meilleure méthode de propulsion dans l’espace, et elle a déjà atteint ses limites, avec les moteurs à hydrogène liquide qui donnent une impulsion spécifique de 435 sec.
Et si il y avait d’autres moyens d’accélérer la vitesse des gaz éjectés ?

La méthode ici étudiée est la méthode du propulseur ionique : elle consiste à utiliser un gaz inerte, ici le xénon, puis le ioniser, pour le rendre sensible aux champs magnétiques. Ensuite, on le fait passer dans un champ magnétique qui l’accélère, pour produire la poussée du moteur.

Le moteur à l’étude est donc composé de trois pièces principales : un ioniseur, un canon à électron qui projette des électrons dans un flux d’atome, et qui les ionise donc, les rendant électriquement chargés.
un aimant, qui accélère les particules ainsi chargées à de très grandes vitesses (50 km/s).
un autre canon à électrons qui désionise des particules sortantes du moteur pour les empêcher d'être attirées par la structure du moteur en les rendant électriquement neutres.

La très grande vitesse d’éjection des gaz permet d’atteindre une très grande efficacité, de l’ordre de 900 sec. Cette efficacité pourrait rendre plus simple les voyages interplanétaires. La source d’énergie du moteur, ici, n’est pas le carburant lui-même, qui n’est qu’une masse inerte, mais l’électricité produite par les panneaux solaires de la sonde. Évidemment, ce moteur requiert donc une source fiable et constante d’électricité, ce qui a amené les ingénieurs à améliorer grandement l’efficacité des panneaux solaires.

Le moteur à ions sur lequel se sont concentrés les ingénieurs du programme Kazablanca est nommé SMR-REX 3, et doit être testé dans une mission spatiale nommée Kazablanca 01. La sonde qui supportera le moteur devra, une fois en orbite, utiliser l’efficacité du moteur pour se rendre en orbite de la Lune, et deviendra donc le premier satellite milathien à orbiter un autre astre que la Terre.
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Rapport de mission : Kazablanca 01


Mission : La mission Kazablanca 01 est une mission spatiale menée dans le cadre du programme Kazablanca avec pour objectif principale de tester en condition réelle la mise en œuvre par un satellite d’un moteur à ion. Cette mission a été lancée le 13 avril 2020.
L’objectif secondaire de cette mission était de mettre le satellite en orbite autour de la Lune.

Rapport de mission :
Le module Kazablanca 01 a commencé sa mission après sa mise en orbite par un lanceur Karakal le 13 avril 2020. Après un séjour de trois semaines en orbite terrestre, durant lequel le satellite a pu vérifier le bon fonctionnement de tous ses systèmes, ainsi que de son moteur, une combustion de plusieurs heures a été entamée pour diriger le satellite dans une trajectoire d’interception avec la Lune. Cette trajectoire a été calculée pour pouvoir offrir au satellite un retour sans autre combustion vers la Terre, dans l’éventualité d’une incapacité du satellite à accomplir sa mise en orbite autour de la Lune. Cette précaution s’est avérée utile, puisque le satellite s’est retrouvé incapable, suite à une panne de moteur, de réaliser sa poussée de circularisation autour de la Lune. Par la suite, le module est retombé à proximité de la Terre, et a utilisé ses propulseurs d’appoints pour se dégager définitivement de toute possibilité d’interception par la Lune. Depuis, il est toujours dans une orbite elliptique, qui lui permet tout de même de communiquer aisément avec la Terre, et de ne pas se faire éjecter de la sphère d’influence de celle-ci par une éventuelle assistance gravitationnelle de la Lune.

Analyse Technique :
Le moteur à ion du satellite a très bien répondu lors des tests réalisés en orbite, et également lors de la première poussée vers la Lune. Cependant, c’est loin dans l’espace, après de bon débuts, qu’il n’a plus fonctionné. L’hypothèse la plus probable est que le moteur n'ait pas supporté la longue poussée vers la Lune, et se soit définitivement éteint après cela. Une autre hypothèse, moins probable, est que la poussée ait provoqué une fuite de gaz qui a fait s’évaporer le carburant, le rendant inutilisable par la suite, mais cette hypothèse est moins probable que la précédente. Dans tous les cas, il est donc nécessaire d’améliorer la résistance du moteur et sa durée de vie.
Concernant l'efficacité de l’utilisation des champs magnétiques, celle-ci a rempli les espérances attendues, et ouvre donc la possibilité du voyage interplanétaire à des sondes légères.

La partie exploration de la Lune de ce post est a considérée comme nul est non advenue en raison de la restriction de la modération.
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