Quel propulseur pour un vol interplanétaire

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Sommaire

Préambule

Bonjour par ici, ce qui va suivre risque d'être un peu long, mais devrait apporter de nombreuses réponses. Ne prenez donc pas peur, restez un peu, le déroulement est très progressif et sur le ton de la discussion ! :) Pour repréciser le contexte de cette étude, elle prend place lors des récentes interrogations concernant le propulseur nucléaire, qui visait à déterminer si oui ou non il était systématiquement le plus approprié à l'interplanétaire. A bien y réfléchir et en se basant sur nos expériences respectives, la réponse était assez intuitive : non, la faute au rapport de masse, au fait qu'un propulseur doit d'abord pousser sa carcasse avant de pousser le reste, etc etc.

Bref, sur le tchat cela est rapidement devenu un sujet de conversation dense en informations, et il nous est venu l'idée de formaliser tout cela, d'en tirer des renseignements quantitatifs, pour enfin apporter la réponse précise à cette question qui persiste, porté sur la pertinence de telle ou telle technologie de propulsion. L'article qui va suivre est donc issu de la concertation entre Exclessior, DrDam et moi même, avec un énorme apport "logiciel" de la part du second, qui a effectué l'intégralité des calculs. La démarche en elle même et la définition des problématiques sont quant à elles le fruit de notre partage, pour déterminer avec précision nos objectifs et la façon d'y parvenir.

Voici donc le contenu de l'article en question, à quelques détails de mise en page prêt :

Contexte et problématique générale
Raaaa que dois-je donc mettre comme propulseur, pour emmener ce machin sur Duna dans les meilleures conditions ?!
Le propulseur LV-N est-il vraiment le meilleur choix pour l'interplanétaire ?

On se sera tous posé cette question, à un moment ou l’autre de notre carrière ou d’un projet Sandbox. C’est même une problématique récurrente, clairement exprimée au sein de nos topics, afin d’estimer si oui ou non un LV-909 ne serait pas préférable pour propulser un petit module. A l’origine de la question, c’est bien sur la masse considérable du LV-N, aussi surnommé « Nuke », qui entre en jeu…

Mais reprenons du début. Pour pousser un module vers une destination précise, il faut prévoir du carburant et des propulseurs. On distingue donc trois sources de masses, systématiquement présentes dans nos missions :

  • La Charge Utile (CU), généralement en tête de convoi, qui correspond au colis à livrer au sol de Duna, au module à accrocher à une station orbitale, ou encore au Rover à déployer sur le sol de la Mün.
  • La masse de carburant, celle qui sert précisément à être convertie en énergie via combustion, pour déplacer l’engin.
  • La masse « morte », c’est-à-dire tout le reste, les divers éléments qui ne constituent pas une masse « active » et pèse tout au long du trajet, sans que l’on ne puisse rien y faire. Il s’agit principalement des parois des réservoirs qui permettent de contenir le fuel, mais également de la masse des propulseurs utilisés.

Penchons-nous sur le cas concret du Nuke : il pèse 2.25t, développe 60kN, et avec une ISP de 800. Pour ne pas alourdir ce topic, expliquons très brièvement ce dernier paramètre : il caractérise d’une certaine manière l’efficacité énergétique du propulseur. Chaque litre de fuel donnera d’autant plus de DeltaV, d’énergie exploitable, que l’ISP du moteur par lequel il est consommé est importante. C’est exactement ce qui explique la présence vastement dominante du Nuke dans les trajets interplanétaires : on consomme beaucoup, via de loooongue manœuvres, il faut que chaque goutte soit utilisée au mieux. Sans cela, il faudrait embarquer bien plus de carburant…[1]

Cela étant dit, reprenons le fil de la réflexion. Le Nuke est-il toujours le plus judicieux ? Même pour une toute petite sonde à emporter ? Qui dit « petite sonde » dit peu de carburant nécessaire. Il vous faut bien plus de fuel pour amener un container de 40t sur Duna qu’un petit satellite d’une tonne, c’est une simple affaire de quantité de mouvement, ou plus intuitivement « d’inertie », pour faire simple.[2]

Considérons que le satellite d’une tonne nécessitera quelque chose comme 5t de fuel, pour un total (CU + Fuel) de 6t. Est-ce vraiment pertinent d’associer un Nuke de 2.25t, représentant une portion considérable de la masse l’ensemble ? Il faut bien prendre en compte que le propulseur devra d’abord déplacer sa propre masse, avant de commencer à déplacer le reste ! Et au fil du voyage, avec la consommation du carburant, ce ratio sera de plus en plus défavorable pour le propulseur, qui finira par constituer à lui seul davantage de poids que le reste de la structure, charge utile comprise.

On commence à ressentir qu’en définitive, un petit LV-909 ou un Rockomax 48-7S aurait éventuellement fait un meilleur choix. Ils sont très certainement moins efficaces énergétiquement parlant, avec respectivement des ISP de 390 et 350, mais leur masse est en conséquence. On dépense donc moins d’énergie à les déplacer, et la différence peut tout à fait se retrouver dans la valeur moindre d’ISP.[3]

Mais alors, à partir de quand convient-il d’abandonner ce réflexe du Nuke ? Et par quoi le remplacer ?

Première étude : quelle énergie utile fournit chaque technologie de propulseur, pour une quantité de carburant donnée ?

Eh oui Jammy ! Car si l’intuition nous a menés à définir une limite pour la pertinence du Nuke, reste encore à la définir quantitativement, histoire d’avoir la fierté de présenter un ensemble judicieusement assemblé. On y réfléchi ensemble ? La problématique est à reformulée avec les bons paramètres, et se traduit donc par :

A partir de quelle masse correspond quel type de propulseur ?

Via le tableau de caractéristiques des propulseurs, on sent tout de suite que certains n’apparaitront jamais comme une solution pertinente. Le Mansail, par exemple, pèse à la fois lourd et dispose d’une ISP peu convaincante. Certes sa puissance est phénoménale, mais nous avons pu voir que ce paramètre ne rentre pas en ligne de compte dans le bilan énergétique, du moins lors d’un trajet interplanétaire. Les candidats potentiels pourraient à première vue être le Poodle, le LV-909, le Rockomax 48-7S, et bien entendu le Nuke, car ils ont tous une ISP intéressantes et pour certains une masse faible. Dans la problématique exprimée, il faut éclaircir le terme « masse ». S’agit-il de la masse de la Charge Utile ? De celle du Fuel ? De l’ensemble, à un propulseur près ? Un peu de tout cela, en fait. La masse de la charge utile va de facto conditionner la masse de carburant à emporter. Partant de ce principe, on pourra décider d’étudier quel propulseur est optimal pour quelle masse de fuel à consommer, que nous nommerons « DeltaM ». [4]

Finalement, il ne nous reste plus qu’à tracer la courbe de l’expression énergétique en fonction de ce DeltaM, pour chacun des propulseurs, non ?! Cette expression énergétique, on en parle fréquemment, c’est le DeltaV, exprimée en mètre par seconde. C’est cette capacité d’un système, dans l’espace, à développer une « quantité de mouvement », une variation de vitesse, cette vitesse étant caractéristique de la trajectoire orbitale d’un solide autour d’un astre.

En voici l’application concrète dans KSP : la carte des DeltaV, rendant compte de la quantité d’énergie nécessaire à chaque trajet.

DV map.png

On y lit notamment qu’il faut livrer 4550 m/s à un corps pour se placer en orbite basse de Kerbin (80 km d’altitude) ou encore qu’il faut compter 4550 + 950 + 110 (de DeltaV) pour arriver aux portes de Duna.
En voici la formule :

DV equation.png

En faisant apparaître dans l’équation DeltaM = Masse de carburant = Mtot – Mdry, on peut enfin tracer DeltaV = f(DeltaM), et cela pour chaque type de propulseur. Attention de ne pas oublier la masse du propulseur dans le décompte de Mtot, car c’est cela qui fera pencher la balance de la pertinence pour tel ou tel type de technologie ! Cela nous permet d’aboutir au graphique suivant :

Graph moteur 1.png

Des résultats, enfin ! Nos efforts n’ont pas été vains, les courbes parlent d’elles-mêmes. Mais détaillons-les ensemble, pour bien interpréter ce graphique avec en ordonnée le DeltaV, qui est obtenu à partir du DeltaM, en abscisse. Plus le DeltaV est important, plus votre ensemble pourra aller loin, ce graphique exprime donc notre problématique de départ : quel propulseur permet d’être le plus efficace, selon la masse à déplacer. On peut déduire à la lecture plusieurs éléments :

Le LV-N, c’est-à-dire le Nuke, ne devient véritablement plus intéressant que les autres solutions qu’à partir d’une masse de carburant à consommer d’environ 4000kg. C’est relativement bas ! Sa masse n’est donc pas un si grand défaut, son ISP permet de compenser rapidement, et il s’avérera effectivement être le bon choix pour beaucoup de modules, même relativement contenus.

Petite star de la 0.22, ce propulseur rockomax 48-7S s’est rapidement invité dans la conception des Landers pour lesquels la masse est un critère prédominant, mais il constitue aussi un très bon propulseur interplanétaire, en s’illustrant comme meilleur choix lorsque le DeltaM se situe entre 1000 et 4000kg. De quoi déplacer efficacement quelques satellites bien équipés !

En revanche, en deçà de 1000kg de DeltaM, et contre toute attente, c’est le LV-1 qui tire son épingle du jeu. Il s’agit du plus petit des propulseurs, très peu puissant (1.5 kN) et à l’ISP peu avantageuse (290), mais sa masse pratiquement insignifiante lui permet d’apparaitre dans le top des propulseurs pour tout petit module à déplacer. Autant le dire tout de suite, ce genre de chargement est particulièrement rare en interplanétaire, mais conviendra à certaines sondes.

Au-delà, le Nuke garde naturellement la tête haute, et l’écart se creuse de plus en plus, ne laissant aucune chance aux autres systèmes de propulsion. On notera toutefois que le LV-909 fera valoir ses 390 d’ISP à partir de 10000kg de carburant consommé, en devançant le 48-7S et en prenant la seconde place des meilleurs choix.

Il importe maintenant de préciser un point capital : toutes ces valeurs et ces conclusions ne tiennent compte que d’un seul propulseur par catégorie. Pour les plus impatients qui ne souhaiteraient donc pas attendre 10 minutes d’injection, le choix de placer 2 Nuke va très logiquement décaler ce graphique, en retardant l’intérêt de ce type de propulsion ! En les multipliant, la masse devient réellement considérable, et les nuke ne deviennent intéressants que sur de grosses structures type Croiseur. C’est pourquoi on conseille toujours d’en limiter le nombre, un seul propulseur étant l’idéal.

Mentionnons également que la technologie Ionique n’entre pas dans l’étude qui précède : elle devancerait de très loin toutes les autres technologies, avec un ISP formidable et une masse tellement basse qu’elle en devient négligeable. Cela déformerait le graphique sur sa composante verticale, et ne représenterait aucun intérêt du fait de la puissance rédhibitoire de ce procédé qui le limite au plus petites sondes. En outre, il nécessite un apport électrique conséquent qui implique une présence de sources électriques accrue, sans parler de l’absence de grands réservoirs qui impliquent la multiplication sans fin des petites unités à disposition. Dans une certaine mesure, cela permet également de nuancer les résultats du LV-1 : pour un DeltaM de 800kg par exemple, il arrive en tête de graphique mais ne représente pourtant pas la solution la plus légitime. Sa faible puissance risque d’induire des burns très longs et peu passionnants, et pour quelques m/s sacrifiés sur le bilan énergétique DeltaV, on lui préfèrera un 48-7S qui a le bon gout d’être presque 20 fois plus puissant pour des manœuvres sensiblement plus courtes !

Nous comprenons par là qu’il manque un critère, celui d’une puissance minimale. En astronautique, on préfère travailler avec le « Thrust to Weight Ratio » (TWR) qui permet d’évaluer le potentiel d'accélération d’un système, en comparant donc sa puissance brute avec sa masse. Plus le TWR est élevé, plus les manœuvres seront courtes. Cela permet immédiatement de casser l’intérêt du Ionique et d’en modérer le score, car imposer un TWR minimal reviendrait à multiplier les propulseurs ioniques mais également l’équipement électrique nécessaire, le tout résultant en une augmentation de sa masse et du nombre de parts, qui en viennent à limiter sa pertinence aux plus petits ensembles.

2ème étude : Introduction du paramètre "patience" dans l'équation, via le TWR

Encore une fois, il conviendrait de tracer ce phénomène pour en retirer des valeurs quantitatives précises. On pourra commencer par imaginer le produit du DeltaV par le TWR de chaque technologie de propulsion, afin de faire participer ce fameux TWR, et de pondérer le calcul de DeltaV :

Graph moteur 2.png

En abscisse, des « paliers » de DeltaM pour éviter de voir procéder sur un graphique 3D avec deux plages d’entrées continues. Ils évoluent ainsi de 0 à 10 tonnes, c’est-à-dire l’intervalle précédemment étudié et qui avait montré que c’est dans ces tranches de valeurs que s’établissent les optimisations. On remarque ci-dessus un classement tout autre, qui fait la part belle aux propulseurs très puissants. Ainsi, le score du Mansail et du Skipper explosent, avec un TWR largement capable de compenser la perte en DeltaV induite par leur masse excessive et leur ISP imparfaite. La conclusion quant à leur pertinence en interplanétaire n’est donc pas à trouver via ce graphique, qui mériterait de voir un coefficient réducteur attribué au paramètre « TWR ». En revanche, cela permet immédiatement de voir que la technologie du Ionique ou encore celle du LV-1 sont parfaitement en retrait et ne décollent jamais, avec une puissance tellement moindre que leur attributs en terme de masse et d’ISP n’arrivent pas à rattraper. C’est donc une étude intermédiaire qui permet de visualiser l’impact de la puissance des propulseurs, et d’en déduire que certaines solutions très efficace ne méritent pas d’apparaitre sur certaines structures, sous peine de passer plusieurs dizaines de minutes à effectuer une manœuvre.

D’une autre manière, on pourrait visualiser le DeltaV résultant d’une augmentation de propulseurs. Cela va de soi, plus le nombre est important pour un type de propulseur donné, plus la dépense énergétique liée à l’accumulation de « masse propulsive » est importante : c’est autant de litre en plus simplement dédié à déplacer les propulseurs, et non la charge utile ! En revanche, il serait intéressant de visualiser le comportement de ce DetlaV pour plusieurs technologies de propulsion, notamment les deux apparaissant en tête du premier graphique :

Graph moteur 3.png

Ce graphique se base sur le respect d’un TWR = 1 : c’est-à-dire que la masse de carburant est augmentée en conséquence du nombre de propulseurs et de leurs caractéristiques, pour respecter une accélération fixe. Le Mansail est introduit comme point de comparaison, et pour montrer que son utilité est très discutable en interplanétaire, afin de relativiser le résultat précédent. Cela implique par exemple qu’un seul Mansail aura bien davantage de carburant à pousser (et donc également à consommer) qu’un seul Nuke, pour respecter ce TWR. Et pourtant, nous constatons que cet apport significativement plus important de fuel finit par s’effacer face à une ISP loin d’être optimale.

On note ainsi qu’à TWR égal, les Nukes deviennent plus intéressant que le Mansail à partir de 4 propulseurs. Sous-entendu, il vaut mieux multiplier les nukes et tirer parti de leur ISP, quitte à accumuler une masse de propulseur supérieure à un unique Mansail : ils valorisent bien mieux le carburant qu’ils poussent et consomment. [5]

3ème Etude : Bilan synthétique et présentation d'un modèle de calcul

La pénibilité est donc à prendre en compte, mais comment l’intégrer de manière scientifique à notre problématique ? Il faut désormais tendre vers un objectif synthétique formulé de la manière suivante :

[quote]Que dois-je mettre comme propulseurs et en quelle quantité, afin de déplacer de manière optimale cet ensemble, en imposant un TWR minimal de 0.5 ?[/quote]

On retrouve dans ce cas toutes les notions nécessaires à l’évaluation du meilleur mode de propulsion, avec deux paramètres supplémentaires :

  • Celui du temps d’exécution, via l’établissement d’un TWR minimal. Une valeur de 0.5 par exemple, garantie des manœuvres à la portée des plus impatients, tout en préservant l’efficacité énergétique de l’ensemble.
  • Le nombre de propulseur est en accord direct avec le TWR minimal : il s’agira, pour chaque DeltaM de carburant, d’estimer la quantité de propulseurs à mettre en place pour atteindre cette exigence d’un TWR de 0.5. Cela va directement impacter le premier graphique, avec des intersections supplémentaires et un combat serré sur une plage de DeltaM bien plus longue !

Pour clarifier l’étude, reprenons ainsi les différents paramètres en présence :

  • Le DeltaV, information de sortie, qui nous permet d’évaluer l’efficacité énergétique de telle ou telle configuration.
  • Le TWR, paramètre d’entrée fixé à 0.5, invariable.
  • Le DeltaM, paramètre d’entrée principal, caractérisé par la masse de carburant à consommer.
  • La masse totale, qui sert au calcul du TWR. En sens inverse dans notre cas, sachant le TWR cible et cette masse, il va s’agir de déterminer le nombre de propulseurs nécessaire.

Il faut donc reprendre l’idée générale du premier graphique, affichant le DeltaV obtenu en fonction du DeltaM de carburant consommé, en tenant cette fois compte du nombre de propulseurs non plus fixé à 1 mais variable autant que nécessaire, pour maintenir un TWR minimal. De la même manière, pour éviter d’avoir à lire un graphique 3D, ce nombre de propulseurs sera établi en tant que liste discrète de valeurs. Cela se fait également au bénéfice de la cohérence car il est difficile de placer 1.28 Nukes ! Trève de blabla, découvrons ce fameux graphe synthétique de l’ensemble de l’étude :

Graph moteur 4.png

La procédure étant bien plus complexe que les précédentes et avec davantage de paramètres dont certains sont subjectifs (TWR minimal confortable, charge utile), il n’était pas question de réaliser un seul set de données, non manipulables, et dont il faudrait reprendre tout le déroulement dans le cas d’une simple modification. Le calcul est donc réalisé sous la forme d’un script que nous partagerons en fin d’article, avec une interface utilisateur permettant à la volée de modifier de nombreux paramètres, y compris celle fondamentale de la charge utile. Découvrons comment fonctionne ce graphique et quelles informations en tirer : une fois n’est pas coutume, il met à disposition le DeltaV en fonction du DeltaM, c’est-à-dire rappelons le, la masse de fuel disponible à consommer. Le TWR minimal va déterminer le nombre de propulseurs de chaque catégorie nécessaire au respect de ce critère de potentiel d'accélération, et on va retrouver une gestion de l’affichage par segments, définis par les valeurs discrètes du DeltaM.

On peut donc méthodiquement lire que :

  • Pour respecter un TWR de 0.5, avec une quantité de carburant de 14 tonnes et une charge utile de 1 tonne, il suffira d’un seul Mansail. De fait, le TWR est alors bien plus conséquent (>7), 0.5 n’étant que le minimum à respecter, et un Mansail n’étant évidemment pas subdivisable ! Dans ce cas, le DeltaV obtenu est d’environ 3000 m/s.
  • Pour la même quantité de fuel embarquée, le même TWR minimal, et la même charge utile, il faudra accumuler 2 LV-N, autrement appelés Nuke, pour un TWR effectif de 0.625, et un DeltaV atteint de 8000 m/s, soit plus du double.

Les informations complémentaires, telles qu’affichées sur le graphique, sont disponibles simplement en déplaçant la souris sur un segment. On pourra ainsi lire le nombre de propulseurs nécessaires, le DeltaV précis obtenu, ainsi qu’un rappel du DeltaM consommé. Les chutes visibles en dents de scie, correspondent à l’ajout « soudain » d’un propulseur pour tenir le TWR minimal, qui fait alors logiquement chuter le DeltaV en ajoutant de la masse non bénéfique sur le plan énergétique.

Dans l’état et avec les informations entrées, nous pouvons conclure les éléments suivants :

  • Le Nuke est en première position quelles que soient les valeurs de DeltaM considérées. En zoomant sur l’intervalle de DeltaM entre 0 et 1 tonne, on s’apercevrait probablement du fait qu’il en va différemment, avec quelques légers propulseurs plus appropriés, comme précédemment vu. Ce zoom est disponible dans la suite.
  • Le LV-909 et le Rockomax 48-7S tendent à se partager la seconde place pendant l’essentiel de la plage de DeltaM visualisée, mais finissent par plier face aux Aerospikes qui bénéficient d’une très bonne ISP dans le vide. Leur masse initialement rédhibitoire vient à être en accord avec le volume de fuel à déplacer, et la multiplication des autres solutions (et donc de leur masse) pour maintenir le TWR finit par leur être fatale au point de passer derrière. Le LV-909 et le 48-7S restent toutefois de très bonnes références.
  • Cette étude plus exhaustive est également l’occasion d’inclure des procédés marginaux comme le Ionique et le RCS qui montrent sans équivoque ne pas être adaptés à la plupart des voyages interplanétaires, du fait d’un TWR nécessitant une multiplication déraisonnée. Si vous êtes patient et descendez ce TWR, vous pourriez en revanche voir réapparaitre le Ionique en pleine fulgurance. Mais gare aux injections de plus d’une heure !

Et pour terminer, quelques captures d’écran du script dans le cas d’utilisation classiques ou plus exotiques :

Graph moteur 5.png

Le cas d’un croiseur embarquant jusqu’à 500t de fuel, avec une Charge utile de 50t, un TWR classique de 0.1 pour les joueurs suffisamment patients : Nuke Powa !

Graph moteur 6.png

L’écrasante domination du Ionique dans le cas d’une toute petite sonde dont la Charge Utile serait limitée à 500kg, et avec un TWR classique de 0.1. A noter que cela ne tient pas compte de l’augmentation du nombre de panneaux photovoltaïques, qui a leur tour augmentent la masse de l’ensemble et limitent le bénéfice de cette technologie. Mais la tendance est là ! On notera la performance du 48-7S qui tient la seconde place, jusqu’à 2.7t de carburant, à partir desquels le Nuke réaffirme sa position.

Graph moteur 7.png

Le cas d’un joueur très impatient fixant le TWR à 1 ! Le DeltaV s’en ressent, atteignant péniblement les 6000 m/s avec la solution Nuke, pour 200t de carburant embarqué. Pire encore, cela nécessiterait… 55 de ces propulseurs LV-N. En suivant avec le curseur, on pourra lire 72 rockomax 48-7S, 11 LV-T30 ou encore 4 Skipper. Pour ces derniers, le montant de DeltaV fourni s’établit à 5400 m/s… On n’est vraiment pas loin du score affiché par les 55 Nuke, et à choisir, les plus pressés pourront s’orienter dans cette direction, avec pour avantage de soulager le processeur et de garder un certaine esthétique ! Pas sûr qu’une cinquantaine de propulseurs nucléaires ne soient du meilleur goût ;)

Conclusion

On retiendra essentiellement de cette étude que si le nucléaire ne constitue pas le propulseur systématique en cas de voyage interplanétaire, sa présence s'impose très vite comme un véritable must, même pour les charges relativement légères. Il n'effacera toutefois pas la pertinence de quelques challengers plus modestes qui cachent bien leur jeu, notamment le Rockomax 48-7S qui saura équiper tout vos plus petits modules. Le ionique trouvera vos faveurs pour les sondes les plus contenues, à condition d'être patient, et on pourra éventuellement recommander le Skipper pour les joueurs les plus pressés, qui doivent convoyer quelques 200t à l'autre bout du système en un temps record.

Il est à noter, pour terminer, que les dernières parts et les éventuelles modifications de caractéristiques de la 0.23.5 n'entrent pas en ligne de compte ici. Cela n'aura globalement aucun impact sur l'établissement des propulseurs les plus intéressants en matière d'interplanétaire, excepté pour le Ionique qui voit son intérêt grandir, via l'augmentation de sa puissance de 0.5kN à 2kN. On peut donc parier sur un regain d'utilité concernant les sondes interplanétaires à venir ;)

Un énorme merci bien entendu à Exclessior et DrDam, pour les informations partagées et la fièvre de réfléchir à plusieurs sur une problématique plus alambiquée qu'il n'y paraissait au départ. Les graphiques et le script de DrDam sauront, j'en suis certain, apporter des réponses à ceux qui en cherchent !

Le lien du script

Notes

  1. Précision d'une manœuvre, suivant les échelles spatiales : les manœuvres interplanétaires n’ont pas besoin de puissance, et c’est ce qui rendent compatibles les pauvres 60kN d’un Nuke. En effet, si vous vous situez en orbite basse de Kerbin, assumons 100km de hauteur, vous faites une révolution en une trentaine de minutes. Dès lors, une manœuvre de 1000 m/s durant plus de 10 minutes n’est pas réellement viable ! Vous allez passer bien trop de temps à pousser loin du point de manœuvre, en amont et en aval, pour une précision globale franchement peu convaincante et une perte inévitable. Si cela ne vous parait pas convaincant, réfléchissez en utilisant les extrêmes : que donnerait une injection de 30 minutes autour de Kerbin ? Cela correspondrait ni plus ni moins qu’à un vaisseau poussant en avant, sur un tour complet, avec pour résultat prévisible une simple orbite agrandie. Pas vraiment efficace, par rapport à notre souhait de partir en interplanétaire. En revanche, autour de Kerbol, chaque révolution représente des centaines de journées, autant dire que 10 minutes ne représentent rien et peuvent être considérées comme ponctuelles.
  2. Vulgarisation : A l’image d’un petit bateau en plastique que l’on bouge du bout du pied, et de notre incapacité à déplacer un Ferry. En réalité, ce dernier finira par bouger, mais très lentement, et aura nécessité bien plus d’énergie pour se déplacer d’un mètre le long du quai, que le petit bateau en plastique sur la même distance.
  3. Vulgarisation : Pour reprendre l’analogie précédente : une énorme turbine, technologiquement avancée, capable de faire avancer un petit bateau en plastique avec une goutte de fuel, devra paradoxalement embarquer bien plus de fuel pour se déplacer elle-même, qu’une simple minuscule turbine à air comprimé, très légère, et au rendement pourtant médiocre. Le bilan est sans appel : on y gagne à favoriser le système léger. Si par contre on décide de renouveler l’expérience sur le Ferry, dans ce cas la pompe à air comprimé devra fonctionner des milliers d’heures pour faire bouger le bateau, avec un rendement peu intéressant, lorsque l’énorme turbine remplira le même rôle en bien moins de temps avec un bilan en sa faveur. Sous un autre angle : la masse de la turbine devient insignifiante au regard de celle de l’engin à déplacer et n’est plus un problème. Sa technologie devient pertinente car elle dispose de « temps » pour s’exprimer.
  4. Minute mathématique : En référence à la différence de masse Début – Fin qu’elle décrit, communément caractérisée comme « Delta » en mathématiques et en physiques. On retrouve cette appellation "Delta" pour caractériser un écart en physique, avec par exemple des "Delta de température".
  5. Complément d'information : En sus, cela permet d’apporter une autre conclusion en aparté de cette étude : tout système tend à rejoindre une sorte de valeur limite de DeltaV. Cette limite caractérise le fait que, rendu à 10000 tonnes de carburant, on pourrait imaginer détenir une réserve pratiquement infinie de carburant, suffisante pour réaliser plusieurs tours complet du système. Sauf que cela représente une masse considérable, et qu’il faut d’autant plus d’énergie pour déplacer un ensemble, que celui-ci n’est lourd. Ainsi, 1000 tonnes de carburant seront probablement nécessaires au déplacement des 9000 tonnes suivantes, ne servant donc pas à déplacer de la charge utile, mais… De l’énergie en devenir. En sens inverse, le moindre litre d’un tout petit appareil, se traduit en un DeltaV très important. Ce litre pousse en effet 50% de Charge utile, et 50% du reste de la sonde, parmi lesquels le reste du carburant, la masse des parois cylindrique, la masse du moteur… S’il fallait chercher la source mathématique de cette limite, elle se trouverait au niveau du rapport Mtot/Mdry de la formule associée au DeltaV.
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