Fusée À Fusion: Un pas de plus vers l'envoi d'humains sur Mars

Par Fouad Sabry

Qu'est-ce qu'une fusée à fusion

Le concept d'une fusée à fusion fait référence à une conception théorique d'une fusée qui serait propulsée par une propulsion à fusion. Une telle fusée serait capable d'offrir une accélération efficace et continue dans l'espace sans avoir à transporter une quantité importante de carburant. Le concept fait appel à une technologie de puissance de fusion qui dépasse les capacités des systèmes actuels, ainsi qu'à des fusées beaucoup plus grosses et plus sophistiquées.

Comment vous en bénéficierez

(I) Aperçus et validations sur les sujets suivants :

Chapitre 1 : Fusée à fusion

Chapitre 2 : Voyage interstellaire

Chapitre 3 : Interplanétaire vol spatial

Chapitre 4 : Propulsion d'un engin spatial

Chapitre 5 : Fusée thermique nucléaire

Chapitre 6 : Réacteur à fission gazeuse

Chapitre 7 : Nucléaire fusée à eau salée

Chapitre 8 : Le statoréacteur Bussard

Chapitre 9 : Fusée à antimatière

Chapitre 10 : Propulsion nucléaire pulsée

Chapitre 11 : Propulsion nucléaire pulsée catalysée par l'antimatière

Chapitre 12 : Robert W. Bussard

Chapitre 13 : Projet Orion (propulsion nucléaire)

Chapitre 14 : Propulsion nucléaire

Chapitre 15 : Projet Daedalus

Chapitre 16 : Projet Longshot

Chapitre 17 : Sonde interstellaire

Chapitre 18 : Propulsion électrique du vaisseau spatial

Chapitre 19 : Projet Valkyrie

Chapitre 20 : Fusée à réacteur à noyau de gaz

Chapitre 21 : Direct Fusion Drive

(II) Répondre au public top questions sur les fusées à fusion.

(III) Exemples du monde réel pour l'utilisation des fusées à fusion dans de nombreux domaines.

(IV) 17 appendices pour expliquer brièvement 266 technologies émergentes dans chacun l'industrie pour avoir une compréhension complète à 360 degrés des technologies des fusées à fusion.

À qui ce livre est destiné

Professionnels, étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, passionnés, amateurs , et ceux qui veulent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type de fusée à fusion.

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 29 oct. 2022

Aperçu du livre

Copyright

Fusion Rocket Copyright © 2022 par Fouad Sabry. Tous droits réservés.

Tous droits réservés. Aucune partie de ce livre ne peut être reproduite sous quelque forme ou par quelque moyen électronique ou mécanique, y compris les systèmes de stockage et de récupération de l’information, sans l’autorisation écrite de l’auteur. La seule exception est faite par un examinateur, qui peut citer de courts extraits dans une critique.

Couverture dessinée par Fouad Sabry.

Ce livre est une œuvre de fiction. Les noms, les personnages, les lieux et les incidents sont soit des produits de l’imagination de l’auteur, soit utilisés de manière fictive. Toute ressemblance avec des personnes réelles, vivantes ou mortes, des événements ou des lieux est entièrement fortuite.

Bonus

Vous pouvez envoyer un e-mail à [e-mail] avec pour objet « Fusion Rocket: A step closer to send humans to Mars », et vous recevrez un e-mail contenant les premiers chapitres de ce livre.

Fouad Sabry

Visitez le site Web de 1BK à l’adresse

www.1BKOfficial.org

Préface

Pourquoi ai-je écrit ce livre ?

L’histoire de l’écriture de ce livre a commencé en 1989, alors que j’étais étudiant à l’école secondaire des étudiants avancés.

C’est remarquablement comme les écoles STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), qui sont maintenant disponibles dans de nombreux pays avancés.

STEM est un programme basé sur l’idée d’éduquer les étudiants dans quatre disciplines spécifiques - science, technologie, ingénierie et mathématiques - dans une approche interdisciplinaire et appliquée. Ce terme est généralement utilisé pour désigner une politique éducative ou un choix de programme dans les écoles. Elle a des répercussions sur le perfectionnement de la main-d’œuvre, les préoccupations en matière de sécurité nationale et la politique d’immigration.

Il y avait un cours hebdomadaire dans la bibliothèque, où chaque élève est libre de choisir n’importe quel livre et de lire pendant 1 heure. L’objectif de la classe est d’encourager les élèves à lire des matières autres que le programme éducatif.

Dans la bibliothèque, alors que je regardais les livres sur les étagères, j’ai remarqué d’énormes livres, totalisant 5 000 pages en 5 parties. Le nom du livre est « L’Encyclopédie de la technologie », qui décrit tout ce qui nous entoure, duzéro absolu aux semi-conducteurs, presque toutes les technologies, à cette époque, ont été expliquées avec des illustrations colorées et des mots simples. J’ai commencé à lire l’encyclopédie, et bien sûr, je n’ai pas pu la terminer dans le cours hebdomadaire de 1 heure.

J’ai donc convaincu mon père d’acheter l’encyclopédie. Mon père m’a acheté tous les outils technologiques au début de ma vie, le premier ordinateur et la première encyclopédie technologique, et les deux ont un grand impact sur moi et ma carrière.

J’ai terminé toute l’encyclopédie pendant les mêmes vacances d’été de cette année, puis j’ai commencé à voir comment l’univers fonctionne et comment appliquer ces connaissances aux problèmes quotidiens.

Ma passion pour la technologie a commencé il y a plus de 30 ans et le voyage continue.

Ce livre fait partie de « L’Encyclopédie des technologies émergentes » qui est ma tentative de donner aux lecteurs la même expérience étonnante que j’ai eue quand j’étais au lycée, mais au lieu des technologies du 20ème siècle, je suis plus intéressé par les technologies émergentes du 21ème siècle, les applications et les solutions industrielles.

« L’Encyclopédie des technologies émergentes » sera composée de 365 livres, chaque livre sera axé sur une seule technologie émergente. Vous pouvez lire la liste des technologies émergentes et leur catégorisation par industrie dans la partie « Bientôt disponible », à la fin du livre.

365 livres pour donner aux lecteurs la possibilité d’accroître leurs connaissances sur une seule technologie émergente chaque jour au cours d’une période d’un an.

Introduction

Comment ai-je écrit ce livre ?

Dans chaque livre de « The Encyclopedia of Emerging Technologies », j’essaie d’obtenir des informations de recherche instantanées et brutes, directement de l’esprit des gens, en essayant de répondre à leurs questions sur la technologie émergente.

Il y a 3 milliards de recherches Google chaque jour, et 20% d’entre elles n’ont jamais été vues auparavant. Ils sont comme une ligne directe vers les pensées des gens.

Parfois, c’est 'Comment puis-je enlever le bourrage papier'. D’autres fois, ce sont les peurs déchirantes et les désirs secrets qu’ils n’oseraient jamais partager qu’avec Google.

Dans ma quête pour découvrir une mine d’or inexploitée d’idées de contenu sur « Fusion Rocket », j’utilise de nombreux outils pour écouter les données de saisie semi-automatique des moteurs de recherche comme Google, puis je lance rapidement chaque phrase et question utile, les gens posent autour du mot-clé « Fusion Rocket ».

C’est une mine d’or de perspicacité des gens, que je peux utiliser pour créer du contenu, des produits et des services frais et ultra-utiles. Les gens gentils, comme vous, veulent vraiment.

Les recherches de personnes sont l’ensemble de données le plus important jamais collecté sur la psyché humaine. Par conséquent, ce livre est un produit vivant, et constamment mis à jour par de plus en plus de réponses à de nouvelles questions sur « Fusion Rocket », posées par des gens, tout comme vous et moi, s’interrogeant sur cette nouvelle technologie émergente et aimeraient en savoir plus à ce sujet.

L’approche pour écrire ce livre est d’obtenir un niveau plus profond de compréhension de la façon dont les gens recherchent autour de « Fusion Rocket », révélant des questions et des requêtes auxquelles je ne penserais pas nécessairement de mémoire, et répondant à ces questions avec des mots super faciles et digestes, et de naviguer dans le livre d’une manière simple.

Donc, quand il s’agit d’écrire ce livre, j’ai veillé à ce qu’il soit aussi optimisé et ciblé que possible. Le but de ce livre est d’aider les gens à mieux comprendre et à développer leurs connaissances sur « Fusion Rocket ». J’essaie de répondre aux questions des gens aussi fidèlement que possible et de montrer beaucoup plus.

C’est une façon fantastique et belle d’explorer les questions et les problèmes que les gens ont et d’y répondre directement, et d’ajouter de la perspicacité, de la validation et de la créativité au contenu du livre – même des pitchs et des propositions. Le livre révèle des domaines de recherche riches, moins encombrés et parfois surprenants que je n’atteindrais pas autrement. Il ne fait aucun doute qu’il devrait accroître la connaissance de l’esprit des lecteurs potentiels, après avoir lu le livre en utilisant cette approche.

J’ai appliqué une approche unique pour rendre le contenu de ce livre toujours frais. Cette approche dépend de l’écoute de l’esprit des gens, en utilisant les outils d’écoute de recherche. Cette approche m’a aidé à :

Rencontrez les lecteurs exactement là où ils se trouvent, afin que je puisse créer un contenu pertinent qui touche une corde sensible et favorise une meilleure compréhension du sujet.

Gardez le doigt sur le pouls, afin que je puisse obtenir des mises à jour lorsque les gens parlent de cette technologie émergente de nouvelles façons, et surveiller les tendances au fil du temps.

Découvrez des trésors cachés de questions ont besoin de réponses sur la technologie émergente pour découvrir des informations inattendues et des niches cachées qui renforcent la pertinence du contenu et lui donnent un avantage gagnant.

Les éléments constitutifs de la rédaction de ce livre sont les suivants :

(1) J’ai cessé de perdre du temps sur le contenu voulu par les lecteurs, j’ai rempli le contenu du livre avec ce dont les gens ont besoin et j’ai dit au revoir aux idées de contenu sans fin basées sur des spéculations.

(2) J’ai pris des décisions solides, et pris moins de risques, pour être aux premières loges de ce que les gens veulent lire et savoir – en temps réel – et utiliser les données de recherche pour prendre des décisions audacieuses, sur les sujets à inclure et les sujets à exclure.

(3) J’ai rationalisé ma production de contenu pour identifier les idées de contenu sans avoir à passer manuellement au crible les opinions individuelles pour gagner des jours et même des semaines de temps.

C’est merveilleux d’aider les gens à accroître leurs connaissances d’une manière simple en répondant simplement à leurs questions.

Je pense que l’approche de l’écriture de ce livre est unique car elle rassemble et suit les questions importantes posées par les lecteurs sur les moteurs de recherche.

Remerciements

Écrire un livre est plus difficile que je ne le pensais et plus gratifiant que je n’aurais jamais pu l’imaginer. Rien de tout cela n’aurait été possible sans le travail accompli par des chercheurs prestigieux, et je tiens à souligner leurs efforts pour accroître les connaissances du public sur cette technologie émergente.

Dédicace

Pour les éclairés, ceux qui voient les choses différemment et veulent que le monde soit meilleur, ils n’aiment pas le statu quo ou l’État existant. Vous pouvez trop être en désaccord avec eux, et vous pouvez discuter encore plus avec eux, mais vous ne pouvez pas les ignorer, et vous ne pouvez pas les sous-estimer, parce qu’ils changent toujours les choses ... Ils poussent la race humaine en avant, et tandis que certains peuvent les voir comme des fous ou des amateurs, d’autres voient du génie et des innovateurs, parce que ceux qui sont assez éclairés pour penser qu’ils peuvent changer le monde, sont ceux qui le font, et conduisent les gens à l’illumination.

Épigraphe

Le concept de fusée à fusion fait référence à une conception théorique d’une fusée qui serait alimentée par propulsion par fusion. Une telle fusée serait capable d’offrir une accélération efficace et continue dans l’espace sans avoir besoin de transporter une quantité importante de carburant. Le concept nécessite une technologie d’énergie de fusion qui dépasse les capacités des systèmes actuels, ainsi que des fusées beaucoup plus grandes et plus sophistiquées.

Table des matières

Copyright

Bonus

Préface

Introduction

Remerciements

Dédicace

Épigraphe

Table des matières

Chapitre 1 : Fusée à fusion

Chapitre 2 : Voyage interstellaire

Chapitre 3 : Vols spatiaux interplanétaires

Chapitre 4 : Propulsion des engins spatiaux

Chapitre 5 : Fusée thermique nucléaire

Chapitre 6 : Réacteur à fission gazeuse

Chapitre 7 : Fusée nucléaire à eau salée

Chapitre 8 : Ramtoréacteur Bussard

Chapitre 9 : Fusée d’antimatière

Chapitre 10 : Propulsion nucléaire par impulsions

Chapitre 11 : Propulsion nucléaire par impulsions catalysées par l’antimatière

Chapitre 12 : Robert W. Bussard

Chapitre 13 : Projet Orion (propulsion nucléaire)

Chapitre 14 : Propulsion nucléaire

Chapitre 15 : Projet Dédale

Chapitre 16 : Projet Longshot

Chapitre 17 : Sonde interstellaire

Chapitre 18 : Propulsion électrique des engins spatiaux

Chapitre 19 : Projet Valkyrie

Chapitre 20 : Fusée du réacteur à cœur de gaz

Chapitre 21 : Direct Fusion Drive

Épilogue

À propos de l’auteur

À venir

Annexes : Technologies émergentes dans chaque industrie

Chapitre 1 : Fusée à fusion

Le concept de fusée à fusion fait référence à une conception théorique d’une fusée qui serait alimentée par propulsion par fusion. Une telle fusée serait capable d’offrir une accélération efficace et continue dans l’espace sans avoir besoin de transporter une quantité importante de carburant. Le concept nécessite une technologie d’énergie de fusion qui dépasse les capacités des systèmes actuels, ainsi que des fusées beaucoup plus grandes et plus sophistiquées.

La propulsion nucléaire par impulsions de fusion est une méthode qui peut être utilisée pour créer une propulsion utilisant l’énergie dérivée de la fusion nucléaire.

L’impulsion spécifique très élevée offerte par la fusion est le principal avantage de ce processus, tandis que la masse (vraisemblablement) énorme du réacteur est le principal inconvénient. Il est possible qu’une fusée à fusion produise moins de rayonnement qu’une fusée à fission, ce qui entraînera une réduction de la masse de blindage requise. L’utilisation de bombes à hydrogène, comme suggéré dans le projet Orion, est la méthode la plus fiable pour fabriquer une fusée à fusion; toutefois, un tel vaisseau spatial serait très grand et l’utilisation de telles armes est interdite en vertu du Traité d’interdiction partielle des essais nucléaires. Pour cette raison, l’utilisation de fusées alimentées par des bombes serait très probablement limitée aux confins de l’espace. Au lieu d’utiliser l’entraînement direct, une méthode alternative utilise l’utilisation de la propulsion électrique (telle que la propulsion ionique) en utilisant l’énergie électrique créée par fusion.

Les propulseurs ioniques et autres types de propulsion pour engins spatiaux sont très efficaces, mais leur fonctionnement nécessite l’utilisation de l’énergie électrique. La quantité de puissance qui peut être créée dans certaines circonstances est le facteur limitant dans la quantité de poussée qui peut être produite (par exemple, un pilote de masse). Un tel navire peut être propulsé par un générateur électrique alimenté par l’énergie de fusion. L’un des inconvénients est que les méthodes traditionnelles de production d’électricité nécessitent un puits d’énergie à basse température, ce qui est difficile (dans le sens où il est lourd) à mettre en œuvre dans un vaisseau spatial. Ce problème peut être partiellement résolu par la transformation directe de l’énergie cinétique contenue dans les produits de fusion en énergie électrique.

Les gaz d’échappement de la réaction de fusion pourraient être envoyés à l’arrière de la fusée pour créer une propulsion sans avoir besoin de la génération intermédiaire d’énergie. C’est une idée intrigante. Ce serait beaucoup plus simple à faire avec certains types de systèmes de confinement, tels que les miroirs magnétiques, qu’avec d’autres (par exemple, les tokamaks). De plus, il est plus attrayant pour l’utilisation de « combustibles avancés » (voir fusion aneutronique). Dans la propulsion à l’hélium-3, la fusion des atomes d’hélium-3 servirait de principale source d’énergie. Dans un réacteur, l’hélium-3, un isotope de l’hélium qui a deux protons et un neutron, pourrait être fusionné avec du deutérium pour produire des formes plus stables de l’élément. La libération d’énergie qui en résulte a le potentiel de forcer le propergol hors du hayon arrière de l’engin spatial. L’abondance d’hélium-3 sur la lune est la principale motivation derrière l’idée de l’utiliser comme carburant pour les engins spatiaux. Selon les estimations faites par les scientifiques, il y a environ un million de tonnes d’hélium-3 qui est accessible sur la lune. Seulement 20% de la puissance générée par la réaction D-T pourrait être utilisée de cette manière; Les 80% restants de la puissance sont libérés sous forme de neutrons, qui ne peuvent pas être dirigés par des champs magnétiques ou des parois solides et seraient donc difficiles à diriger vers la propulsion. La désintégration bêta du tritium, qui peut lui-même être créé à partir de deutérium, de lithium ou de bore, est le processus qui conduit à la formation d’hélium-3.

Même si une réaction de fusion capable de se maintenir ne peut pas être construite, il est toujours concevable d’utiliser la fusion pour améliorer les performances d’un autre système de propulsion, tel qu’un moteur VASIMR. Cela pourrait être fait même dans le cas où la fusion auto-entretenue ne peut pas être développée.

Le plasma doit être contenu pour qu’il y ait un processus de fusion soutenu. Le tokamak, qui est une sorte de fusion par confinement magnétique, est la configuration de la fusion terrestre qui a reçu la plus grande attention de la recherche. Étant donné que les tokamaks, tels qu’ils sont construits actuellement, ont un poids très élevé, le rapport poussée/poids semble insatisfaisant. La conception spéculative du véhicule « Discovery II » a été conçue par le Glenn Research Center de la NASA, et l’une de ses idées était d’utiliser un minuscule réacteur tore sphérique à rapport hauteur/largeur. « Discovery II » pourrait livrer une charge utile de 172 tonnes métriques à Jupiter en 118 jours (ou 212 jours à Saturne) en utilisant 861 tonnes métriques de propergol hydrogène, en plus de 11 tonnes métriques de combustible de fusion hélium-3-deutérium (D-He3). Jupiter pourrait être atteint en 118 jours, et Saturne pourrait être atteint en 212 jours. L’hydrogène est chauffé par les débris du plasma de fusion, ce qui entraîne une augmentation de la poussée au détriment d’une diminution de la vitesse d’échappement (entre 348 et 463 kilomètres à l’heure) et, par conséquent, une augmentation de la masse du propergol.

La fusion par confinement inertiel (CIF ), l’alternative la plus importante au confinement magnétique, fait actuellement l’objet de recherches et de développements dans le cadre du projet Daedalus. Un faisceau d’électrons ou un laser serait utilisé pour allumer une minuscule pastille de combustible de fusion (d’un diamètre de quelques millimètres), qui subirait ensuite une fusion. Un champ magnétique est utilisé pour façonner la plaque de poussée, qui produit ensuite une poussée directe. En théorie, la réaction d’hélium-3-deutérium ou une réaction de fusion aneutronique pourrait être utilisée pour maximiser l’énergie dans les particules chargées tout en minimisant simultanément la quantité de rayonnement produite; Cependant, il est très discutable de savoir s’il serait techniquement possible ou non d’utiliser l’une ou l’autre de ces réactions. Le confinement inertiel a été utilisé à la fois dans les études de conception approfondies menées dans les années 1970 pour l’entraînement Orion ainsi que pour le projet Daedalus. Dans les années 1980, des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory et de la NASA ont travaillé sur un concept de « véhicule pour les applications de transport interplanétaire » alimenté par ICF (VISTA). Le vaisseau spatial conique VISTA a la capacité de transférer une cargaison allant jusqu’à 100 tonnes en orbite martienne, puis de revenir sur Terre en 130 jours. Alternativement, il peut livrer la même charge utile à l’orbite de Jupiter, puis revenir sur Terre en 403 jours. Afin d’alimenter la réaction de fusion, 41 tonnes de deutérium et de tritium, également connu sous le nom de combustible de fusion D-T, et 4 124 tonnes d’hydrogène propulseur sont nécessaires. La vitesse de l’échappement serait de 157 kilomètres par seconde.

La fusion de cibles magnétisées (MTF) est une approche relativement nouvelle qui combine les meilleures caractéristiques des approches de fusion par confinement magnétique (c’est-à-dire un bon confinement énergétique) et de la fusion par confinement inertiel (c’est-à-dire un chauffage par compression efficace et un confinement sans paroi du plasma de fusion). MTF est un acronyme pour « fusion de cibles magnétiques » et il est abrégé en « MTF ». Dans l’approche magnétique, le combustible de fusion est chauffé dans un plasma alors qu’il est confiné à faible densité par des champs magnétiques. D’autre part, dans l’approche de confinement inertiel, la fusion est initiée en pressant rapidement la cible afin d’augmenter significativement la densité du combustible, et par conséquent, la température. Au lieu d’utiliser des lasers puissants, MTF utilise des « pistolets à plasma », également connus sous le nom de méthodes d’accélération électromagnétique. Il en résulte de minuscules réacteurs à la fois bon marché et peu lourds. Par rapport aux conceptions « Discovery II » et « VISTA », cette conception serait beaucoup plus compacte et aurait un impact moindre sur l’environnement grâce à sa vitesse d’échappement nettement supérieure (700 kilomètres à l’heure).

Le confinement électrostatique inertiel, souvent connu sous le nom de CEI, est une autre idée importante pour le confinement des fusées à fusion. Des exemples de CEI comprennent le Farnsworth-Hirsch Fusor et la variante Polywell qui est développée par Energy-Matter Conversion Corporation (EMC2). L’Université de l’Illinois a élaboré un plan pour un « Fusion Ship II » d’une masse de 500 tonnes et capable de transporter une cargaison avec équipage de 100 000 kilogrammes vers Europe, la lune de Jupiter, en 210 jours. Des propulseurs de fusée ionique avec une vitesse d’échappement de 343 km/s sont utilisés à bord du Fusion Ship II, qui est alimenté par dix réacteurs de fusion D-He3 IEC. Pour un aller simple vers le système Jupiter qui prendrait un an, la proposition nécessiterait 300 tonnes de propergol argon.

La propulsion nucléaire