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ElectronLibre
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Pays, Ville: Jiyuudenshirando
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 Posté le: 13 Fév 2008 14:48 Sujet du message: Expérience amusante: avions en papier contre navettes spatiales?
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| Citation: | Des avions en papier lancés dans l'espace
KASHIWA CITY, Japon (Reuters) - Un avion de papier entrant dans l'atmosphère à vive allure, cela ressemble à un doux rêve, mais des scientifiques japonais prévoient d'en lancer à partir de la Station spatiale internationale pour voir s'ils arrivent jusqu'à la surface de la Terre.suite |
Je suis bien curieux de savoir quel type d'applications pratiques les scientifiques vont nous concocter.
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"Chez un homme politique, les études c'est quatre ans de droit, puis toute une vie de travers."
(Coluche) |
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Amalrik
Ceinture Orange
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Posté le: 13 Fév 2008 15:10 Sujet du message:
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Ils veulent peut-être développer de nouvelles solutions matérielles à la pénétration dans l'atmosphère terrestre. Cela ouvrirait de nouvelles perspectives en matière de télécommunication avec notamment la récupération de matériel sur les satellites arrivés en fin de vie et retombant sur Terre. Cela pourrait être synonyme d'importantes économies dans ce domaine.
Cela dit, une fois ce problème d'atmosphère réglé, il faut aussi prévoir à amortir la chute ... Parce qu'un satellite en papier, je ne sais pas trop ce que ça va pouvoir donner comme pièces à réutiliser après une chute de plusieurs kilomètres ... |
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2eme Dan
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Posté le: 14 Fév 2008 13:10 Sujet du message:
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J'aime bien la poésie de cette idée 
Apparemment, ce sont des avions de papier conçus par la Japan Origami Airplane Association qui seront lancés depuis l'International Space Station, située à 400 km d'altitude. Ils devraient atteindre la vitesse de Mach 7, soit 7 fois la vitesse du son, c'est-à-dire 8 568 km/h si l'on considère que la vitesse du son est de 340 m/s.
Le but serait de relancer l'intérêt de la population japonaise pour leur programme spatial, en plus de faire de la recherche sur des engins spatiaux plus légers et donc moins sujets à l'échauffement de leur coque par friction sur la couche atmosphérique lors de leur réentrée dans l'atmosphère.
| The Australian a écrit: | The idea comes as Japan is desperately trying to generate interest in its conventional space program. Many Japanese have lost interest in the exploits of the nation’s Space Agency (JAXA) because of a string of embarrassing rocket launch failures.
Recent media reports have also cast doubt on the prospects of the GX rocket - a project that has encountered acrimonious wrangling over which government ministry should be in charge of which section of the fuselage. |
   
On peut se demander si ces avions voleront véritablement vu que, au moins au début de leur parcours, ils n'auront pas d'air pour leur fournir un appui, et qu'ils entreront peut-être dans l'atmosphère sous un angle inadéquat. On pense aussi qu'il y a 95% de chances qu'ils atterrissent dans l'eau, du coup on en lancerait une centaine, avec des messages inscrits dessus, version moderne du message dans une bouteille. |
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2eme Dan
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Posté le: 14 Fév 2008 17:42 Sujet du message:
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| lamentoc a écrit: | | Je suis loin d'être un spécialiste de l'espace, mais il me semble que, là où ces avions seront lancés, tout vole pour cause d'appesanteur; quant à leur entrée dans l'atmosphère vu leur vitesse, ils se transformeront très probablement en mini étoiles filantes, il y a donc 99.99% de chances pour qu'ils n'amerissent jamais. |
En fait, un avion de papier vole à la manière d'un planeur, en s'appuyant sur l'air, de la même manière qu'un nageur s'appuie sur l'eau. Donc pas d'air signifie pas de vol au sens où on l'entend habituellement.
Ensuite, une fois rentré dans l'atmosphère, l'avion peut partir en vrille ou en piqué sans avoir cette belle trajectoire d'un avion de papier bien lancé. C'est ce que je voulais dire quand j'émettais des doutes sur un "véritable" vol de ces avions-origami.
Quant à brûler, ces avions apparemment seraient faits d'un papier traité chimiquement qui leur permettrait de résister à des températures de l'ordre de 300° C, supérieures à celles qu'ils rencontreraient lors de leur vol (ou de leur chute, donc), selon le laboratoire japonais cités dans les articles en référence.
J'aimerai bien que ça se concrétise et que ce soit filmé, je suis sûr que ça donnerait de très belles images |
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2eme Dan
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Posté le: 15 Fév 2008 01:27 Sujet du message:
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| lamentoc a écrit: | | Le problème est que là où se trouve l'iss il n'y a pas d'air, pas de pesanteur |
Hmm...l'attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur l'avion de papier n'est, elle, pas nulle, et ne dépend pas de la présence d'air. Elle est donnée par la formule suivante :
F = G*(Mm)/(r*r)
où G est la constante gravitationnelle universelle, M est la masse de la terre en kg, m la masse de l'avion en kg et r la distance de l'avion au centre de la Terre en mètres.
Prenant G = 6.67*10^(-11) S.I.; M = 6*10^(24) kg ; m = 0.020 kg et r = 6800 km (i.e. rayon de la Terre + altitude), on trouve (environ) :
F = 0.173 Newtons
L'attraction gravitationnelle provoquera donc initialement une accélération de l'avion vers la Terre de l'ordre de 8.65 m/s^2, telle que donnée par la formule a = F/m.
En admettant que l'avion soit lâché sans vitesse initiale relativement à l'ISS et que son accélération vers la Terre soit constante (en fait elle augmente jusqu'à ce que les forces de friction de l'atmosphère ne le ralentissent), après 10 secondes il s'approcherait de la Terre à la vitesse de 86.5 m/s, soit 311.4 km/h.
Pour peu que l'avion soit en fait lancé initialement en direction de la Terre, cette force sera donc suffisante pour l'attirer jusque dans l'atmosphère, et il n'a donc pas besoin de moyens de propulsion
Bien sûr, les calculs ci-dessus supposent que toutes les autres forces sont négligeables devant la force d'attraction gravitationnelle de la Terre, ce qui est confirmé par les calculs. On peut ainsi négliger la force d'attraction gravitationnelle de l'ISS si l'on considère, pour fixer les idées, que l'ISS a une masse de 100 tonnes et que l'avion est lâché à un mètre de distance de la station spatiale.
Compte-tenu du vecteur vitesse initial de l'avion par rapport à la Terre (qui est la somme du vecteur vitesse de l'avion par rapport à l'ISS et du vecteur vitesse de l'ISS par rapport à la Terre), l'avion suivrait une spirale descendant vers la Terre. |
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2eme Dan
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Posté le: 15 Fév 2008 18:45 Sujet du message:
Note du Post : 4 Nombre d'avis : 1 |
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| lamentoc a écrit: | | l'Iss exercera sa propre force sur l'avion |
Je ne l'ai pas oublié, puisque je le mentionne dans mon message précédent, avec même des éléments permettant de mener le calcul et de comparer 
Allez, lançons-nous ensemble dans cette comparaison concrète (car quantitative).
 Premièrement, faisons le calcul de l'attraction F' exercée par l'ISS (masse M = 232 693 kg) sur l'avion de papier (masse m = 0,030 kg), en supposant qu'il soit lancé à un mètre de distance de la station (r = 1 m, donc).
On obtient F' = 4, 66*10^(-7) Newtons.
Deuxièmement, en reprenant les calculs de mon message précédent mais avec une masse de l'avion égale à 30 g au lieu des 20 g que j'avais considérés, on trouve que l'attraction F de la Terre sur l'avion est:
F = 0,26 Newtons
Calculons enfin le rapport des deux forces:
F/F' = 557 940
Conclusion: cela signifie qu'avec les hypothèses susdites, la force d'attraction de la Terre sur l'avion est 557 940 fois plus grande que l'attraction de l'ISS sur l'avion, ce qui prouve qu'on est bien en droit de négliger l'influence de l'ISS sur l'avion devant celle de la Terre 
D'autres corps célestes (en fait, théoriquement, tous les corps célestes) exercent aussi une force d'attraction sur l'avion.
La démonstration, par exemple, que la force gravitationnelle exercée par le Soleil sur l'avion est négligeable devant celle de la Terre est laissée, à titre d'exercice, au lecteur 
Quant au problème d'inertie, il est aussi, me semble-t-il, traité dans mon message précédent, puisque c'est cela qui explique que même si on lance l'avion en ligne droite vers le centre de la Terre depuis l'ISS, l'avion ne suivra pas une trajectoire rectiligne mais une spirale qui s'enroule autour de la Terre et dont l'extrémité (théorique) se trouve au centre de la planète.
C'est ce qui explique que l'avion mettra plusieurs mois à atterrir ou amerrir. |
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2eme Dan
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Posté le: 16 Fév 2008 19:52 Sujet du message:
Note du Post : 4.5 Nombre d'avis : 2 |
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| lamentoc a écrit: | | Belle démonstration |
Merci
Par contre, selon Wikipedia, l'ISS a grossi depuis mon message précédent ! Mais les ordres de grandeurs sont toujours les mêmes.
| lamentoc a écrit: |
Par contre le hic majeur restera la rentrée dans l'atmosphère parce que la vitesse de notre avion de papier sera non pas de mach7 mais proche de mach 20 soit environ 25000km/h. |
En fait, non : sa vitesse serait bien de l'ordre de mach 7, et c'est là tout l'intérêt de l'expérience japonaise
L'explication en tient à deux facteurs:
En guise de préliminaire, il faut savoir qu'un objet en chute libre dans l'atmosphère finira par atteindre une vitesse limite constante au moment où les forces d'attraction terrestre et de résistance de l'air s'équilibrent. A ce moment-là, l'accélération devient nulle, et par conséquent, la vitesse devient constante. Cette vitesse limite est d'autant plus petite que l'objet est petit/léger (voir l'article "Drag" , paragraphe "Velocity of falling objects" de Wikipedia).
Comme la vitesse est moindre, l'échauffement par friction est moindre aussi.
Encore plus important, l'échauffement par compression de l'air par l'objet en chute libre est lui aussi moindre : en effet, comprimer un gas (tel que ceux constituant l'atmosphère) l'échauffe, comme le montre l'usage d'une pompe à vélo, et cet échauffement par compression est fonction de la vitesse de l'objet (Voir article "Atmospheric Reentry" de Wikipedia, paragraphe "Shock layer gas physics").
C'est pour cela que l'équipe du professeur Shinji Suzuki de l'Université de Tokyo, qui mène les recherches sur cet avion de papier, estime que l'avion ne dépasserait pas Mach 7 à la réentrée dans l'atmosphère (contre Mach 20 pour la navette spatiale), et ne verrait pas sa température dépasser les 250° C, température à laquelle son traitement chimique lui permettrait amplement de résister :
| Citation: | | A large spacecraft such as the Space Shuttle can reach speeds of up to Mach 20 (over 15,200 mph) when it re-enters the Earth’s atmosphere, and friction with the air heats the outer surface to extreme temperatures. The much lighter origami aircraft, which the researchers claim will come down more slowly, is not expected to burn up on re-entry. (la suite) |
| Citation: | "The origami plane is very light and [would] receive sufficient drag force even at very high altitudes. Since the flight velocity quickly drops at 100 km [altitude], it is expected that aerodynamic heat effect is small," he [Shinji Suzuki]says. "Consequently, the origami plane [should] reach Earth's surface without burning up." (...)During last week's preliminary trials, Suzuki successfully proved a smaller prototype paper airplane's ability to withstand such heat: Using a University of Tokyo wind tunnel facility (pictured below), Suzuki exposed an 8-centimetre version of the plane to Mach 7 speeds for ten seconds (pictured above), with temperatures reaching between 200 and 300 degrees Celsius.
But Suzuki is not relying on physics alone.
He's lending nature a hand by treating the paper with a recently-discovered compound: "The paper is chemically processed (sprayed) to incorporate silicon in its structure, increasing heat and water resistance," he says.(le reste) |
On peut même voir l'essai en soufflerie (en anglais, "wind tunnel") là.
Tout cela se verra infirmer ou confirmer par l'expérience, mais...je suis prêt à tenir le pari
Je pense qu'utiliser un art traditionnel typiquement japonais tel que l'origami peut effectivement réveiller l'intérêt de la population pour leur programme spatial, mais si en plus, cela donne lieu dans le futur à une avancée majeure dans le domaine des technologies aérospatiales, la JAXA aura gagné son pari avec éclat. |
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2eme Dan
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Posté le: 16 Fév 2008 20:45 Sujet du message:
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| lamentoc a écrit: | | mais il ne ralentira pas. |
Alors il faut vite vite prévenir Shinji Suzuki et l'agence spatiale japonaise avant que l'irréparable ne soit commis !
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Ocelyn
Ceinture Orange
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Posté le: 16 Fév 2008 21:45 Sujet du message:
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Si on apprend aux information qu'un avion en papier propulsé à 25 000 km/h à détruit Tokyo Tower, faudra pas s'étonner... ^^
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Ocelyn |
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