HYPOTHÈSES SUR LA PROPULSION FUTURE
DES ENGINS SPATIAUX : LA MAGNÉTOHYDRODYNAMIQUE

Par Benjamin LISAN [1] [2].

 

Dans une série d'articles, nous exposerons toutes les hypothèses scientifiques émises sur les types d'engins spatiaux qui pourraient voir le jour dans le futur. Dans la suite, nous appellerons ces engins par le sigle E.S.A. ou "engins spatiaux avancés".

 

1       LA MAGNÉTOHYDRODYNAMIQUE

 

La magnétohydrodynamique à pour but d'étudier l'écoulement d’un fluide parcouru par un courant électrique, dans un champ magnétique : Pour ne pas noyer le lecteur par des considérations mathématique (pour plus de détails, se rapporter à l'annexe scientifique), nous indiquerons seulement que par des champs magnétiques et des courants élevés dans un gaz (par exemple le gaz étant l'atmosphère), nous pouvons obtenir des forces appréciables dans les masses d'air, permettant de construire des appareils électriques brassant l'air, tout comme les hélicoptères. Suivant cette hypothèse MHD, trois modèles d'E.S.A. sont proposés, dont la source d'énergie est la fusion thermonucléaire.

 

1.1         Le modèle proposé par J.P. PETIT et Maurice VITON [3]

 

Ce modèle [10] possède un certain nombre d'électrodes conductrices positives ou négatives (comme pour une pile électrique) disposées sur la paroi isolante de l’E.S.A. L'air extérieur entourant l'E.S.A. est baigné par un champ magnétique intense. Voici les différentes formes de l’E.S.A., proposées par les deux précédents auteurs.

E.S.A. CYLINDRIQUE. FIG 1.

En stationnement au-dessus du sol, cet E.S.A. ne peut fonctionner qu'horizontalement ou légèrement oblique.

E.S.A. SPHERIQUE. FIG 2.

 

La polarité plus ou moins des électrodes pourrait tourner en séquence sur le pourtour de cet E.S.A.

 

E.S.A. DISCOIDAL  FIG 3.

 

Cet  E.S.A., pour des performances accrues, utilise un effet Hall (voir annexe scientifique).

Dans ce dernier cas de l’E.S.A. discoïdal une disposi­tion des bobines produisant les champs magnétiques a été imaginé pour augmenter le volume d'action des courants des champs sur l'air et pour éviter au pilote un échauffement important [4] pouvant entraîner sa mort. (voir fig. 4).

 

FIG 4.

 

Avec ces engins a été imaginé un générateur élec­trique tirant son énergie de la fusion nucléaire de l'hydrogène (voir annexe scientifique). Celui-ci est constitué par une chambre de boite cy­lindrique aplati sur ses deux faces, en forme de diabolo.

 

FIG 5.

La paroi intérieure de cette chambre est tapissée d'un certain nombre d'électrodes en alternance avec des miroirs.

Cette chambre est remplie d'un mélange de deuté­rium et tritium (hydrogène lourd et très lourd). En appliquant pendant un temps très court, un champ magnétique intense eu dispositif, on peut ima­giner _ par la création de l'onde de choc dans le gaz, qui s'ensuit, et puis par un effet laser résultant de 1'énergie accumulée dans le gaz et conditionnée par la présence de miroirs dans le dispositif _ la naissan­ce d'un plasma (voir annexe) ayant des conditions requises pour produire de 1'énergie. On pourrait aussi récolter des tensions de plusieurs millions de volts, aux bornes des électrodes.

Ce modèle, faisant intervenir des électrodes sur la surface de l'E.S.A., et un générateur d'énergie à confi­nement inertiel, pour l'E.S.A. discoïdal, reste pour l'instant l'hypothèse magnétohydrodynamique la plus formalisée de toutes celles déjà émises sur le fonctionnement des E.S.A. Les auteurs se sont d'ailleurs livrés à des expériences avec des maquettes pour vérifier leur prédiction théorique.

Le modèle suivant, le plus ancien sur le thème de la magnétohydrodynamique, est apparu dans une revue anglaise d "ufologie.

1.2         le modèle de R.H.B. Winder, licencié en Science, ingénieur A.M.1.

 

L'engin de R.H.B. Winder [15] est constitué d'une grande bobine en forme de spire appelée bobine de propulsion (Voir figure 6). Pour se propulser, l''E.S.A. produit, par des radiations nucléaires et élec­tromagnétiques, en dessous de lui, une zone d'air fortement ionisée (ce gaz très ionisé est d'ailleurs appelé plasma et a l'aspect d'une zone lumineuse immatérielle).

Pour la sustentation de l'engin, l'auteur fait appel au phénomène de compression du plasma lorsque celui-ci est soumis à un champ magnétique s'accrois­sant rapidement (pour plus de détails sur la com­pression magnétique d'un gaz ionisé, voir annexe scientifique).

L'air ionisé, expulsé loin en dessous de l'E.S.A., grâce à la compression magnétique, est remplacée par de l'air frais venant de l'extérieur de la zone ionisée, comblant le vide laissé par l'expulsion de celle-ci. Lorsque le champ de la bobine de propulsion diminue à nouveau l'air ionisée ne peut revenir en arrière, car s'étant entre temps neutralisé _ un plasma ne se maintenant pas car ayant tendance à rayonner son énergie _ et a déjà été remplacé par l'air exté­rieur. Et le cycle recommence, ainsi de suite : l'air s'ionisant sous 1'E.S.A., par l'effet des radiations, puis s'expulsant sous l'effet de l'augmentation du champ magnétique et remplacé par de l'air extérieur etc. ...

Il est à noter dans ce modèle (voir Fig. 6) qu'il n'y a pas d'air ionisé au dessus de l'engin. Le géné­rateur d'énergie de l'engin est constitue par 2 bobi­nes produisant un champ magnétique qui confine _ ou compresse _ un plasma d'hydrogène (Fig. 6). (on appel ce dispositif bouteille magnétique, voir fonctionnement de ce dispositif dans 1'annexe). Le dispositif théorique pour obtenir la fusion ther­monucléaire contrôlée [5] étant comme tout disposi­tif de fusion une importante source de radiations, ces dernières serviraient à ioniser l'air sous l'engin et on devrait s'en protéger à l'intérieur de la soucou­pe par d'importants blindages (Fig. 6). Pour aug­menter l'ionisation de l'air servant a la propulsion puis pour contrebalancer l'oscillation de l'E.S.A., due au décentrement par le champ terrestre du champ magnétique de propulsion, et pour incliner la machi­ne, seraient disposes de puissants lasers sur le pour­tour du disque. Un courant d'air de ventilation, di­rigé suivant les lignes du champ magnétique, refroi­dirait le blindage échauffé sous l'effet des radiations et permettrait par son ionisation propre, de contrô­ler la zone d'air ionisée sous l'engin. Enfin pour évi­ter la pénétration de ce courant d'air de refroidisse­ment dans l'enceinte contenant le plasma thermonu­cléaire source d'énergie _ ce dernier ne pouvant se maintenir qu'à basse pression et étant sensible à la contamination par des ions lourds _ un récipient matériel s'ajouterait au récipient magnétique en­fermant le plasma (voir annexe).

D'après 1'auteur les bobines, sont disposées, sur le dessin qui suit, de telle manière que, dans l'espace creux (habitacle), le champ magnétique soit mini­mum afin d'éviter de "cuire" les pilotes.

Pour éviter la distorsion de champ magnétique de l'enceinte du réacteur thermonucléaire, la bobine de propulsion devrait être très large et la bobine infé­rieure de confinement plus petit.

Le dernier modèle magnétohydrodynamique à être présenté ici, comporte une erreur théorique dans son mode de propulsion et plusieurs dans tes remarques annexes entourant les justifications du modèle. Toutefois à titre d'information et en raison d'une possible rectification, celui-ci sera présenté.

 

1.3         Le modèle d’Yvan Bozzonetti

 

Après un début de rectification, ce modèle peut être décrit [16]. Celui-ci est constitué par un grand solé­noïde (bobine) central produisant un puissant champ alternatif, puis par des petits solénoïdes disposés en rayon de bicyclette sur le pourtour de l'E.S.A. et par une bouteille magnétique au centre du grand solénoïde. Celui-ci a été représenté par le des­sin suivant  (Fig. 7) :

 

1.4         CONCLUSION DE CET ARTICLE SUR LA MHD

 

Les principaux avantages de ces modèles magné­tohydrodynamiques à bobine supraconductrices seraient :

 

- L'absence de bang supersonique (sauf dans le cas de l’engin de R.H.B. Winter qui ne possède pas d'ionisation sur le dessus de son modèle).

- l’absence, a priori, de frottement dans l’air environnant, en particulier au niveau des « bords d’attaques ».

 

Ce qui permettrait alors d’envisager des vitesses très élevés pour ces engins, dans l’atmosphère, bien plus élevées que la vitesse du son (valant 1224 km/h ou 340,29 m/s, dans l'air à 15°C).

 

A priori, cette étude montrerait que la propulsion MHD serait possible, dans l’atmosphère. Mais en fait, elle se heurte à plusieurs écueils très importants :

 

  1. Elle nécessite une source d’énergie électrique très importante et aussi une consommation énergétique énorme [6] (l'ionisation de l'air étant d’ailleurs une cause de perte importante d'énergie).
  2. Lorsque les températures électroniques et ioniques deviennent très dissociées, se produit « l’instabilité de Velikhov », un phénomène physique qui réduit dramatiquement le rendement énergétique de ce genre de propulseur MHD [7].
  3. Des émissions radars ou des effets électromagnéti­ques _ dont des courants de Foucault induits par les champs électromagnétiques (alternatifs) très intenses … _ (qui pourraient être éventuellement cause d’arrêts de moteurs, de pannes d'électricité, de télévision et de radio) et  surtout cause d’effets physiologiques très négatifs _ avec le risque de brûler de l’intérieur [8] les passagers des aérodynes MHD (à moins de trouver une géométrie adéquate permettant de réduire cet effet, dans certaines zones habitables de l’appareil).

 

Accessoirement, selon la source d’énergie utilisée _ si l’on utilise la fusion thermonucléaire comme source _, d’autres effets négatifs pourraient aussi se produire comme la production :

 

  1. de radioactivité (résultat de l’impact répété, à long terme, des neutrons sur les parois du dispositif à fusion),
  2. d’ozone _ gaz polluant, voire toxique, à un certain niveau de concentration [9].

 

M. Yvan Bozzonetti avance, sinon, que la teneur, en calcium ou magnésium, serait élevée sur les zones de passage d'un E.S.A., par rapport à la teneur habituelle sur le terrain, due à des semences pour ioniser l'air au décollage de l’E.S.A.

Celui-ci suggère qu'on pourrait inventer un dispositif dans la combinaison du pilote qui mesurerait et s'oppose­rait au champ magnétique extérieur, par la création d'un champ local.

Sinon, pour éviter les courants de Foucault, une autre solution, avancée par M. Bozzonetti, seraient  la segmentation de la coque de l’engin.

 

En supposant qu’elle soit la solution, pour les déplacements aériens du futur, la solution de propulsion MHD ne permet pas :

 

- Les voyages interstellaires _ l'E.S.A. MHD ayant besoin de l'air pour se sustenter.

 

- Des accélérations [10] continues très élevées.

 

Pour résoudre ce problème, M. Yvan Bozzonetti avance qu'il pourrait exister dans la combinaison du pilote un liquide très oxygéné [11], de même densité que le corps humain [12], qui pourrait lui permettre d'encaisser les accélérations (idée à vérifier).

M. Winder lui suppose que des êtres entraînés peuvent supporter des accélérations plus intenses, comme nos pilotes de chasse actuels.

 

En émettant l'hypothèse que l’emploi de la propulsion MHD soit possible dans le futur, on pourrait émettre, sinon, éventuellement, l’idée que plusieurs technologies MHD pourraient être utilisées, en concurrence, dans ces engins, comme cel­les déjà  exposées ici.

 

Tous ces problèmes, pour l’instant difficilement surmontables, font que l’éventualité de la propulsion MHD reste encore une vue de l’esprit (ou un jeu intellectuel).

 

Par contre, ce genre de recherches pourrait avoir une certaine utilité dans la recherche de la réduction du bang supersonique et du frottement de l’air contre les bords d’attaques des avions.

Celui-ci pourrait alors permettre la mise au point d’avions ou d’engin, volant à des vitesses bien plus élevées que la vitesse du son, permettant ainsi de réduire l’utilisation a) de matériaux hautement réfractaire (plaques, dalles ou briques de silicium, certaines céramiques résistantes à hautes températures (TiBaO3 …) …) ou b) de matériaux coûteux résistant aux hautes températures (comme le titane …).

Ce type de technologie MHD pourrait contribuer à  la réduction du poids et du coût de fabrication d’avions très nettement supersoniques.

­

FIGURE 6

 

FIGURE 7

 

2       ANNEXE SCIENTIFIQUE

 

2.1         QUELQUES RENSEIGNEMENTS SUR LA M.H.D.

 

Si l'on force un fluide entre 2 plaques conductrices, dans un champ magnétique B (voir Fig. 1), la différence de potentiel entre les deux plaque est : vitesse du fluide entre les 2 plaques (si l'écoulement est laminaire).

 

En supposant aucune densité de charge dans le gaz, la force volumique de freinage du fluide (force de Lorentz) est : , j densité de courant dans le fluide.

 

 

 

Le système est parfaitement réversible et en faisant circu­ler un courant dans le gaz, on peut obtenir un écoulement du fluide qui est le principe d'une tuyère MDH. On montre que, pour cette tuyère plane, le débit massique du fluide est donné par Qm = A.r. v      avec :

A : section de passage de la tuyère plane,

r : densité du fluide à l'abscisse x,

v : vitesse moyenne du fluide à l'abscisse x.

 

Pour calculer la puissance de cette tuyère, il faut tenir compte du caractère matriciel de la conductivité électrique s. En effet normalement dans un conducteur la loi d'ohm s'écrit :     avec :

s: conductivité électrique scalaire,

E : champ électrique.

(Effet Hall)

 

Mais en présence du champ magnéti­que, les trajectoires des électrons auront tendance à s'incur­ver sous forme d'arcs, qui ensuite sont limités par les colli­sions des électrons avec les atomes de gaz. Il en résultera une trajectoire moyenne possédant un certain angle q par rapport à la direction du champ magnétique. (voir Fig. 2).

 

On montre facilement que :   avec :

e : charge de l'électron,

me : masse de l'électron,

< ne > : fréquence de collision entre électron et particules lourdes (atome de gaz) qui est liée à la pression du gaz.

 

On montre ainsi que la conductivité s a la forme suivante :

Dans le repère :

 

avec ss donné par la formule approximative suivante :

      avec :

Qen : section efficace de collision électron atome neutre,

Qei : section efficaces de collision électron - élec­tron et électron-ions,

ne : densité volumique des électrons,

nn : densité volumique des atomes neutres,

ni : densité de charge ion lourd.

< ce > : vitesse des électrons.

 

La puissance volumique de propulsion est donnée par :

 

ce qui donne :

avec :

u : vitesse du fluide

Kx et Kz : facteurs de charge égaux à :

la puissance consommée par le dispositif sera :

    avec :

Tg : température des ions lourds.

Te : témpérature électronique.

 

Le flux d'énergie dans la tuyère sera : DH = Vs.ls    avec Vs tension appliquée au borne des électrodes, Is courant circulant dans les électrodes.

 

Comme la puissance diminue, quand l'effet Hall augmente, on est souvent conduit à construire des tuyères à électrodes segmentées.

 

Pour éviter les chutes de potentiel apparaissant au contact des électrodes, on peut réaliser des moteurs à induction, identiques au moteur asynchrone. Afin d'ioniser le gaz, pour diminuer sa résistivité, à température modérée, on injecte, dans le gaz, des semences qui s'ionisent vite : Césium (3,893 V), Sodium (5,138 V), Calcium (6,111 V), magnésium (7,644 V) etc.

 

Lorsque la tuyère sert de générateur de courant (et non de moteur aspirateur d'air), le fluide la traversant est souvent très chaud, devenant corrosif par l'adjonction de semences. II faut donc des électrodes conductrices résistantes et réfractaires en matériaux comme la zircone ou la chromite de Lanthane, semi-conducteurs …

 

2.2         FONCTIONNEMENT DU GÉNÉRATEUR DE FUSION THERMONUCLÉAIRE A CONFINEMENT INERTIEL DE J.P. PETIT et M. VITON.

 

Si on applique pendant une micro-seconde un champ magné­tique de 100 teslas et un courant dans le gaz d'environ 100 KA, il peut se créer une onde de choc à forme sphérique, prenant naissance à la paroi de la couronne sphérique.

 

L'onde se renforce au fur et à mesure qu'elle se rapproche du centre. Cette onde de choc implosive peut-être un bon moyen de créer une zone très chaude comprimée, pour créer la fusion thermonucléaire. Ce premier phénomène étant insuffisant, il faudra faire intervenir un second phénomène. Si l'on suppose que 90 pour cent de l'énergie électri­que fournie passe dans le gaz sous forme d'énergie interne (vi­bration, rotation, excitation des atomes) et que 10 pour cent a servi à créer cette petite zone chaude et dense, on peut imaginer avec l'aide des miroirs (et un peu de chance) la naissance d'un fantastique phénomène LASER.

Lorsque le laser se déclenche, de façon spontanée ou sti­mulée, l'énergie se trouve focalisée sur le centre géométrique du système où se trouve la boule de gaz chaude et très dense, et suffirait à allumer la fusion. Il pourrait intervenir aussi un phénomène d'auto-confinement du plasma. En effet le courant du plasma qui a servi à créer l'onde de choc et l'éner­gie interne du gaz, serait plus intense au centre du système, créant son propre champ magnétique b, opposé au champ inducteur B. Étant donné la géométrie du système, le champ total B - b serait minimum au centre. On aurait un heureux effet d'auto-confinement du plasma dans cette région. De plus à cause du champ magnétique pulsé très intense de 100 Tesla, il y aurait un effet de séparation de charge très élevé des électrons migrant vers la périphérie du système les noyaux plus lourds restant au centre, pouvant produire des tensions de plusieurs millions de volts.

 


2.3         QUELQUES NOTIONS EN PHYSIQUE DES PLASMAS

 

Lorsque des électrons se séparent d'un atome à l'origine neutre électriquement, il se crée des charges. L'une posi­tive (l'atome du "ion " privé de plusieurs de ses électrons) et les autres négatives (les électrons séparés). Ce processus est appelé ionisation. Celui-ci se manifeste lors de collisions entre atomes :

- Dans un gaz très chaud ou sous l'effet de radiations ionisan­tes.

- Rayonnement nucléaire ou électromagnétique.

 

Un gaz ionisé - plasma - peut être caractérisé par un coefficient d'ionisation, comme le rapport du nombre d'ions sur le nombre total d'atomes.

La formule donnant la proportion de son ionisation dans un gaz chaud est :

 

avec :

pe, pi, p0 =  poids statistiques moyens.

ne = ni = densité des électrons ou des ions.

n0 = densité des atomes neutres

Ei = énergie d'ionisation d'un atome de gaz.

me = masse de l'électron.       

k = constante de Boltzmann,

p = 3,14

h = constante de Planck.

 

En fait un gaz ionisé laissé à lui-même est instable et a tendance à rayonner son énergie intense sous forme de ra­diations électromagnétiques, pour redevenir un gaz neutre. Ce rayonnement a deux sources :

- Le rayonnement de freinage (Bremsstrahlung) provenant du fait qu'une particule, changeant brusquement de direction dans une collision, émet un « pulse » de radiation.

- Le rayonnement synchrotron provenant de la radiation émise par une particule chargée en rotation dans un champ magnétique.

La fréquence émise par la particule en giration appelée fréquence de Lamor ou Lamorèenne, est égale à la fréquence de rotation et est donnée par :     

F = e . B / (2. p.m)

Avec :­

e : charge de la particule.

B : intensité du champ magnétique (en Tesla).

m : masse de la particule.

 

Dans le cas d'un plasma d'hydrogène :

 

Les pertes par rayonnement de freinage sont données par l'expression approximative suivante :

 

P br =5,35.10-31.ne.(Sni.Z2) Te1/2 (W/cm3),     avec :

 

Te : température en KeV des électrons.

ne, ni : densités électroniques et ioniques.

Z : numéro atomique de l'ion.

 

Les pertes cyclotroniques sont données par :

P cy = (a1/b).5.10-32.n2. Te2 (W/cm3)              avec :

a1 : coefficient du dépend de la géométrie de l'enceinte confinant le plasma, et tient compte de la réabsorption par le plasma aux premières harmoniques du rayonnement cyclotron,

b : est le rapport de la pression du plasma à la pression magnétique, donné par :

 

b =  8.p.n0.k. (Te+Ti)        avec :

B2

Ti, Te : Température des Ions.

 

Les autres pertes susceptibles d'intervenir dans le plasma sont :

- Les pertes par diffusions (pertes thermiques) qui sont données à haute température, dans le cas d'une géométrie torique à l'enceinte de confinement (appelé tore Tokamack) par :

 

Pd = a2 .102 . xth.T-1/2.Ip2 (a/R) 1/2 . n (W/cm3)     avec :

 

Ip :  courant servant à échauffer le plasma dans le tore.

xth : densité d'énergie thermique du plasma.

a : petit rayon du tore.

R : Grand rayon du tore.

a2 : un coefficient dépendant du profil des températures et voisin de ~ 1.

 

Toutes ces pertes sont, en général, très importantes.

 

2.4         CONFINEMENT MAGNÉTIQUE D'UN GAZ IONISE ET BOUTEILLE MAGNÉTIQUE

 

Un champ magnétique a tendance à, dévier la trajectoire des particules chargées en mouvement. En ne subissant pas de choc, celles-ci tournent sur des trajectoires circulaires de rayon :

 

      R = M . V   avec :

e . B

V : vitesse de la particule dépendant de la températu­re du plasma (avec une trajectoire perpendiculaire au champ magnétique).

 

Lorsqu'on augmente le champ, le rayon de rotation de ces particules va diminuer, ce quia pour action de rigidifier le plasma ou encore de le confiner ou de l'empêcher de diffu­ser.

La pression magnétique P exercée sur une surface de tu­be magnétique (tube formé par un ensemble de lignes ma­gnétiques) par un ensemble de lignes magnétiques délimitant une partie du plasma est donnée par :

 

P= 8. p. 107.B2 = 2.µo.B2            avec :

 

P : pression en pascal

B : champ magnétique, en Tesla (un Tesla : 104 Gauss).

µ o : perméabilité du vide.

 

Il est à noter que l'on doit essayer d'empêcher que la trajec­toire soit parallèle au champ magnétique, sinon la particule traversera l'enceinte.

Comme cela n'est pas possible (sauf pour la géométrie tokamak), on renforce l'intensité du champ magnétique au niveau des lignes de fuites pour limiter les pertes à un niveau très réduit (mais cela demande des champs très élevés).

 

2.5         CALCULS DONNES PAR RHB WINDER POUR SON MODELE.

 

La poussé de l'engin T est :

T = W. V. F / g         avec :

T : poussé en tonne.

V : vitesse d'expulsion.

W : masse-expulsée en tonne.

g : accélération de la gravitation (~ 9 m/s2).

F :fréquence d'expulsion en Hertz.

 

Ce qui donne _ si l'on suppose un volume d'air ionisé de 1,85 m de diamètre, de 82,5 m de hauteur _, a) une poussée de 1000 tonnes, b) une pulsation F faible de 0,13 hertz (fréquen­ce plus élevée en accélération).

La vitesse maximale de l'air expulsée serait donnée par :

 

V = 4. L . F

 

Ce qui donnerait : V = 42, 9 m/s » 154 Km au repos.

Si m’on suppose, le rayon R de la bobine de propulsion égal à 16 m, avec un champ B de 20 Teslas au centre, le courant dans une spire ( 1 ) serait :

 

I » 500 000 000 /N Ampères , avec : N nombre de tours de la bobine.

 

La puissance du jet d'air expulsé est : P = F. W. V2

ce qui donnerait :

-sans mouvement : P= 200 M W » 200 106 watts.

- avec une accélération de 30 g : P » 4200 MW

 

Quant à la puissance pour ioniser l'air, il faudrait : » 10 000 MW et » 8 000 MW à 30 g.

 

(Ce calcul de puissance effectué à partir de l'hypothèse de 1016 ions par cm3 dans la zone cylindrique d'air ionisée et en admettant que l'énergie moyenne de création d'ions est de 34,5 eV).

 

Donc la puissance totale mise en jeux pour cet engin de 1000 tonnes serait de Pt = 12 200 MW.

(à comparer avec celle de 200 MW de Concorde).

 

Voici l'exemple de ces dispositifs ou « bouteilles magnétiques »

 

D'après l'auteur, la température de la zone cylindri­que d'air ionisé n'excéderait pas 40 degrés centigra­de, à 30 g d'accélération. Pour maintenir le confine­ment de la zone d'air ionisée et pour éviter sa trop rapide diffusion dans l'air neutre, le champ de la bobine de propulsion ne s'annulera jamais complète­ment.

A cause des courants de Foucault, crées dans le plas­ma par la variation d'induction magnétique de la bobine de propulsion, il pourrait se générer des forces fluctuantes de Lorentz parasites. Elles devien­dront bénéfiques si le pôle Nord de la bobine de pro­pulsion est dirigé sous l'E.S.A. (car la moyenne de ces forces seraient dirigées vers le sol).

En supposant dans le réacteur thermonucléaire une densité de puissance de 100 W/cm3, le volume du réacteur sera de 122 m3, donc sa plus grande di­mension serait de 9 m. La consommation sera de 80 Kg d'hydrogène lourd, par jour. D'après l'auteur ce réacteur fonctionnerait en émission périodique d'énergie : quand le plasma s'accroît sous l'effet de la réaction, il y a un accroissement dans le courant de confinement qui, en re-diminuant le volume du plasma, est transféré à la bobine de propulsion (à vérifier).

 

3       Bibliographie

 

Il existe de nombreuses publications sur le sujet. Cette liste n’est donc pas exhaustive :

 

[1] Camac, M., "Plasma propulsion for spacecraft", Aeronautics 4, octobre 1959

[2] Corliss W. R, "Propulsion systems for space flight", Mac Graw Hill Book Company,1960

[3] Gourdine, M. M, "Recent advances in MHD propulsion", Americal Rocket Society Journal n° 31, 1961— Equations, calcul théorique des performances, différents types de propulseurs (Faraday et Hall), propulseurs à plasma pulsé, propulseur sans électrodes (à induction).

[4] G .W. Sutton et A. Sherman, chapitre 13 (24 pages) de leur ouvrage, intitulé magnétohydrodynamic propulsion, Mac Graw Hill 1965 — fait le point sur la question à l'époque.

[5] Concepts de base, détails de calculs et des comptes-rendus d'expériences effectuées à l'aide de torches à plasma, Demetriadès et Ziemar 1960.

[6] Jarvinen, P. O., "On the Use of Magnetohydrodynamics During High Speed Reentry," NASA-CR-206, avril 1965.

[7] Way, S., "Electromagnetic Propulsion for Cargo Submarines," article 67-363, AIAA/SNAME Advanced Marine Vehicles Meeting, Norfolk, Virginia, 22-24 mai 1967.

[8] Way, S., Devlin, C., "Prospects for the Electromagnetic Submarine," Paper 67-432, AIAA 3rd Propulsion Joint Specialist Conference, Washington, D.C., 7-21 juillet 1967.

[9] Tixador P. [13], Magnetic levitation and MHD propulsion, J. Phys. III France 4 (Nov 1994) 581-593

[10] Jean-Pierre Petit et Maurice Viton, Convertisseurs magnétohydrodynamiques d'un genre nouveau : appareils à induction (New MHD converters: induction machines), Note aux Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris, J.P. Petit & M. Viton, CRAS 284, 1977, pp. 167-179. Séance du 8 décembre 1976, publié le 28 février 1977.

[11] Bourdais Gildas, Les premières études de propulsion MHD, Février 2002 ( ?).

[12] Andrei Dmitrievich Sakharov, "Oeuvres scientifiques", Editions Anthropos, Paris, 1984, pp. 27-46 [14].

Gurijanov, E.P. ; Harsha, P.T., AJAX: New Directions in Hypersonic Technology, AIAA-1996-4609, 7th Aerospace Planes and Hypersonic Technology Meeting [15].

[13] V. A. Bityurin, J. T. Lineberry (ERC, Inc., Tullahoma, TN), V. G. Potebnia (Russian Academy of Sciences, Inst. of High Temperatures, Moscow, Russia), V. I. Alferov (TsAGI, Moscow, Russia), A. L. Kuranov, and E. G. Sheikin (Holding Co. Leninets, St. Peters), Assessment of Hypersonic MHD Concepts, AIAA-1997-2323, Plasmadynamics and Lasers Conference, 28th, Atlanta, GA, June 23-25, 1997.

[14] Claudio Bruno (Rome, Univ., Italy), Paul A. Czysz (Parks College, Saint Louis, MO), and S. N. B. Murthy (Purdue Univ., West Lafayette, IN), Electro-magnetic interactions in a hypersonic propulsion system, AIAA-1997-3389, AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 33rd, Seattle, WA, July 6-9, 1997.

[15] Design for a flying saucer, R.H.B. Winder, FSR Publications, London, 1967.

[16] Bozzonetti Yvan, La propulsion des soucoupes volantes, énigme résolue?, U.G.E.P.E-Ouranos - Ed. Les Cévennes - 26 100 Roman, 1975.

 

Monsieur Jean-Pierre Petit [16] a écrit un certain nombre d’articles ou de chapitres sur la propulsion MHD [17] dans les ouvrages suivants :

 

[17] Jean-Claude Bourret et Jean-Jacques Velasco, OVNI : la science avance, Editions Robert Laffont, 1993.

[18] Jean-Claude Bourret, Le Nouveau Défi des O.V.N.I., France-Empire, Première édition 1976, dernière édition juin 2007.

[19] Jean-Pierre Petit, OVNIS et armes secrètes américaines, chez Albin Michel, février 2003.

[20] Jean-Pierre Petit, Ummo, Enquête sur des Extraterrestres qui sont déjà parmi nous [18], Albin Michel, 1991.

 

4       Documentation Internet

 

Cette liste de sites n’est pas exhaustive :

 

1. Magnetohydrodynamic drive : http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetohydrodynamic_drive

2. Magnétohydrodynamique (MHD) : http://fr.wikipedia.org/wiki/Magn%C3%A9tohydrodynamique

3. Collection d’articles, au format PDF, sur la propulsion MHD : http://www.juliengeffray.fr/mhd/

 

5       Annexe : Instabilité électro-thermique dit instabilité de Velikhov

 

« L'instabilité électrothermique dite aussi instabilité de Velikhov ou instabilité d'ionisation a été théoriquement énoncée par le physicien russe Evgeny Velikhov en 1962, prédiction qu'il confirma expérimentalement en 1965 [21], [21], [22].

C'est une "turbulence du gaz d'électrons" qui survient dans le plasma bitempérature d'un convertisseur MHD, soumis à un fort champ magnétique en régime hors d'équilibre thermique, c'est-à-dire où la température électronique excède de plusieurs ordres de grandeur la température ionique [19].

Au niveau microscopique, localement le nombre d'électrons et leur température (la densité et la vitesse d'agitation thermique électroniques) fluctuent, de même que le courant et le champ électrique. La cause physique de cette instabilité provient d'une augmentation du taux de transfert thermique par effet Joule aux électrons libres, qui dépasse le temps nécessaire à l'évacuation de cette chaleur sous forme de transfert d'énergie de nature collisionnelle, rotationnelle, radiative ou conductrice.

Sa manifestation est extrêmement rapide puisqu'elle apparaît en quelques microsecondes. Elle transforme un gaz ionisé en une alternance de couches riches et de couches pauvres en électrons libres, ce qui se traduit visuellement par un plasma stratifié, zébré "en pile d'assiettes" :

 

Image:instabilite electrothermique.gif

Évolution de l'instabilité électrothermique dans un convertisseur MHD de Faraday
Lignes de courant électrique (calcul numérique, Russie, 1968).


Cette instabilité électrothermique ruine le rendement des convertisseurs MHD à plasma froid. Elle causa ainsi l'arrêt global des recherches civiles sur les générateurs MHD, pourtant très actives des années 1960 à 1970, car on jugeait alors cet écueil insurmontable
 » [20].

 

Références :

 

[21] E. P. Velikhov, Hall instability of current-carrying clightly-ionized plasmas, 1° International Symposium on Magnetoplasmadynamics Electrical Power Generation, Newcastle-upon-Tyne, England, paper 47, 1962.

[21] E. P. Velikhov, A. M. Dykhne, Plasma turbulence due to the ionization instability in a strong magnetic field, 6° International Conference on Ionization Phenomena in Gases, Paris, France, p. 511, 1962.

[22] E. P. Velikhov, A. M. Dykhne, I. Ya Shipuk, Ionization instability of a plasma with hot electrons, 7° Int. Con! on Ionization Phenomena in Gases, Belgrade, Yugoslavia, 1965.

[23] CANCELLATION OF THE VELIKHOV INSTABILITY BY MAGNETIC CONFINMENT, Jean Pierre PETIT, 1984.

[24] IS SUPERSONIC FLIGHT, WITHOUT SHOCK WAVE, POSSIBLE ? Jean-Pierre PETIT, 1984.

 

6       Sommaire

 

1      LA MAGNÉTOHYDRODYNAMIQUE.. 1

1.1       Le modèle proposé par J.P. PETIT et Maurice VITON 1

1.2       le modèle de R.H.B. Winder, licencié en Science, ingénieur A.M.1. 3

1.3       Le modèle d’Yvan Bozzonetti 4

1.4       CONCLUSION DE CET ARTICLE SUR LA MHD.. 4

2      ANNEXE SCIENTIFIQUE.. 6

2.1       QUELQUES RENSEIGNEMENTS SUR LA M.H.D. 6

2.2       FONCTIONNEMENT DU GÉNÉRATEUR DE FUSION THERMONUCLÉAIRE A CONFINEMENT INERTIEL DE J.P. PETIT et M. VITON. 9

2.3       QUELQUES NOTIONS EN PHYSIQUE DES PLASMAS. 10

2.4       CONFINEMENT MAGNÉTIQUE D'UN GAZ IONISE ET BOUTEILLE MAGNÉTIQUE.. 11

2.5       CALCULS DONNES PAR RHB WINDER POUR SON MODELE. 11

3      Bibliographie. 13

4      Documentation Internet 14

5      Annexe : Instabilité électro-thermique dit instabilité de Velikhov. 14

6      Sommaire. 15

 



[1] Ingénieur INSA, diplômé de l’A.E.A. en physique du réacteur, du D.E.A. de physique des plasmas.

[2] paru dans le n° d’avril 1979 de la revue du GEOS ("Groupe d'Etude des Objets Spatiaux"). 2nd mise à jour, décembre 2006, dernière mise à jour, de cet article, le 22 décembre 2007.

[3] respectivement ancien chercheur au CNRS et astronome professionnel.

[4] Des champs magnétiques alternatifs peuvent produire des courants électriques dans le corps humain, provoquant rapidement des brûlures.

[5] La bombe H utilise une fusion thermonucléaire non contrôlée.

[6] Ce qui va à l’encontre de la tendance actuelle vers les économies d’énergie. Les seules sources d’énergies importantes qui seraient envisageables dans un futur lointain _ si on arrive à les mettre au point _ serait une source d’énergie de fusion thermonucléaire (fournie par un disposition de fusion à tore tokamak, voire, peut-être un jour, par une Z-machine améliorée ( ?)).

[7] Seul Jean-Pierre Petit, chercheur au CNRS, a tenté d’éliminer expérimentalement cet effet, grâce à des idées de sa conception [23], [24].

[8] Les passagers risqueraient d’être brûlés à l’intérieur de leur corps (comme avec un four à micro-onde).

[9] même si le choix de la fusion thermonucléaire, comme source d’énergie, pourrait éviter le rejet de gaz à effet de serre.

[10] Sans champ de gravitation artificiel, interne à l'engin. En effet, si par ce moyen on voulait atteindre aussi vite que possible est planètes lointaines, il faudrait une accélération de départ aussi grande que possible. Or l'homme ne peut supporter que de petites accélérations (maximum 6 G).

[11] On a démontré qu'il était possible de respirer dans l'eau très oxygénée.

[12] En fait ce qui contredit l’affirmation de M. Bozzonetti, est que le corps n'a pas une densité uniforme.

[13] CNRS/CRTBT-LEG, B.P. 166, 38042 Grenoble Cedex 9, France.

[14] Ce livre contient un article sur les Générateurs à magnéto-implosion, générateurs à compression de flux magnétique MK-1 et MK-2 (100 millions d'ampères, 2500 teslas, 100 km/s dès les années 50).

[15] Premières informations originales russes (1996) sur les technologies MHD du concept d'avion hypersonique "Ajax".

[16] Ancien directeur de recherches au Centre national de la recherche scientifique (CNRS), spécialiste en mécanique des fluides, physique des plasmas et magnétohydrodynamique. Il a été, entre 1977 et 1983, sous-directeur du Centre de calcul de l'Université de Provence.

[17] en rapport avec l’hypothèse d’une technologie avancée liée aux OVNIs.

[18] Ce livre contient en annexe, un article de Jean-Pierre Petit et Maurice Viton, réalisée en 1976 , intitulé « Convertisseurs magnétohydrodynamiques d'un genre nouveau : appareils à induction » concernant un « accélérateur MHD à champ magnétique alternatif,», une note aux comptes rendus de l'Académie des Sciences de Paris.

[19] le "gaz d'électrons" est chauffé à 10 000 kelvins, alors que les "lourds" (atomes et ions) restent "froids" aux alentours de 4 000 K.

[20] Extrait de l’article “Instabilité électrothermique »  (Wikipedia) : http://fr.wikipedia.org/wiki/Instabilit%C3%A9_%C3%A9lectrothermique