La révolution de la propulsion électrocinétique - 07/02/2007

[Benjamin.dResponsable du forum]

La révolution de la propulsion électrocinétique

- 07/02/2007

Qui de nous n'a jamais rêvé d'un voyage dans les étoiles ? Depuis que l'Homme est homme, il n'a jamais cessé de vouloir voler. Aujourd'hui, c'est fait. On peut même dire que la routine a remplacé le rêve… en est-on bien sûr ? Et si l'avion, véhicule-clé de nos vacances, de nos voyages d'affaires, n'était qu'une transition, une étape vers… autre chose ?
Depuis quelque temps, les informations nous parlent de tourisme spatial, notion ayant récemment basculé du domaine de la science-fiction vers la réalité. Déjà, deux personnes ont pu apprécier un séjour à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS) qu'ils avaient financé elles-mêmes, à la manière d'un trip acheté dans n'importe quelle agence de voyages. Mais le coût du billet proposé par les Russes, 30 millions d'euros actuellement, reste relativement dissuasif pour le commun des mortels… Peut-on espérer une évolution favorable le mettant à notre portée ?


Puisqu'une infrastructure existe déjà là-haut susceptible de nous accueillir (même si les scientifiques ne sont pas enclins à recevoir une horde de touristes dans leur petit coin d'orbite chèrement acquis), attachons-nous plus particulièrement à la condition sine qua non de tout trip spatial : quitter la Terre.

Actuellement, le prix du kilogramme porté en orbite est cher, très cher : environ 5000 € le kg, ce qui nous amène à débourser 375.000 € pour un homme de 75 kg. A ce poids, il convient aussi d'ajouter le scaphandre, la nourriture, l'eau, l'équipement de survie… c'est-à-dire un minimum de 500 kg à 1 tonne. Cela, bien entendu en ne considérant que la participation à un lancement "de routine", d'un passager "ajouté" à une mission déjà planifiée. Dans le cas d'un vol exclusivement touristique, il faut prendre en compte le prix du vaisseau spatial s'il n'est pas réutilisable, de sa maintenance s'il l'est, des équipes au sol, ce qui représente quelques centaines de personnes, ainsi que de l'entraînement du candidat astronaute. Ces coûts cumulés ne laissent que bien peu de perspectives de bénéfices… et limitent drastiquement le nombre de candidats au voyage.

Les agences spatiales nous promettent cependant une baisse significative de ce montant dans le futur. A l'horizon 2010 le prix du kilogramme en orbite pourrait être divisé par 10, par 100 en 2025 et par 1000 en 2040. C'est du moins ce que pensent certains prévisionnistes, en se basant sur l'évolution des lanceurs depuis près d'un demi-siècle.

Mais d'autres, plus réalistes, font remarquer que les fusées actuelles sont toujours construites sur le même modèle que la V2 des années 40, et que la Soyouz russe emmenant les vaisseaux-taxis du même nom vers la Station Spatiale Internationale n'est autre que la même Semiorka utilisée pour le lancement du premier satellite artificiel, Spoutnik 1, en… 1957. Ils font aussi remarquer que selon les prévisionnistes de l'époque, l'avènement de la navette spatiale en 1981 aurait dû permettre de diviser ce même coût par 100… C'est, en fait, l'inverse qui s'est produit, l'utilisation de ce lanceur de nouvelle génération se révélant bien plus dispendieux que prévu.

Encore faut-il tempérer. La navette spatiale n'est de "nouvelle génération" qu'en ce qui concerne le véhicule lui-même. Car c'est bien une fusée à deux étages qui la propulse en orbite, et même si l'architecture de l'ensemble a été profondément modifiée au prix d'une disposition audaciuise – poussée asymétrique, réservoir largué, ensemble moteur revenant au sol pour y être réutilisé, atterrissage sur une piste conventionnel – la mise en orbite ne diffère absolument pas du lancement d'un vaisseau Apollo ou même Soyouz… en plus coûteux !

Il apparaît clairement aujourd'hui que la propulsion par fusées, qu'elle soit chimique ou même nucléaire, ne constituera jamais un moyen économique de lancement. L'énergie nécessaire à la satellisation d'une masse importante, la violence de sa mise en œuvre, hypothèquent aussi sérieusement la sécurité de l'ensemble sans aucune comparaison possible avec un moyen de transprt terrestre ou aérien.

Pourtant, sauf catastrophe majeure atteingant toute l'humanite, la ligne du progrès est irréversible et le voyage spatial se banalisera dans un futur… relatif. Mais pratiquement tous les chercheurs s'accordent à dire aujourd'hui que cet objectif ne pourra être atteint sans une rupture technologique renvoyant nos fusées chimiques rejoindre nos antiques locomotives à vapeur et nos diligences au musée des transports.

Le communiqué de la Nasa daté du 6 novembre 2001.
Source Nasa.


Charger l'entièreté du communiqué TOPS de la Nasa du 6 novembre 2001
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Le progrès de l'humanité s'est appuyé jadis sur plusieurs ruptures technologiques. Ne citons à titre d'exemple que le passage de l'âge de la pierre à l'âge du métal, ou celui, plus récent, de la force musculaire à la force motrice. Sans omettre, bien sûr, l'invention de l'imprimerie qui, supplantant la plume d'oie, a permis de répandre efficacement et à moindre coût les connaissances à l'ensemble des habitants de la planète.

Mais à quoi pourra ressembler un engin permettant de quitter notre Terre pour l'espace, de façon simple et économique et sans utiliser de moteurs à réaction chimiques ou même nucléaires ? Cette perspective nous égare, tant elle nous paraît lointaine. Et pourtant… pourtant, dans la plus grande discrétion comme beaucoup de découvertes révolutionnaires, cette rupture technologique vient peut-être de se produire.

L'affaire démarre officiellement le 6 novembre 2001 lorsque la Nasa communique au public un stupéfiant communiqué TOPS (Technology Opportunity Sheets), proposant à tout industriel intéressé l'exploitation d'un nouveau système de propulsion révolutionnaire découvert, est-il mentionné, par des techniciens "maison". Voici un extrait de ce texte :

Objectif : Les chercheurs de la NASA ont découvert une méthode pour produire une poussée à l'aide d'un système de condensateur bi-dimensionnel asymétrique. Les résultats obtenus ont prouvé qu'il était possible d'obtenir un meilleur rendement et une plus grande fiabilité avec ce dispositif qu'avec des propulseurs électriques. Description : Dans le passé, la technologie à induction a été utilisée pour produire une poussée, une rotation ou déplacer un mécanisme en utilisant de l'électricité. Cette nouvelle technologie effectue cette tâche et bien plus, grâce à l'utilisation de haute tension et d'un faible courant dans des systèmes de condensateurs asymétriques. Le matériau diélectrique du condensateur soumis à une haute tension produit une force. En utilisant la géométrie du condensateur, les propriétés du matériau diélectrique utilisé et l'environnement, la force produite peut être calculée et modélisée de manière à déplacer l'ensemble du condensateur dans une direction préférentielle. Il a été démontré que la production d'une poussée à partir de ce principe était concevable, mais aucun prototype fonctionnel n'a été développé jusqu'à aujourd'hui.

En fait de découverte "maison", celle-ci avait été déjà démontrée par un jeune chercheur américain, Townsend Brown qui, au début des années 30, avait constaté qu'un condensateur, en se chargeant, avait tendance à se déplacer vers son pôle positif… En 1952, il démontre que deux condensateurs de forme lenticulaire, disposés aux extrémités d'un bras rotatif, se mettaient à tourner très rapidement lorsqu'une tension importante leur était appliquée. La propulsion électrocinétique était née.

Plus personne ne parle ensuite de ces expériences. Pourtant, l'on sait aujourd'hui que les militaires s'en sont montrés très intéressés, et ce, des deux côtés de l'Atlantique et notamment en France en 1956 à l'instigation de la SNCASO (Société Nationale de Constructions Aéronautiques du Sud Ouest), devenue Sud Aviation le 1er mars 1957. Plus aucun rapport officiel ne transparaît, ni aucune allusion à ce qu'il est maintenant convenu d'appeler l'"effet Brown", jusqu'à ce 6 novembre 2001 et ce fameux communiqué TOPS.

C'est alors que Jean-Louis Naudin, un expérimentateur français, entre en scène. Intrigué par ce rapport, il reproduit l'expérience. Puis la perfectionne. L'appareil qu'il construit ne se contente plus de tourner sur un axe : il vole ! Aussitôt, un site web est créé qui diffuse l'information dans tous ses détails. L'engouement est immédiat, et à ce jour, plus de 130 personnes dans le monde, de tous âges, de toutes professions et de toutes provenances, ont reproduit l'expérience avec succès… dont l'auteur de ces lignes (la 101ème…).





Ce mot, dont on ne sait trop d'où il vient, et qui pourrait se traduire par "soulevant" ou "volant", a été unanimement consacré par tous ceux que le phénomène intéresse ou passionne. Un Lifter, c'est quelque chose de très simple. Imaginez un cadre très léger (balsa) de forme triangulaire, sous lequel pend une "jupe" métallique (papier alu). C'est la cathode. Maintenu à 20 ou 30 mm au-dessus de cette structure, un fil conducteur très fin joue le rôle d'anode. Nous avons en fait construit un condensateur. C'est tout, c'est tellement simple que c'en est presque irritant. Une tension continue est alors appliquée entre cathode et anode, et l'ensemble… s'envole !

Le 22 novembre à Liège, lors d'une conférence, le public a pu voir fonctionner un Lifter de 21 cm de côté, pesant 3,5 grammes, alimenté par une tension de 31.000 volts simplement prélevée sur la HT d'un moniteur d'ordinateur. L'étonnante simplicité du dispositif, l'impression de se trouver devant un simple jouet que chacun peut assembler au prix d'un effort financier négligeable, voire nul, et faire voler sur un coin de table, avec les précautions qu'impose la haute tension, est saisissante. Le Lifter quitte la table dès que la tension lui est appliquée, avec une violence qui surprend, et se retrouve immédiatement "suspendu" vers le haut aux trois fils de nylon qui le maintiennent au plan de travail en l'empêchant de s'échapper.

[Benjamin.dResponsable du forum]

Le Lifter de l'auteur en plein vol !



Visionner la vidéo de cette expérience
(format Real Video - 519 Ko)



Cette explication, basée sur les brevets de Thownsen Brown de 1960 et 1962, considère le fonctionnement en milieu atmosphérique :

Nous sommes en présence d'un fil conducteur (électrode positive) surmontant une jupe métallique (électrode négative). Dès que la tension est appliquée, des électrons libres sont arrachés aux atomes du milieu ambiant (l'air) entourant l' électrode positive, là où le gradient de champ électrique est maximal, et migrent vers celle-ci où ils sont capturés. Cet air forme un "nuage" fortement ionisé entourant l'anode. La jupe métallique, chargée négativement, est donc attirée vers ce nuage et subit ainsi une force ascentionnelle. D'autre part, cet air ionisé est aussi attiré par la jupe et se déplace vers le bas en suivant les lignes de force du champ électrique. Dès que ces ions positifs entrent en contact avec la jupe chargée négativement, ils s'en trouvent neutralisés. Mais la violence de leurs impacts arrache des électrons au métal, lesquels sont capturés par les atomes d'air environnants et forme un nuage chargé, lui, négativement. Repoussé vers le bas par la jupe (de polarité identique), cet air ionisé fournit une poussée ascentionnelle qui s'additionne à la première.

De fait, si on approche (prudemment !) la main d'un Lifter en vol, on peut ressentir un léger souffle (attention, à 10 cm de distance un arc électrique se forme, et vous ressentirez alors autre chose qu'un léger souffle…). De même, de la fumée émise sur le Lifter est aussitôt renvoyée vers le bas. Cette théorie semblait donc valable.

Oui, mais… Assez récemment, quelques expérimentateurs ont eu l'idée d'inverser la polarité d'un lifter, transformant la cathode en anode, et inversement. Conséquence : aucune. L'engin décolle comme si de rien n'était, ignorant apparemment les lois physiques les plus élémentaires. De même, des expériences conduites dans le vide ont démontré qu'une poussée, bien que réduite, persistait. Cette explication, qui se base sur des brevets de 1960 et 1962 rappelons-le, doit donc être revue et affinée. Alors ?

Alors, il faut s'en remettre à un rapport publié par… l'US Army (!) le 4 novembre 2002, dont voici un extrait (traduit de l'américain) :

A ce jour on ne comprend pas la base physique de l'effet Biefeld-Brown. L'ordre de grandeur de la force sur le condensateur asymétrique laisse supposer qu'il y a deux mécanismes de conduction de charge différents entre ses électrodes, un de vent ionique balistique, l'autre de mouvement ionique.
Mais les calculs montrent que le vent ionique est au minimum 3 fois trop faible pour expliquer la valeur de la force observée sur le condensateur. La supposition de transfert de mouvement ionique conduit à un ordre de grandeur correct pour la force, cependant il est difficile de voir comment le mouvement ionique s'insère dans la théorie. Pour comprendre cet effet, on doit bâtir un modèle théorique plus détaillé et qui prendra en compte les effets de plasma, l'ionisation du gaz, (ou de l'air) dans la zone de champ fortement électrisé, le transport de charge et les forces dynamiques qui en résultent sur les électrodes. Les séries d'expériences à venir pourraient déterminer si l'effet se produit dans le vide, et une étude sérieuse devrait être menée pour déterminer comment la pression du gaz, les divers gaz et le voltage appliqué sont corrélés à la force observée.

Ainsi ces constatations, si elles n'invalident pas totalement la théorie, démontrent qu'elle ne suffit pas à expliquer le phénomène. Et à la question de savoir ce qui, exactement, fait voler un Lifter, la réponse la plus sûre à l'heure actuelle est : on n'en sait rien.

Une condition paraît cependant indispensable au bon fonctionnement de l'expérience : l'asymétrie du condensateur formant le Lifter. Le bord de la "jupe" faisant face au fil de la cathode doit obligatoirement présenter un arrondi. En fait, cela marche aussi avec une "jupe" tubulaire…



Les premiers Lifters se caractérisaient par la même forme triangulaire de base, celle-ci présentant plusieurs qualités essentielles dont un nombre réduit de pièces pour un développement maximum et une rigidité parfaite. Mais bientôt, de nouveaux modèles sont apparus, combinant entre eux plusieurs triangles pour former des ensembles à la fois plus complexes et plus porteurs.

Essai d'un Lifter en plein air, par Jean-Louis Naudin.
Source:
http://membres.multimania.fr/jlnlabs/lifters/index.htm


Configuration cellulaire, quelquefois à plusieurs étages, optimisation des surfaces, des écartements anode/cathode, tout est sujet à modification dans cet appareil basique et facile à construire, et depuis que de nombreuses personnes, amateurs ou non, issues ou non d'un milieu scientifique, se sont emparées du phénomène, le rendement des Lifters (rapport poids/poussée) s'est vu multiplier dans une proportion importante. 11 mois après la première publication des travaux de Jean-Louis Naudin sur son site web, la puissance des Lifters avait déjà été multipliée par 2,7. Et cela avec des moyens relevant plus du bricolage que de l'expérimentation scientifique.

Nous n'en sommes pourtant qu'aux balbutiements de la méthode. Déjà dans le laboratoire de Jean-Louis Naudin, un Lifter de 97 grammes a pu soulever une charge utile de 60 grammes. Et le 8 janvier 2003, ce même Lifter, nommé "Maximus", un monstre de 134 grammes en charge, composé de 3 étages de 84 condensateurs formant une structure de 1,20 mètre de large, s'élevait de son plan de travail en transportant le premier être vivant dans une nacelle : la souris "Orville". Evènement peut-être dérisoire, mais surtout prémonitoire et lourd de signification.

Si, jusqu'à présent, ces appareils volants ont été alimentés par un courant électrique venant de l'extérieur, le fait que la charge utile augmente rapidement laisse envisager pour un proche avenir le moment où cette source énergie pourra être embarquée. La perspective de voir s'élever un Lifter devenu totalement autonome lance un défi à notre imagination. Considérant ce qui a été décrit, notamment son aptitude à créer une poussée aussi bien dans l'atmosphère que dans le vide, il est rigoureusement impossible de prévoir ce qui arrivera alors. Le plus étonnant est peut-être que ce moment, compte tenu de la rapidité et de la régularité des progrès accomplis, nous semble très proche.

[Benjamin.dResponsable du forum]

Jean-Louis Naudin et son Lifter "Maximus" en vol. Ce sont ici 97 grammes qui s'arrachent de la table d'expérimentation.



Mais alors, si les perspectives ouvertes par les Lifters paraissent aussi révolutionnaires, comment expliquer l'attitude de la Nasa ?

Toute avancée technologique importante, tout perfectionnement sensible dans le domaine du vol, de la propulsion, ou d'une science susceptible d'intéresser les militaires fait immédiatement l'objet de protections au plus haut niveau. Les brevets pris dans ces circonstances ne sont jamais publiés, et si l'avancée est réellement importante, le secret est total.

Ici, pas de secret. Cette méthode de propulsion (que l'on pourrait qualifier d'électrocinétique) a bien fait l'objet de plusieurs brevets de la part de la Nasa, mais celle-ci s'est aussitôt empressée de les placer dans le domaine public.

La raison nous en paraît assez floue… A moins que la Nasa, ainsi que le gouvernement US dont elle est l'émanation ne veuille ainsi s'assurer qu'aucun tiers, industrie comme organisation gouvernementale, ne puisse s'approprier cette invention à titre exclusif. En effet, une invention brevetée à l'échelle mondiale ne peut plus faire l'objet d'un second brevet, même si les droits de reproduction en ont été abandonnés.

Bien entendu, le risque est ainsi réel de voir l'idée reproduite et perfectionnée par d'autres, à moins que… à moins que l'on ne soit arrivé soi-même à un tel degré d'avancement et de perfectionnement que la suprématie n'en soit déjà et définitivement acquise.



Chercheur atypique, Thomas Townsend Brown mérite que l'on s'attarde quelque peu sur son personnage.

Né à Zanesville (Ohio – USA) le 18 mars 1905, Brown est l'un des premiers chercheurs à développer une théorie reliant l'électromagnétisme et la théorie de la gravitation formulée par Einstein, dont il était un ami.

De 1922 à 1923, il étudie à l'Institut de Californie de Pasadena. En 1923, il dépose un premier brevet pour un dispositif capable de se déplacer en l'air sous l'effet d'un champ électromagnétique. Mais ce brevet restera totalement ignoré durant près d'un demi siècle.

En 1927, alors qu'il occupe un poste de chercheur en astrophysique à l'observatoire de Swasey (Ohio), Townsend Brown poursuit ses expériences sur la force agissant sur les conducteurs électriques soumis à une charge dans son laboratoire de physique expérimentale privé. Pour cela, il met au point un dispositif composé d'un ensemble de disques d'aluminium de 33 cm de diamètre chargés électriquement, séparés par un diélectrique en Plexiglass. L'ensemble, fixé aux extrémités d'un bras rotatif, se met à tourner lorsqu'une tension de 26,2 kV. Il soumet alors une publication inspirée de son brevet de 1923 perfectionné de ses découvertes récentes, mais celle-ci est refusée le 28 octobre 1928.

Thomas Townsen Brown en 1928


En 1930, Townsend Brown s'engage dans la Marine et entre à l'Ecole de Radio Navale à San Diego (Californie). Mais alors qu'il s'attendait à être affecté à un navire, il reçoit l'ordre par le capitaine Sinclair Gannon, commandant de la base de San Diego, de rejoindre le Laboratoire de Recherche Navale (Naval Research Laboratory, ou NRL) à Washington (D.C.). Il se retrouve alors à la Division Radiation et Spectroscopie, traité comme un physicien au milieu d'une armée de doctorats, et y trouve toute liberté pour y poursuivre les expériences entreprises à partir de 1923.

Sélectionné pour plusieurs expéditions de mesures de la gravité dans le cadre de recherches géologiques et de théories de formation de la Terre, y compris en plongée profonde à bord de sous-marins, il est ensuite recruté dans une expédition financée par le Smithsonian Institute pour répertorier des formes de vies marines en tant que spécialiste des grands fonds, ce qui lui vaut d'être publié dans les Annales du Smithsonian. Jusqu'en 1950, il participera encore à de nombreux travaux scientifiques tout en appartenant à la Navy, où il devient consultant du Pearl Harbor Navy Yard (Honolulu).

Townsend Brown reprend ensuite ses travaux sur la propulsion électrique, cette fois en utilisant des ailettes métalliques en forme de disque de 66 cm de diamètre, disposées sur un bras rotatif de 6 mètres (la cathode est formée d'un fil parcourant une demi-circonférence, le disque se déplaçant vers sa tranche). Il constate que lorsque le dispositif est chargé à 50.000 V sous 50 watts, les disques tournent dans l'air à une vitesse de 5,5 mètres par seconde. Reproduisant ensuite son expérience devant une délégation militaire en utilisant, cette fois, des disques de 1 mètre de diamètre montés sur un bras rotatif de 15 mètres, il obtient un résultat tellement spectaculaire qu'il est immédiatement classifié.

A partir de ce moment, Townsend Brown ne trouve plus aucun soutien de la part de son gouvernement pour poursuivre ses essais en privé et on le retrouve à Paris en 1955, où il devient physicien consultant pour la Société Nationale de Construction Aéronautique. Il reproduit son expérience, y compris dans le vide, et constate que les disques de son dispositif fonctionnent mieux dans ces conditions en atteignant une vitesse de rotation estimée à plusieurs centaines de Km/h (*). Mais en 1956 ses expériences sont stoppées net par une fusion de sociétés, et il retourne à contrecoeur aux Etats-Unis.

Il poursuivra encore ses expériences, pour son propre compte, tout en exerçant la présidence de la société RAND International Ltd à Nassau (Bahamas). Et bien que ses recherches soient encore décrites dans un brevet obtenu en 1960 (déposé en 1957 !), l'ensemble de ses travaux demeureront apparemment dans l'indifférence la plus totale jusqu'à sa mort, survenue en 1985 suite à des complications dues à l'inhalation d'une trop grande quantité d'ozone, un sous-produit de sa recherche sur les hauts voltages.

Le dispositif "à disques" de Brown de 1950, dessiné par Thomas Townsen Brown lui-même.


(*) Ces travaux ne font l'objet d'aucune publication officielle, certaines sources prétendant qu'il n'aurait pas eu le temps de les effectuer avant son départ pour les USA. Mais lui-même a toujours affirmé les avoir réalisés.



En 1898, Pierre et Marie Curie annonçaient la découverte du Radium, qu'ils parvenaient à isoler en 1902. Avec le vingtième siècle naissait ainsi l'ère atomique, mais personne ne le savait encore.

Entre 1999 et 2002, des professionnels et amateurs du monde entier, dans la foulée de Jean-Louis Naudin, expérimentent un appareil volant d'un nouveau genre, qui fonctionne sans la moindre pièce mobile et avec une facilité déconcertante. Un nouveau siècle, doublé d'un nouveau millénaire, vient de commencer. Comment le qualifiera-t-on dans le futur ?

Partout dans le monde, des personnes cherchent à optimiser, qui la forme des Lifters, qui leur mode d'alimentation. Gageons que des résultats spectaculaires apparaîtront sous peu. Gageons aussi qu'en ayant l'air de jouer avec des baguettes de balsa et du papier alu, ces "amateurs" sont simplement en train d'écrire une des plus belles pages d'histoire de l'humanité, tant les répercussions nous en paraissent considérables.

Pout tout savoir sur les Lifters, l'adresse du site web incontournable de Jean-Louis Naudin:
http://jlnlabs.imars.com/lifters



http://www.futura-sciences.com/fr/comprendre/dossiers/doc/t/astronautique-1/d/la-revolution-de-la-propulsion-electrocinetique_198/c3/221/p1/

[FandruModérateur]

j'ai bien peur que toute utilisation sérieuse de ce procédé pour emporter des charges lourdes soit bloquée par le même problème qui a jusqu'à présent empêché la MHD de sortir des laboratoires pour connaître une application industrielle. Je veux parler de la miniaturisation de la source d'énergie. Mais on peut parier sur l'imagination et l'inventivité des humains. Ce problème finira par être dépassé. La question est quand ?

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