Brevet FR2159158A1 — publié le 19730622

Description s 10) Levitron a) La présente invention concerne l'application d'un nouveau mode de propulsion à un véhicule spatial. Tous les véhicules spatiaux actuels sont basés sur le principe des moteurs à réfaction. Le prisent engin vise à utiliser une force existant dans une certaire catégorie de mouvements circulaires. A l'heure actuelle le moyen de voyager dans l'espace à partir d 'un centre gravitatif planétaire vise à transformer la force de propulsion en force centrifuge par rapport à ce ou ces centres attractifs. On s'établit ainsi sur des orbites de translation circulaires, elliptiques, paraboliques et hyperboliques. Le pressent moyen proposé consiste au contraire à transforser la force centrifuge en force de propulsion.Le principe de l'appareil est d'utiliser la force composante antigravitative naissant dans tout mouvement circulaire à axe vertical. Cette composante extrêmement faible dans les circonstances habituelles peut être rendue utilisable par des dispositions particulières. b) La figure 1 P1.I montre l'effet en question sous forne d'un schéma de vecteurs force. Il est dû au fait que toute masse (G) en rotation autour d'un axe vertical présente par rapport à cet axe une divergence quant à la composante gravitative (G). Alors que le centre de rotation est directement sollicité par la gravité vers le centre d'attraction, la périphérie est attirée de même, mais les deux composantes de l'attraction, au centre et à la périphérie forment un angle faible (#) dont la tan- gente est le rapport entre le rayon de rotation du système et le rayon terrestre. Par contre la force centrifuge, elle, reste dans le plan tangent à la terre au cen- tre de rotation. Si l'on suppose que toute la masse se trouve concentrée sur la périphérie en rotation (volant idéal), la résultante force centrifuge y de la périphérie n'est pas parallèle au plan tangent à la terre en ce point, mais oblique et peut alors se décomposer en deux. Une composante F' parallèle au plan tangent au point de ea projection verticale et une composante aG perpendiculaire à ce plan tangent et opposée à l'attraction terrestre sur la verticale, la résultante R restant l'addition sectorielle de G et F. Le point important est l'existence de cette force aG née de l'écart entre les verticales de la périphérie et du centre du système en rotation. Si lton suppose le rayon de la terre infini (Pl. I rig 3) on a le schéma classique de composition de force entre l'attraction terrestre et la force centrifuge utilisé dans les systèmes comme le régulateur à boules. Si au contraire on suppose le système de rotation ramené sur le centre de la terre (Pl. I Fig 2) c'est-à-dire dans un plan équatorial, on a 2 directement onposé à G schéma classique pour renrésenter le système de forces équilibrant un satellite naturel ou artificiel tournant autour de la terre par exemple. Dans la figure 1 si on augmente la force centrifuge F grandit et R se rapproche de l'horizontale. Pour une valeur donnée de P, aG = G. -u dessus de cette valeur on a aG > G non seulement la gravité est annulée mais la force de répulsion l'emporte (v. calculs p. 4). Le dispositif de la présente invention est un anneau torique d'ions d'hydrogène de grand diamètre égal à 10 mset de petit diamètre égal à 1 dm2 tournant à 2,8 x 10'0 cF sec. et engendrant une force proportionnelle à sa densité. Pour une quantité d'environ 1013 ions on calcule (v. feuille de calcul Pl. II) que aG atteint 30 tonnes, c'est b-dire l'ordre de grandeur du poids de l'appareil nécessaire à la création et à la stabilisation d'un tel anneau de plasma. 20 Structure Cet appareil est un disque renflé, un ellipsoïde métallique très aplati et creux comportant essentiellement une structure rigide radiale et renforcée circulairement (31) conçue pour supporter sans déformation le poids des doubles couronnes d'électro-aimants supraconducteurs (6-6A) (10-1OA) refroidis à l'hydrogène liquide enserrant deux tores métalliques dans lesquels on entretient le vide par des pompes à diffusion d'huile et à aspiration ionique (27). De l'extérieur vers l'intérieur on rencontre d'abord un anneau de micro radars (20), une série de 16 réservoirs à hydrogène lours et tritium liquide (t) munis d'un dispositif de piston comprimant un sac élastique- (4) pour éviter la mise en boule de l'hydrogène en absence de gravité dans un réservoir à demi vidé.Ensuite on rencontre une série d'éléments alternativement réfrigérateurs (2) pour garder l'hydrogéne lourd à l'état liquide dans les réservoirs et réchauffeurs (3) pour l'extraction de l'hydrogéne sous forme gazeuse. Les rdgula- teurs de contrôle (16) sont disposés entre ces éléments. Une première couronne d'élec tro-aimants supraconducteurs (6) refroidis par une circulation d'hydrogéne liquide (19) et munis d'un pôle dissymétrique (6 A) de sustentation et dtun système d'enrou- lement spéciaux pour neutraliser l'effet cyclotron parasite entourent un tore (6 B) de 10 cm de diamètre et I dm2 de section où tournent les ions hydrogène à grande vi- tesse.Vers l'intérieur un second tore (7) plus petit alimente le premier et le "o- teur central par des déflecteurs (9) et (15) un ensemble de pompes à diffusion d'huile et à aspiration ionique (27) entretient le vide dans les tores Une alimentation du tore (7 ) se fait par les tuyaux (5) à partir des réservoirs (1). Le tore (7) est muni d'une couronne d'éléments ionisateurs (8) par hyperfréquence ou duoplasmatron. Le moteur central type TOKAMAK est un tore (12) de grand diamètre intérieur muni de déflecteurs (11 - 11A - 14 - 15) servant de soupapes d'admission d'hydrogène lourd et d'échappement de l'hélium formé Ces déflecteurs d'échappement servent aussi de propulseurs ioniques pour déplacer latéralement ou obliquement l'engin.L'ensemble est refroidi aussi par une circulation (19) d'hydrogène liquide, des enroulements spé- ciaux (10) alimentant les électro-aimants supraconducteurs à haute puissance du TOKA- MAK ainsi que les lasers (11) servant de bougie d'allumage pour la réaction tritium, hydrogène (@H + @@H R He24 +#)N@) Des organes de contrEle de régulation et de surveillance (16) entourent un anneau de soutes (17) donnant sur un sas central (18) d'accès, muni d'un portillon (24) et d'un système de vidange d'air et d'ouverture (25). Des radars d'altitude et de repérage (23) sont disposés sous les soutes, ainsi que des atterri - seurs élastiques télescopiques (26).Des réservoirs d'huile et de liquide réfrigérant (21) alimentent les pompes et les organes annexes (lasers). Une cabine supérieure est munie de tous les a@@areils de commande et de contrôle (22) et de hublots (28) d'un écran supérieur plat de télévision panoramique (29) ordonné par des caméras multiples (30) enfermées dans une sphère de protection. Des câbles d'alimentation (13) distribuent les contrôles et les énergies entre les différents appareils. Suivant ce dispositif l'appareil n'est mû que dans le sens vertical. Pour diriger l'appareil latéralement, il suffit de combiner avec l'anneau torique d'ions, une série de déflecteurs d'ions à échappement latéral, analogues aux propulseurs ioniques actuellement utilisés sur certains eugins spatiaux. Ces déflecteurs sont indiqués sur la planche Il fig. 2. Ils permettent de corriger l'altitude de l'engin et de manoeu- vrer l'appareil dans toutes les directions - Il est à noter que G st aG diminuent dans la @ême proportion quand on s'éloigne du centre d'attraction à la verticale. La force de sustentation reste donc la même si la puissance ne varie pas. - Vn autre dispositif envisageable pour obtenir les merles effets, serait de faire tourner un flot d'électrons dans la masse d'un disque métallique avec une densité et une vitesse suffisante pour obtenir la même force sustentatrice qu'un faisceau d'ions. Il faudrait pour cela que le disque métallique soit dans un état supraconducteur pour ne pas fondre socs effet Foule. La densité électronique devrait être alors environ 2000 fois plus forte que la densité ionique @H+/el@ - = 1836 en poids. 3 ) Calculs a) Si l'on prend en c.g;s. m = 1,6 x 10 ~24 gr. poids d'un proton;ft rayon de la terre 6,570 x 108 cms , r r rayon du tore = 103 cms et # la vitesse de rotation = 2,8 x 1010cm/sec, et en négligeant les effets relativistes F = m #2 r = 1,6 x 10-24 x 7,9 x 1020 x 103 = 1,2 gr pour un proton (v. fig. 1 Pl I).Or F #0 1,2 6,371 x 108 F = ; = = 6,371 x 105 aG = aG 0# aG 10 6,71 x 105 1 gr x 0,15 x 10 10-5 = 0,15 x 10-5 gr = 1,5 x 10 -6gr aG = 1,5 gr z 10 -s Si l'on suppose le poids de l'appareillage égal à 30 tonnes soit 3 x 107 grammes, pour le soulever il faut un nombre de protons P = 3 x 107 = 4,5 x 1013 protons aG 1,5 x 10-6 densité ionique tres facilement accessible dans un accélérateur de particules alimenté par un injecteur du type duoplasmatron ou similaire. En augmentant la densité des ions ou en poussant la vitesse pour accertuer l'effet relativiste d'augmentation de masse avec la vitesse, on obtient aG > G et l'appareil décolle à la verticale. b) Il est à noter que la force aG doit exister dans tous les accélérateurs de particules circulaires mais qu'elle est totalement masquée par la force centrifuge et le poids des appareillages fixes elle ne doit donc subsister que comme force parasite causant une perte anormale des protons par diffusion sur les parois de la chambre à vide. Revendications - 1. Appareil spatial télécommandé ou non destiné A l'exploration spa tille. Caractérisé par le fait qu'il utilise pour sa propulsion la composante antigravitative d'un anneau d'ions tournant autour d'un axe vertical, à une vitesse et avec une densité suffisante pour engendrer une force de répulsion contrebalançant et dépassant son poids. Les manoeuvres étant produites par des propulseurs ioniques. Sa source d'énergie étant une pile atomique compacte type KIWI ou un moteur à fusion type TOKA@AK. 2. Appareil spatial télécommandé ou non destiné à l'exploration spatiale. Caractérisé par le fait qu'il utilise pour sa propulsion la composante antigravitative d'un cou rant circulaire d'électrons tournant au sein d'une masse métallique supraconductrice discoïdale et à axe vertical, avec une vitesse et une densité suffisante pour angen- drer une force de répulsion contrebalançant et d passant son poids. Les manoeuvres latérales sont produites par des propulseurs ioniques. fia source d'énergie étant une pile atomique com-acte type KI@I ou un moteur t fusion type TOKAMAK.