Être capable de mettre en orbite une masse de la surface de la Terre en apesanteur a toujours été une réussite gigantesque : il faut d'énormes quantités d'énergie, de carburant et d'argent pour amener ne serait-ce que quelques kilos d'un objet dans l'espace. Nous avons lancé des fusées gigantesques avec de minuscules charges utiles, et nous essayons de les lancer avec un «fronde centrifuge« . Peut être. Et si on construisait un ascenseur spatial ?
Qu'est-ce qu'un ascenseur spatial ?
Bien sûr, il ne s'agit pas ascenseurs au sens conventionnel du terme. Même si un ascenseur spatial peut effectivement déplacer des objets de haut en bas, il est plus utile de penser à un engin tel qu'un chemin de fer.
Essentiellement, un ascenseur spatial serait un câble de connexion géant s'étendant du sol à un point situé entre 35.000 100.000 et 22.000 62.000 kilomètres (XNUMX XNUMX à XNUMX XNUMX milles) au-dessus de la Terre, jusqu'à une station spatiale en orbite qui agirait comme un contrepoids.
Et qu’est-ce qui maintiendrait tendu ce très long câble d’ascenseur spatial pour permettre aux « voitures » de monter et de descendre ? La puissance de rotation de la Terre, grâce à la force centrifuge.
Quels seraient les avantages ?
Les avantages de l’utilisation d’un ascenseur spatial par rapport aux fusées traditionnelles seraient multiples. Le prix de l’envoi de masse dans l’espace passerait d’environ 10.000 100 dollars le kilo à seulement XNUMX dollars.
Un ascenseur spatial offrirait aux gouvernements et aux entreprises un moyen beaucoup plus rapide de transporter des personnes et des marchandises dans l'espace.
Cela rendrait la construction de stations spatiales et de colonies pour la Lune et Mars beaucoup plus facile et plus rapide.
Il fournirait un itinéraire plus sûr et plus fiable pour une industrie touristique espace rentable.
Cela aiderait à apporter plus d'énergie sur Terre, réduisant ainsi les coûts de lancement et de test miroirs solaires et des stations pour envoyer de l'énergie depuis l'espace.
Enfin, la sécurité. Peu d'inconnues : le trajet serait plus lent, mais sans contraintes comme celles d'aujourd'hui. Et avec des capacités de charge bien supérieures.
Comment est née l’idée de l’ascenseur spatial ?
Les origines de l'idée viennent de Russie : le scientifique soviétique Constantin Tsiolkovski (un des parrains de la science des fusées avec Goddard et Oberth) en a parlé pour la première fois dès 1895. Sa proposition était essentiellement une tour construite assez haut pour atteindre l'espace extra-atmosphérique.
Plus de 60 ans plus tard, toujours en Russie, l'idée moderne d'un ascenseur spatial est née. C'était un autre scientifique, Iouri Artsoutanov, pour concevoir en 1959 une « structure tendue » maintenue en position grâce à la force centrifuge.
Comment se fait-il que nous n'en ayons pas déjà un, 130 ans après la première idée ? Outre les coûts de construction d’une telle structure, le principal obstacle réside dans les matériaux avec lesquels construire un câble incroyablement long. Les nanotubes de carbone, souvent considérés comme la meilleure option, ne sont pas les seuls candidats : les nanofils de carbure, de nitrure et de silicium sont également en lice.
À quoi ressemblerait un ascenseur spatial ?
Les plans actuels s'articulent tous autour de 6 sections : la station au sol, le câble, le contrepoids, la station spatiale, les « voitures » et la source d’alimentation de l’ensemble du système. Le contrepoids doit être placé à l'extrémité du câble, tandis que la station elle-même doit être située à un point où la masse au-dessus d'elle est égale à celle en dessous.
Les sources d'énergie imaginées pour guider les wagons ? Un mélange de lasers et de cellules solaires, mais certains spéculent aussi réacteurs à fusion.
Avec un ascenseur spatial, les voitures pourraient transporter des personnes et des marchandises vers une station spatiale en orbite, ou aider des satellites et des sondes à se mettre en orbite, ou aller vers des destinations beaucoup plus éloignées, comme la Lune, Marte, la ceinture d'astéroïdes et au-delà.
Existe-t-il déjà des projets officiels ?
Bureau des projets avancés du Marshall Space Flight Center de NASA a élaboré un plan officiel.
L'ascenseur spatial concept de la NASA est une structure qui s'étend de la surface de la Terre jusqu'à l'orbite géostationnaire terrestre (GEO), à une altitude de 35.786 50 km. La tour ferait environ XNUMX km de haut avec un câble attaché au sommet. Son centre de masse serait en orbite, de manière à faire tourner l'ensemble de la structure en synchronisation avec la rotation de la Terre. Le long du câble, des véhicules électromagnétiques transporteraient des personnes, des charges utiles et de l'énergie entre l'espace et la Terre.
En utilisant des nanotubes de carbone, un câble de seulement 7 cm d'épaisseur serait capable de déplacer 1.000 10 tonnes de marchandises en une seule journée. Il nous a fallu plus de XNUMX ans pour assembler l'ISS, qui a le même poids.
Selon une analyse de la Spaceward Foundation, que je vous mets en lien ici, la force spécifique (une mesure de contrainte/densité connue sous le nom de Pascal) nécessaire pour un câble serait comprise entre 30 et 40 milliYuris, soit 30 à 40 millions de Pascals : environ 75 fois la force spécifique du fil d'acier.
Un futur… Espace
Notre avenir dans l'espace dépend de trois facteurs cruciaux. Tout d'abord, l'aspect économique: (le désinvestissement dans les armes et l'augmentation des fonds pour la recherche et le développement des missions ne seraient pas mauvais). Deuxièmement, le créatif: Nous avons besoin de moyens nouveaux et plus efficaces pour atteindre l’orbite et voyager. Troisièmement, le culturel : nous devons former de nouveaux scientifiques dans le domaine de l'espace et des fusées, et éduquer les nouvelles générations pour qu'elles abandonnent la sous-culture archaïque selon laquelle « aller dans l'espace ne résout aucun problème sur Terre ».
L’ascenseur spatial est le prochain grand « grand pas » dont nous avons besoin. Et peut-être qu’avec un financement approprié et des efforts scientifiques, cela pourrait devenir une réalité plus tôt que prévu.
