Initié par Tsiolkovsky et médiatisé par Arthur Clarke, le concept d’ascenseur spatial fait rêver mais pose de redoutables problèmes aux ingénieurs. Un mini-prototype de fabrication japonaise sera bientôt testé pour la première fois sur l’ISS.
Au tout début des années 1970, l’euphorieeuphorie est à son maximum en ce qui concerne la conquête de l’espace. On rêve d’aller sur Mars au début des années 1980 et à plus long terme d’établir des colonies spatiales au point de LagrangeLagrange point L5, au 21e siècle, et avant cela des stations spatialesstations spatiales solaires en orbite géostationnaireorbite géostationnaire à 36 000 kilomètres de la Terre, dans la fameuse Terre de Clarke orbite.
En effet dans l’espace, le Soleil brille 24h/24 et aucune atmosphère atmosphérique ne vient absorber cette énergie, ce qui élimine de facto le problème de l’intermittence au sol et son redoutable corollaire, le besoin de stockage de l’électricité photovoltaïque produite. Cette observation a déjà inspiré l’ingénieur Peter Glaser (à ne pas confondre avec le prix Nobel Donald Glaser, l’inventeur de la chambre à bulles) en 1968 puis, les années suivantes, le physicien Gerard K. O’Neill. Les deux hommes se sont alors penchés sur la manière d’exploiter cette ressource et ont poussé très loin leurs explorations de ce concept.
L’ascenseur spatial, clé de la réalisation des colonies et stations spatiales
Mais comment mettre en orbite à des coûts raisonnables les immenses quantités de matériaux nécessaires pour fabriquer des stations solaires de plusieurs kilomètres carrés de surface ou les mythiques colonies d’O’Neill et autres Sphère de Bernal ou Torus de Stanford ? Peut-être depuis une base lunaire où les matériaux peuvent être propulsés dans l’espace avec des accélérateurs magnétiques beaucoup plus facilement que depuis la Terre, car la gravité y est plus faible. A voir aussi : Carcassonne : Les habitants de la prison ne veulent pas de foyer d’accueil à proximité de leur domicile.
D’autres spéculent alors sur une idée déjà proposée, il y a bien longtemps, par l’un des pères de l’astronautique Constantin Tsiolkovsky : le concept d’un ascenseur spatial (Arthur Clarke en fera la base d’un de ses romans les plus célèbres, Les Fontaines du paradis). On peut en effet montrer que les coûts chutent drastiquement pour un ascenseur avec des moteurs électriques et un câble pour ainsi dire fixe, reliant le sol de la Terre à une station géostationnaire en orbite.
Malheureusement, il faut un câble doté de propriétés mécaniques extraordinaires pour réaliser une telle portance. Il y a de l’espoir pour les nanomatériaux par rapport aux nanotubes de carbone et aux nanotubes de carbone, mais cela reste un défi technologique difficile et encore peut-être trop cher à réaliser.
Un coût de satellisation divisé par 100 ?
Pourtant, le concept d’ascenseur spatialascenseur spatial refait surface sporadiquement. On en a un bon exemple avec ce que l’agence spatiale japonaise, Jaxa, s’apprête à faire le 11 septembre 2018. Ceci pourrez vous intéresser : « Financer les rénovations domiciliaires à crédit », Bruno Rouleau, président de l’APIC et porte-parole d’IN&FI Crédits. Un colis partira vers l’ISS depuis le centre spatial de Tanegashima au sud du Japon, grâce à un lanceur H-IIB développé mettre en orbite le cargo spatial HTV chargé de ravitailler la Station Spatiale InternationaleStation Spatiale Internationale.
Ce colis contient deux satellites d’une dizaine de centimètres chacun, reliés par un câble d’environ 10 mètres. Cet appareil a été développé notamment par des membres de l’Université de Shizuoka. Un conteneur faisant office de cabine d’ascenseur sera déplacé sur le câble en acier reliant les satellites à l’aide d’un moteur, une fois qu’ils seront dans l’espace autour de l’ISS. Une caméra attachée aux satellites enregistrera les mouvements du conteneur.
L’expérience sera la première du genre à être menée dans l’espace et est en partenariat avec la société de construction basée à Tokyo Obayashi Corp, qui espère avoir un ascenseur spatial opérationnel d’ici 2050. Elle étudie l’idée depuis un certain temps déjà et travaille sur un concept de six capsules de forme ovale mesurant 18 mètres de long et 7,2 mètres de diamètre, chacune pouvant contenir 30 personnes. À 200 kilomètres à l’heure, le voyage vers l’orbite géostationnaire prendrait huit jours avec un coût de transport estimé à des dizaines de milliers de yens par kilogramme-kilogramme de charge, soit environ un centième de celui de la navette spatiale.
Nul doute qu’il s’agit également d’un projet de construction d’une station spatiale solaire, qui trotte dans la tête des Japonais depuis longtemps déjà, pour répondre à leurs besoins énergétiques, notamment avec la mise en pause d’une partie de leur parc. nucléaire suite à l’accident de Fukushima et plus encore avec l’urgence de lutter contre le réchauffement climatique.
Article de Laurent SaccoLaurent Sacco publié le 01/04/2008
L’ascenseur spatial est un vieux rêve qui, s’il devenait réalité, révolutionnerait la conquête de l’espace. Il suppose qu’un certain nombre de problèmes technologiques redoutables ont été résolus. Selon une nouvelle étude menée par le tchèque Lubos Perek, la stabilisation du câble reliant la planète à l’espace serait plus difficile qu’on ne le pensait.
Le concept d’ascenseur spatial a été rendu célèbre par Arthur Clarke dans l’un de ses romans les plus réussis : Les fontaines du paradis. Le plus grand obstacle à la création d’une station spatiale en orbite digne de l’Odyssée de l’espace de 2001, ou d’une base sur MoonMoon comme on le voit dans Cosmos 1999, est le coût exorbitant de l’équipement en orbite depuis la surface de la Terre. Si l’on pouvait mettre en orbite une petite station spatiale, ou mieux, capturer un petit astéroïde et le mettre en orbite géosynchrone, on pourrait imaginer faire descendre au sol un câble fait d’un matériau extrêmement résistant.
Les calculs montrent qu’une sorte d’ascenseur électrique circulant sur le câble permettrait de faire monter des matériaux de construction en orbite géostationnaire à un coût bien moindre qu’avec des propulseurs chimiques classiques. L’idée est en fait très ancienne, puisqu’elle remonte au fondateur de l’astronautique, Constantin Tsiolkovsky.
Le premier problème à résoudre est celui du matériau matériau constituant le câble. Il semblerait qu’avec la découverte des nanotubes de carbone, le projet soit un peu sorti de la science-fiction, même si des travaux scientifiques avaient déjà abordé le sujet, en Union soviétique et aux États-Unis entre la fin des années 1950 et le début de les années 1960. En principe, bien qu’il y ait débat sur le sujet, si l’on pouvait produire des câbles en nanotubes de carbone de plusieurs milliers de kilomètres, on pourrait atteindre les performances de résistance mécanique requises par une telle entreprise. Aux États-Unis, il existe même un concours pour le développement d’un tel ascenseur spatial…
Le second problème est celui de la stabilité du filament littéralement tendu entre Ciel et Terre. Les vents, les forces de marée et les forces de marée provoquées par la Lune et le Soleil sont susceptibles de produire le long du câble des ondulations difficiles à accepter, surtout si une résonance de résonance est atteinte qui conduirait à la rupture du câble.
Faut-il une stabilisation active du câble ?
Lubos Perek de l’Institut astronomique de l’Académie tchèque des sciences à Prague vient de relancer le débat. A voir aussi : Les actions européennes chutent avant les données sur l’inflation. Selon lui, comme il l’explique dans la revue Acta Astronautica, il faudrait probablement prévoir des propulseurs le long du câble pour assurer une bonne stabilité. Cela complique singulièrement les choses car il faudrait assurer l’entretien et le ravitaillement de ceux-ci.
Au final, les avantages technologiques et financiers de la mise en orbite de matériaux de construction pour une station spatiale, ou un engin spatial destiné par exemple à voyager dans le système solaire, pourraient bien être minces par rapport à des moyens de mise en orbite plus conventionnels. .
D’autres chercheurs, comme Anders Jorgensen du New Mexico Institute of Mining and Technology à Socorro (USA), ne sont pas complètement convaincus, même s’ils reconnaissent le problème de la stabilité du câble. Pour eux, les affirmations de Perek ne sont pas suffisamment étayées. L’influence du champ magnétique terrestre sur un léger courant électrique courant électrique traversant le filament peut être suffisante pour obtenir une stabilité adéquate.
Enfin, Bradley Edwards, qui a rédigé en 2003 une étude complète sur l’ascenseur spatial pour la NasaNasa, rappelle que selon les calculs déjà effectués, l’influence des forces de marée luni-solaires serait négligeable. Comme Lubos Perek le reconnaît lui-même, il est donc encore trop tôt pour enterrer le concept d’un ascenseur spatial.