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30
novembre 2014 |
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L'ascenseur spatial,
réalisation majeure du XXIe siècle ? |
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L'entreprise de construction
japonaise Obayashi affirme pouvoir construire d'ici 2050 le premier
ascenseur spatial, rendant ainsi obsolète l'utilisation de coûteuses
fusées pour l'envoi de charges et d'astronautes dans l'espace.
On l'ignore généralement, mais si le concept d'orbite
géostationnaire est dû à l'écrivain de science-fiction Arthur C.
Clarke, celui de l'ascenseur spatial remonte à Constantin
Tsiolkovski, qui dans son livre "Rêves de la Terre et du Ciel"
paru en 1895, imaginait la construction d'une tour haute de 36.000
km de haut, altitude à laquelle la force centrifuge induite par la
rotation de la Terre annule la force d'attraction.
L'idée s'est depuis développée, et d'une improbable tour est passée
à un câble tendu entre le sol au niveau de l'équateur et un point
situé au-delà des 36.000 km afin de faire contrepoids. Mais des
contraintes technologiques s'opposaient à pareille réalisation, dont
notamment l'inexistence d'un matériau suffisamment léger, et surtout
résistant pour supporter ne fût-ce que son propre poids. La
découverte des nanotubes de carbone dans les années 80, puis leur
développement qui se poursuit toujours actuellement, ont permis
d'envisager à nouveau cette solution. "La force de traction
produite ainsi est presque cent fois supérieure à celle obtenue avec
des câbles en acier, donc c'est possible" s'enthousiasme Yoji
Ishikawa, responsable recherche et développement pour Obayashi.
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Le projet
d'ascenseur spatial d'Obayashi (crédit Obayashi). |
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Bradley C. Edwards, docteur en Physique
de l'Université du Wisconsin et membre de la fondation californienne
Eureka Scientific décrit en détail une méthode possible de
construction d'un tel ascenseur :
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a) Lancement d'un engin spatial en
orbite géostationnaire, déploiement depuis celui-ci d'un mince ruban
(1 micron d'épaisseur) composé de nanotubes de carbone. Au fur et à
mesure que l'extrémité du câble se rapproche du sol, le véhicule
porteur s'éloigne de la Terre pour maintenir l'équilibre, atteignant
à la fin de l'opération l'altitude de 72.000 km.
b) Amarrage du câble au sol.
c et d) Dès que le câble est amarré
au sol, d'autres engins l'utilisent en le parcourant tout en
déployant derrière eux de nouveaux câbles venant renforcer
l'ensemble et constituant ainsi le câble définitif. |
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Dans son projet, Edwards présente une
structure composée de carbone et de bore capable de résister à
l'impact des micrométéorites en insistant sur le fait qu'en cas
d'endommagement, celui-ci peut à tout moment être renforcé, ou même
dupliqué par l'envoi d'engins "constructeurs" capables de le
parcourir en déployant de nouveaux câbles derrière eux, de la même
façon qu'une araignée tisse sa toile.
Reste le risque d'impact avec les satellites actuellement en orbite.
Selon le chercheur, les orbites de ceux-ci étant prévisibles (avec
une précision qui ne fait que s'accroître), il serait parfaitement
possible d'imprimer en temps voulu des oscillations au câble afin de
l'écarter de la trajectoire d'un objet devenu incontrôlable. Dans
son livre "Les Fontaines du Paradis" (à conseiller !), Arthur C.
Clarke imagine que de telles oscillations sont appliquées en
permanence à une tour orbitale située sur Mars afin d'éviter le
passage de Phobos, qui tourne en effet sous le niveau de l'orbite
géostationnaire.
L'intérêt de l'ascenseur spatial réside dans son faible coût de
fonctionnement. Dans certaines études, l'énergie de freinage d'une
cabine descendante pourrait être récupérée pour alimenter une cabine
montante. Utiliser une fusée pour transporter des marchandises dans
l'espace revient à près de 18.000 euros par kilo, une somme qui
chuterait à 200 euros au moyen de l'ascenseur spatial.
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Modèle de station
située au sommet (projet DigiScool Ingenieurs). |
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La collaboration des chercheurs
"À l'heure actuelle nous ne sommes pas encore en mesure de fabriquer
des câbles assez long" reconnaît Yoji Ishikawa. "Nous sommes
capables de produire des nanotubes de 3 cm seulement, or il nous en
faut bien plus. Nous pensons être capable d'y arriver d'ici 2030"
rassure toutefois le chercheur.
Et en effet, c'est tout le Japon qui se mobilise pour faire de cet
ascenseur une réalité. Dans tout le pays, des universités
travaillent sur le projet, et tous les ans, des compétitions ont
lieu pour que les chercheurs puissent présenter et mettre en commun
leurs recherches. Une étude internationale de 2012 a conclu que le
projet était réalisable, mais serait plus facilement mis en œuvre au
prix d'une collaboration entre plusieurs pays.
Une source inépuisable d'énergie ?
Par ailleurs, l'entreprise Obayashi imagine d'autres utilisations à
l'ascenseur spatial. Ainsi, la station située au point d'équilibre,
en pesanteur nulle, pourrait être équipée de vastes panneaux
solaires recueillant une énergie pouvant être conduite directement
sur Terre le long du câble principal. La dimension d'un tel
collecteur étant virtuellement illimitée en apesanteur, sa capacité
l'est tout autant. On imagine la suite…
Liens :
>>>
Site de l'entreprise de construction Obayashi.
>>> The Space Elevator Construction Project (+ video).
>>> Lien direct vers la vidéo (format mp4, 15 Mo, clic droit
pour télécharger)
>>> Le rapport de
faisabilité soumis par Bradley C. Edwards à la Nasa (pdf).
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La Nasa aussi a
son projet d'ascenseur spatial... Crédit Nasa. |
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