Mise à jour le 17 Octobre 2017
«ASCENSEUR POUR L’ESPACE»
Par Jean Yves PRADO ancien Ingénieur CNES
Dans les locaux de l’Aéroclub de France rue Galilée Paris
Le Lundi 9 Octobre 2017 à 18H30
Photos : JPM ou autre pour l'ambiance. (Les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos si nécessaire
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.
BREF COMPTE RENDU
Jean Yves Prado est un ancien du CNES, c’est aussi un grand chasseur d’éclipses.
Il a notamment été responsable du programme Cluster au CNES, mission dédiée à l'observation en 3 dimensions des interactions entre la magnétosphère terrestre et le vent solaire.
Cette première mondiale repose sur 4 satellites identiques disposés en pyramide.
JY Prado revient d’abord sur l’origine de cette idée ; c’est Constantin Tsiolkovski, pionnier de l’astronautique qui en visitant en 1895 la Tour Eiffel propose l’idée d’une tour qui permettrait de faire monter des charges dans l’espace grâce à un ascenseur.
Ce n’est que beaucoup plus tard qu’Arthur C Clarke, célèbre auteur de « 2001 Odyssée de l’espace » et de « les fontaines du Paradis », ouvrage dans lequel il améliore l’idée de Tsiolkovski en introduisant un câble d’ascenseur qui monte vers l’espace.
Mais jusqu’à présent la technique ne semblait pas suivre.
Il fallait attendre le développement des nanotubes de carbone, mais nous y reviendrons.
Mais pourquoi donc s’intéresser à un tel projet qui peut sembler utopique ? Pour une simple question de réduction de coûts, l’accès à l’espace actuel avec fusée étant très cher.
Cela change quand même, avec des nouveaux organismes privées (exemple Elon Musk et SpaceX) qui proposent maintenant des lanceurs en partie récupérables.
Les systèmes actuels sont quand même très limités :
· la masse satellisée ne représente que quelques % de la masse totale du lanceur ;
· la fiabilité des lanceurs est encore problématique
· peu de recyclage pour le moment
· en cas de vols humains, la rentrée sur Terre peut être problématique aussi. (atterrissage très « viril » des Soyuz par exemple, perte
de Navette)
Il n’y a pas encore de lanceurs totalement réutilisables, même si c’est le but de plusieurs compagnies.
BASE PHYSIQUE À UN ASCENSEUR SPATIAL.
Cet ascenseur aurait pour base un long câble portant des cabines devant rejoindre une certaine orbite, généralement l’orbite géostationnaire.
Chaque élément du câble est soumis à deux forces :
· l’attraction de la Terre
· la force centrifuge (rotation de la Terre)
Ces deux forces sont en équilibre à 36.000km, altitude géostationnaire où les satellites « semblent » être fixes par rapport au sol.
Mais la partie basse du câble est attirée vers la Terre, il faudrait une partie supérieure qui l’équilibre pour le tendre. Cette partie doit être très longue et s’étend bien au-delà du géostationnaire. C’est le contrepoids.
Il faut un contrepoids suffisamment lourd accroché au câble et suffisamment loin pour tendre ce câble.
On imagine une longueur de câble totale minimum de l’ordre de 100.000km !
Mais nous n’avons pas encore la technologie pour construire un tel câble qui doit supporte des forces colossales !
Sauf que….
On commence à mettre au point des produits très résistants et peu denses : les nanotubes de carbone.
Ils ont été découverts en 1990, ce sont des molécules sphériques de 60 carbones, synthétisés par les Japonais.
Ils sont microscopiques (50.000 fois plus fins qu’un cheveu) mais 50 fois plus résistant que l’acier et 6 fois moins dense.
Ce sont aussi d’excellents conducteurs électriques.
Malheureusement on ne sait pas encore en fabriquer de grande longueur, la limite actuelle est de l’ordre du mm !
Néanmoins si un tel ascenseur existait, il permettrait aussi de positionner à des endroits particuliers où on pourrait simuler les différentes pesanteurs du système solaire : comme pesanteur martienne, pesanteur lunaire etc..
COMMENT S’EFFECTUERAIT LA MISE EN PLACE.
Le point d’ancrage du câble devrait être au niveau de l’équateur et si possible dans un lieu plutôt isolé et non fréquenté par des avions. En se basant sur la répartition des masses terrestres deux lieux ont été retenus : la région du Sri Lanka et la région des Galápagos.
Mais quand on s’intéresse aussi à la météo et aux ouragans, il semble ne rester qu’une région : la zone des Îles Marquises en Polynésie française.
La mise en place d’un tel câble et d’une telle station semble très complexe.
Il parait peu envisageable de démarrer la construction à partir de l’équateur, car la rotation de la Terre nous imposerait un montage très rapide, ce qui est impensable.
En effet il n’est pas pensable de déployer en quelques heures 100.000 km de câble depuis l’équateur, condition nécessaire pour ne pas s’enrouler autour de la Terre du fait de sa rotation.
Il faudrait être situé à un des Pôles, seuls endroits où l’on peut s’affranchir de cette contrainte (force centrifuge nulle) pour la construction et ensuite déplacer l’ensemble.
Le Pôle N est exclu à cause des populations relativement proches et des lignes aériennes.
Il reste donc ….le Pôle Sud.
Voici comment pourraient se dérouler ces trois étapes :
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Tronçon initial au Pôle Sud À l’aide de ballons |
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Déroulement du câble |
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Déplacement de la station à l’équateur |
Les principales difficultés (autre que la construction en elle-même !) :
· Les débris spatiaux
· Les radiations
· Les oscillations du câble possibles
· Les courants électriques induits
· Les micrométéorites
· Vent et éclairs
· Cassure du câble !
· Réparations éventuelles.
Bref quelques problèmes à résoudre !
Illustration : Mondolithic Studios
On pourrait aussi imaginer un ascenseur lunaire, à partir de la Lune.
En conclusion comme le dit notre conférencier, si le XXème siècle a été le siècle des fusées, le XXI siècle sera-t-il celui de l’ascenseur spatial ??
À la fin, JY Prado passe la parole à son confrère Olivier Boisard (à droite sur le panorama ci-dessus) qui a conçu quelques animations vidéo et illustrations de ce concept.
La vidéo montrée ce soir là se trouve à cette adresse.
De plus, il travaille sur un nouveau projet dont le but serait de mettre en scène l’ascenseur dans un dispositif de réalité virtuelle. Ce projet est en cours de création, mais voici pour information l’adresse d’une page provisoire présentant quelques unes de ces images.
POUR ALLER PLUS LOIN :
Ascenseur vers l'espace par R Lehoucq
Les nanotubes de carbone par Pascale Launois Paris Sud
Are space elevators realistic? Par Born for Space
Japan plans working 'space elevator' by 2050
Japanese Are Building The World’s First Space Elevator!
The Space Elevator NIAC Phase II Final Report par la NASA (2003)
Space Elevator Development par M Bradley quelques illustrations.
Le 21e Siècle Sera-T-Il Celui De L’ascenseur De L’espace ? par T.O.M.
NEW TECHNOLOGY SPACE LIFT FROM EARTH....vidéo courte
Bon ciel à tous
Jean Pierre Martin
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