Un Ascenseur Orbital
Ces pages tentent de rassembler tout ce qu'il est possible de trouver sur le web sur le sujet fascinant de l'ascenseur orbital, ou encore tour orbitale, ascenseur spatial, crochet du ciel, haricot géant, funiculaire des cieux, satellite ancré, échelle de Jacob (tous ces noms ne font que montrer l'embarras dans lequel on se trouve pour indexer ce qui pourrait bien être le projet le plus important de l'histoire de l'humanité depuis la conquête du nouveau monde).
L'ascenseur orbital (ou spatial), c'est quoi ?
Tout simplement cette idée géniale : pour mettre des satellites en orbite, pourquoi ne pas tout simplement... leur faire prendre un ascenseur ? En clair, imaginez un câble vertical, partant du seul en un point de l'équateur terrestre, et montant jusqu'au ciel comme une corde de fakir ! Oui, un câble... mais quel câble ! il serait long de 100 000 Km, pas moins, et la partie située au delà de l'orbite géostationnaire (35800 Km) servirait de contrepoids en quelque sorte, pour équilibrer ce câble et le mettre en tension. Mais quelle tension ! plus de 20 tonnes au millimètre carré.... si le câble était en métal il se romprait sous son propre poids. par contre s'il était en... diamant ça irait; mais aussi s'il était... en toile d'araignée ! Mais le matériau le plus prometteur est la fibre de nanotubes de carbone.
Pour construire cet ascenseur, on procède "par le haut" : autrement dit, on lance en orbite géostationnaire un satellite constitué de deux grosses bobines de câble : on déroule l'une de ces bobines "vers le bas", c'est à dire vers la terre, jusqu'à ce qu'elle touche le sol en un point précis de l'équateur, où on l'amarre solidement. Simultanément, on déroule l'autre bobine "vers le haut", c'est à dire vers l'espace, où la tension due à la force centrifuge sert de contrepoids. C'est au niveau du satellite "bobine" que la tension est la plus forte : naturellement la section du câble est ici également la plus grosse : plus de cent fois la section au niveau du sol !
Contrairement à ce que que plusieurs auteurs (y compris celui d'un récent article de Science et Vie Junior) on laissé entendre, il n'est nullement besoin d'aller capturer un gros astéroïde pour servir de contrepoids. Le câble lui même en sera un excellent. Et la masse à lancer en orbite géostationnaire n'est pas si énorme que ça : vous pouvez la calculer vous même. Avec des nanotubes de carbone de l'épaisseur d'un cheveu (au niveau du sol), cinq tonnes seulement suffiraient dans un premier temps pour construire un ascenseur "minimal" capable de soulever des charges de 100 Kg jusqu'à l'orbite géostationnaire. Nous sommes d'ores et déjà capables de mettre de telles charges en orbite avec ariane V ou la navette spatiale + un accélérateur (coût : 100 M$ seulement). Ensuite, on renforcera progressivement le câble en l'utilisant pour "monter" des portions de câble de plus en plus grosses. Au bout d'environ cinq ans, votre ascenseur peut enlever des dizaines de tonnes jusqu'à l'orbite géostationnaire, pour un coût dérisoire : 100 euros le Kilo en orbite. Plus besoin de fusées. L'humanité entrera alors véritablement dans l'ère spatiale.
Comment fonctionnerait l'ascenseur ? tout simplement à l'électricité : d'abord solaire (pour le câble minimal "bootstrap"), puis fournie par des conducteurs accrochés le long du câble "porteur" en carbone. Il est même possible d'envisager un système de pseudo contrepoids avec deux "cabines", l'une montante et consommant de l'énergie électrique, l'autre descendant en freinant avec des freins électromagnétiques qui fourniront la plus grosse partie de l'énergie nécessaire à la cabine "montante". Vu la longueur du parcours (35800 Km), une vitesse minimale de 500 Km/h, voire 1000 Km/h est nécessaire si on ne veut pas trop s'ennuyer pendant la montée. Un sacré ascenseur...
Je prétends que si on y mettait réellement les moyens (1000 M€ au total, c'est pas la mer à boire), il serait possible de construire l'ascenseur orbital d'ici quinze à ving ans. Alors, qui lancera une "start up" avec moi pour le faire ?
En anglais : je cite A. C. Clarke :
The Russian inventor used the charming 'heavenly funicular'. American writers have contributed 'orbital tower', 'anchored satellite', 'beanstalk', 'Jacob's Ladder -- and, of course, 'Skyhook'. I prefer 'space elevator'; it is euphonious (at least in English) and exactly describes the subject.
Je suis désolé, mais toute la littérature sur le sujet est en anglais. Si j'ai le temps, je traduirais ici quelques uns de ces articles.
- Space elevators : une introduction rapide sur le sujet
- The Space Elevator: Thought Experiment, or Key to the Universe? by Arthur C. Clarke (Address to the XXXth International Astronautical Congress, Munich, 20 September 1979). [Page locale, miroir de http://plains.uwyo.edu/~mickray/clark.htm]
- The Orbital Tower by Jerome D. Rosen. About how a beanstalk could be built.
- Using Mechanosynthetic Assemblers to Build an Orbital Tower by Jerome D. Rosen (in The Assembler, First Quarter 1996).
- Space Elevator:Une étude complète par des étudiants de l'universite de Delft. Tout y est !
Voici une vidéo sur le sujet de l'ascenseur spatial : (en anglais)
Enfin un point de vue "élargi" sur ce genre de sujet et les sujets connexes : le Megascale Engineering