Soyons honnêtes, lancer des objets dans l’espace avec des fusées est une manière assez inefficace de faire les choses. Non seulement les fusées sont coûteuses à construire, mais elles ont également besoin d'une tonne de carburant pour atteindre la vitesse de fuite. Et tandis que les coûts des lancements individuels sont réduits grâce à des concepts tels que les fusées réutilisables et les avions spatiaux, une solution plus permanente pourrait être de construire un ascenseur spatial.
Et bien qu'un tel projet de méga-ingénierie ne soit tout simplement pas réalisable en ce moment, de nombreux scientifiques et entreprises du monde entier se consacrent à faire d'un ascenseur spatial une réalité au cours de notre vie. Par exemple, une équipe d'ingénieurs japonais de la Faculté de génie de l'Université de Shizuoka a récemment créé une maquette d'un ascenseur spatial qu'ils lanceront dans l'espace demain (le 11 septembre).
Le concept d'un ascenseur spatial est assez simple. Fondamentalement, il appelle à la construction d'une station spatiale en orbite géosynchrone (OSG) qui est attachée à la Terre par une structure tendue. Un contrepoids serait attaché à l'autre extrémité de la station pour maintenir la sangle droite tandis que la vitesse de rotation de la Terre assure qu'elle reste au même endroit. Les astronautes et les équipages voyageraient de haut en bas dans les attaches des voitures, ce qui supprimerait complètement le besoin de lancements de fusées.
Pour leur modèle à l'échelle, les ingénieurs de l'Université de Shizuoka ont créé deux ultra-petits CubeSats, dont chacun mesure 10 cm (3,9 pouces) sur un côté. Ceux-ci sont reliés par un câble en acier d'environ 10 mètres de long (32,8 pieds), un conteneur qui agit comme un ascenseur spatial se déplace le long du câble à l'aide d'un moteur, et des caméras montées sur chaque satellite surveillent la progression du conteneur.
Les microsatellites devraient être lancés sur la Station spatiale internationale (ISS) le 11 septembre, où ils seront ensuite déployés dans l'espace à des fins de test. Avec d'autres satellites, l'expérience sera menée par le véhicule n ° 7 H-IIB, qui sera lancé depuis le centre spatial de Tanegashima dans la préfecture de Kagoshima. Alors que des expériences similaires où des câbles ont été étendus dans l'espace ont été menées auparavant, ce sera le premier test où un objet est déplacé le long d'un câble entre deux satellites.
Un porte-parole de l'Université de Shizuoka aurait déclaré dans un article de l'AFP: "Ce sera la première expérience au monde à tester le mouvement des ascenseurs dans l'espace."
«En théorie, un ascenseur spatial est hautement plausible. Les voyages dans l'espace pourraient devenir quelque chose de populaire à l'avenir », a ajouté Yoji Ishikawa, ingénieur à l'Université de Shizuoka.
Si l'expérience s'avère fructueuse, elle aidera à jeter les bases d'un véritable ascenseur spatial. Mais bien sûr, de nombreux défis importants doivent encore être résolus avant que tout ce qui approche d'un ascenseur spatial puisse être construit. Le plus important d'entre eux est le matériau utilisé pour construire l'attache, qui devrait être à la fois léger (pour ne pas s'effondrer) et avoir une résistance à la traction incroyable pour résister à la tension induite par la force centrifuge agissant sur le contrepoids de l'élévateur.
En plus de cela, l'attache devrait également résister aux forces gravitationnelles de la Terre, du Soleil et de la Lune, sans parler des contraintes induites par les conditions atmosphériques de la Terre. Ces défis étaient considérés comme insurmontables au cours du 20e siècle, lorsque le concept a été popularisé par des écrivains comme Arthur C. Clarke. Cependant, au tournant du siècle, grâce à l'invention des nanotubes de carbone, les scientifiques ont commencé à reconsidérer l'idée.
Cependant, la fabrication de nanotubes à l'échelle nécessaire pour atteindre une station OSG dépasse encore largement nos capacités actuelles. En outre, Keith Henson - un technologue, ingénieur et co-fondateur de la National Space Society (NSS) - soutient que les nanotubes de carbone n'ont tout simplement pas la force nécessaire pour supporter les types de stress impliqués. Pour cela, les ingénieurs ont proposé d'utiliser d'autres matériaux, comme le nanofilament de diamant, mais la production de ce matériau à l'échelle requise dépasse également nos capacités actuelles.
Il existe également d'autres défis, notamment comment éviter que les débris spatiaux et les météorites n'entrent en collision avec l'ascenseur spatial, comment transmettre l'électricité de la Terre à l'espace et s'assurer que la longe est résistante aux rayons cosmiques de haute énergie. Mais si et quand un ascenseur spatial pouvait être construit, il aurait d'immenses bénéfices, dont le moindre ne serait pas la capacité de transporter des équipages et des marchandises dans l'espace pour beaucoup moins d'argent.
En 2000, avant le développement de fusées réutilisables, le coût de mise en orbite géostationnaire de charges utiles à l'aide de fusées conventionnelles était d'environ 25 000 USD par kilogramme (11 000 USD par livre). Cependant, selon les estimations compilées par la Spaceward Foundation, il est possible que des charges utiles puissent être transférées au BSG pour aussi peu que 220 $ par kg (100 $ par livre).
En outre, l'ascenseur pourrait être utilisé pour déployer des satellites de nouvelle génération, tels que des panneaux solaires spatiaux. Contrairement aux panneaux solaires au sol, qui sont soumis au cycle jour / nuit et aux conditions météorologiques changeantes, ces panneaux pourraient collecter de l'énergie 24 heures par jour, 7 jours par semaine, 365 jours par an. Cette puissance pourrait ensuite être transmise par les satellites à l'aide d'émetteurs micro-ondes aux stations de réception au sol.
Les vaisseaux spatiaux pourraient également être assemblés en orbite, une autre mesure de réduction des coûts. Actuellement, les engins spatiaux doivent être entièrement assemblés ici sur Terre et lancés dans l'espace, ou avoir des composants individuels lancés en orbite puis assemblés dans l'espace. Quoi qu'il en soit, c'est un processus coûteux qui nécessite des lanceurs lourds et des tonnes de carburant. Mais avec un ascenseur spatial, les composants pourraient être mis en orbite pour une fraction du coût. Mieux encore, des usines autonomes pourraient être placées en orbite, capables à la fois de construire les composants nécessaires et d'assembler des engins spatiaux.
Il n'est donc pas étonnant que de multiples entreprises et organisations espèrent trouver des moyens de surmonter les défis techniques et d'ingénierie qu'une telle structure entraînerait. D'une part, vous avez le International Space Elevator Consortium (ISEC), une filiale de la National Space Society qui a été créée en 2008 pour promouvoir le développement, la construction et l'exploitation d'un ascenseur spatial.
Ensuite, il y a la société Obayashi, qui travaille avec l'Université de Shizuoka pour créer un ascenseur spatial d'ici 2050. Selon leur plan, le câble de l'ascenseur serait composé d'un câble de nanotubes de carbone de 96 000 km (59 650 mi) capable de transporter 100 -ton grimpeurs. Il comprendra également un port de terre flottant de 400 m (1312 pi) de diamètre et un contrepoids de 12 500 tonnes (13 780 tonnes américaines).
Comme l'a dit le professeur Yoshio Aoki du Nihon University College of Science and Technology (qui supervise le projet d'ascenseur spatial d'Obayashi Corp.): «[Un ascenseur spatial] est essentiel pour que les industries, les établissements d'enseignement et le gouvernement s'associent pour le développement technologique . "
Certes, le coût de construction d'un ascenseur spatial serait énorme et nécessiterait probablement un effort international et multigénérationnel concerté. Et des défis importants demeurent qui nécessiteront des développements technologiques importants. Mais pour cette dépense ponctuelle (plus le coût de la maintenance), l'humanité aurait un accès illimité à l'espace dans un avenir prévisible, et à des coûts considérablement réduits.
Et si cette expérience s'avère fructueuse, elle fournira des données essentielles qui pourraient un jour éclairer la création d'un ascenseur spatial.
