Conception d'un artiste d'un ascenseur spatial lancé depuis la surface d'une planète Mars verte. Chanteur volant/Flickr (CC BY 2.0) Depuis que les humains ont commencé à mettre des satellites en orbite dans les années 1950, nous avons compté sur de grands, fusées puissantes pour échapper à la gravité terrestre et entrer dans l'espace. Mais les grosses fusées ont un inconvénient majeur, en ce qu'ils rendent les lancements spatiaux coûteux. Exemple concret :la fusée de transport lourd du système de lancement spatial de la NASA, dont le vol inaugural est prévu en décembre 2019, coûtera environ 1 milliard de dollars par lancement, selon un rapport de 2017 du Bureau de l'inspecteur général (OIG) de la NASA. Les coûts de lancement du Falcon Heavy beaucoup plus économique de SpaceX, qui a été lancé avec succès depuis le Kennedy Space Center en février 2018, entre 90 et 150 millions de dollars pour un produit entièrement consommable, version au maximum, selon CNBC.
Depuis des décennies, cependant, les visionnaires ont cherché des moyens d'entrer dans l'espace sans compter – du moins pas principalement – sur la puissance des fusées.
Une telle approche alternative, lancements air-orbite, semble sur le point de devenir réalité. Stratolaunch, la société de lancement spatial privé créée par le co-fondateur de Microsoft Paul Allen en 2011, a un plan ambitieux pour piloter le plus gros avion du monde, avec une envergure de 385 pieds (117 mètres), à une altitude de 35, 000 pieds (10, 668 mètres). Là, il servira de plate-forme de lancement à haute altitude pour les petits véhicules propulsés par fusée. Une fois libéré, ces véhicules n'auront pas à surmonter la traînée causée par l'épaisseur de la basse atmosphère, comme le ferait une fusée lancée au sol, et ils pourront se mettre en orbite sans avoir à brûler autant de carburant. En août 2018, la société a annoncé sa gamme de quatre types différents de lanceurs. Un véhicule encore en phase d'étude de conception, un avion spatial réutilisable, pouvait transporter une cargaison ou un équipage humain. Stratolaunch prévoit de commencer à offrir un service régulier en 2020. Le PDG de Stratolaunch, Jean Floyd, a déclaré dans un communiqué de presse que la mission de l'entreprise est de rendre l'accès à l'espace « plus pratique, abordable et routinier, " et que la planification d'un lancement de satellite sera finalement aussi simple que de réserver un vol aérien. une autre tenue air-orbite, Orbite vierge, prévoit d'utiliser un Boeing 747-400 modifié comme plate-forme pour sa fusée LauncherOne, qui propulsera les satellites en orbite.
Plusieurs autres, encore plus exotique, les concepts restent encore sur la planche à dessin. James R. Powell, le co-inventeur au milieu des années 1960 de la propulsion maglev supraconductrice pour les trains, et collègue ingénieur George Maise, préconisent depuis des années que la technologie soit également utilisée pour le lancement d'engins spatiaux.
Au lieu d'une rampe de lancement, le projet Startram utiliserait un énorme tube de lancement surélevé. "Pensez à un train à lévitation magnétique (maglev) dans un tunnel sous vide, " Powell explique par e-mail. " Sans traînée d'air ralentissant le véhicule, et sans avoir besoin de transporter de grandes quantités d'ergols à bord (comme c'est le cas avec les fusées), il est relativement facile d'atteindre des vitesses orbitales de 18, 000 miles par heure (2, 900 kilomètres par heure) ou plus. Lorsque le véhicule sort du tunnel à haute altitude (par exemple, au sommet d'une haute montagne), le véhicule irait si vite qu'il roulerait jusqu'à l'altitude orbitale, où une petite fusée est utilisée pour circulariser l'orbite. Nous avons également conçu plusieurs mécanismes pour maintenir le vide dans le tunnel intact lorsque le véhicule sort du tunnel, afin que ce tunnel puisse être rapidement réutilisé pour lancer le prochain véhicule. Tous les principaux composants du système StarTram existent déjà et sont bien compris."
Powell a commencé à envisager l'utilisation du maglev supraconducteur pour le lancement d'engins spatiaux à la suggestion d'un collègue de la NASA en 1992. Initialement, lui et Maise ont développé un concept pour un système de 100 milliards de dollars adapté aux lancements spatiaux habités, dans lequel un tube serait mis en lévitation avec des câbles supraconducteurs massifs. (Voici un brevet qu'ils ont obtenu en 2001 pour ce système.) Ils ont également conçu un système de tube à cargaison uniquement qui s'étendrait sur 62 miles (100 kilomètres) et monterait au moins 13, 123 pieds (4, 000 mètres) sur la pente d'une haute montagne. Ils estiment que le système de fret uniquement pourrait être construit pour 20 milliards de dollars, moins que le coût de développement de la nouvelle fusée à lancement lourd de la NASA.
Mais une fois construit, Startram pouvait en transporter 100, 000 tonnes (90, 718 tonnes métriques) de fret dans l'espace chaque année, plusieurs fois ce que les lancements de fusées transportent actuellement, et mettre l'équipement en orbite terrestre basse pour un coût d'environ 50 $ la livre (0,45 kilogramme), dit Powell. Ce serait une fraction des milliers de dollars par livre qu'il en coûte actuellement pour le fret spatial, selon cet article de Bloomberg de 2018.
"Le plus gros défi technique est la fenêtre de sortie du tube de lancement, " explique Powell. " Le tube doit rester sous vide, Ainsi, lorsque le véhicule sort du tube de lancement pendant le lancement, nous devons empêcher l'afflux d'air de l'atmosphère. » Startram empêcherait l'air d'entrer en utilisant des jets de vapeur pour abaisser la pression de l'air à l'extérieur de la sortie et en utilisant une fenêtre magnétohydrodynamique, qui utiliserait un champ magnétique puissant pour éloigner l'air en continu.
Une autre idée qui existe depuis des années est la construction d'un ascenseur spatial. Cet article de 2000 sur le site Web de la NASA décrit comment une haute tour de base près de l'équateur terrestre serait attachée par un câble à un satellite en orbite terrestre géosynchrone, 22, 236 milles (35, 786 kilomètres) au-dessus du niveau de la mer, qui servirait de contrepoids. Quatre à six voies d'ascenseur s'étendraient jusqu'à la tour et la structure du câble, aller sur des plates-formes à différents niveaux. Des véhicules à propulsion électromagnétique monteraient sur les voies, faire le voyage dans l'espace orbital en cinq heures environ - tout en offrant une vue à couper le souffle en cours de route.
Le concept date de 1895, lorsque le scientifique russe Konstantin Tsiolkovsky a suggéré de construire un "château céleste" qui serait attaché à une structure similaire à la Tour Eiffel à Paris. Un chercheur de la NASA a écrit cet article de 2005 sur les technologies qui devraient être développées pour le construire.
Depuis, les adeptes de l'ascenseur spatial ont continué à vanter le concept, comme les détails de cet article IEEE Spectrum 2015, et ils ont formé une organisation, le Consortium international des ascenseurs spatiaux, qui organise des conférences et publie des rapports techniques. La faisabilité d'un ascenseur spatial, bien que, a pris un coup en 2016 lorsque des chercheurs chinois ont publié un article détaillant leurs découvertes selon lesquelles les nanotubes de carbone, le matériau dans lequel les partisans de l'ascenseur spatial ont placé leurs espoirs, étaient vulnérables à un défaut qui pourrait réduire considérablement leur force.
D'autres idées qui ont émergé au fil des ans ont inclus l'envoi de charges utiles tourbillonnant autour d'une piste en acier en spirale avant de les lancer en orbite terrestre basse, et en utilisant des dirigeables comme plates-formes de lancement.
Maintenant c'est intéressantLe concept de l'ascenseur spatial a été popularisé pour la première fois par l'auteur de science-fiction Arthur C. Clarke dans son roman de 1979 "Les fontaines du paradis".
