L'élévateur, vu dans le concept de cet artiste, pourra transporter jusqu'à 13 tonnes de fret dans l'espace, propulsé par des faisceaux laser. Voir plus de photos d'exploration spatiale. Photo avec l'aimable autorisation du groupe LiftPort Lorsque la navette spatiale Columbia a décollé le 12 avril, 1981, du Centre spatial Kennedy, Floride., pour commencer la première mission de navette spatiale, le rêve d'un vaisseau spatial réutilisable a été réalisé. Depuis, La NASA a lancé plus de 100 missions, mais le prix des missions spatiales a peu changé. Qu'il s'agisse de la navette spatiale ou du vaisseau spatial russe non réutilisable, le coût d'un lancement est d'environ 10 $, 000 la livre (22 $, 000 par kg).
Un nouveau système de transport spatial en cours de développement pourrait faire du voyage vers l'orbite terrestre géostationnaire (GEO) un événement quotidien et transformer l'économie mondiale.
Un ascenseur spatial composé d'un ruban composite de nanotubes de carbone ancré à une plate-forme en mer s'étirerait jusqu'à un petit contrepoids d'environ 62, 000 milles (100, 000 km) dans l'espace. Des poussoirs mécaniques attachés au ruban grimperaient alors sur le ruban, transporter des marchandises et des humains dans l'espace, à un prix de seulement environ 100 $ à 400 $ la livre (220 $ à 880 $ le kg).
Dans cet article, nous verrons comment l'idée d'un ascenseur spatial passe de la science-fiction à la réalité.
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Un contrepoids à l'extrémité de l'ascenseur spatial maintiendra le ruban de nanotubes de carbone tendu. Photo avec l'aimable autorisation du groupe LiftPort Pour mieux comprendre le concept d'ascenseur spatial, pensez au jeu de tetherball dans lequel une corde est attachée à une extrémité à un poteau et à l'autre à une balle. Dans cette analogie, la corde est la ruban composite de nanotubes de carbone , le pôle est la Terre et la boule est le contrepoids. Maintenant, imaginez que la balle est placée en rotation perpétuelle autour du poteau, si vite qu'il maintient la corde tendue. C'est l'idée générale de l'ascenseur spatial. Le contrepoids tourne autour de la Terre, en gardant le câble droit et en permettant aux élévateurs robotiques de monter et descendre le ruban.
Sous le design proposé par LiftPort, l'ascenseur spatial serait d'environ 62, 000 milles (100, 000 km) de haut. LiftPort est l'une des nombreuses sociétés qui élaborent des plans pour un ascenseur spatial ou des composants de celui-ci. Des équipes du monde entier sont prêtes à concourir pour les 400 $, 000 premier prix aux Space Elevator Games à la X Prize Cup en octobre 2006 à Las Cruces, Nouveau Mexique.
La pièce maîtresse de l'ascenseur sera le ruban composite de nanotubes de carbone qui ne mesure que quelques centimètres de large et presque aussi fin qu'un morceau de papier. nanotubes de carbone, découvert en 1991, sont ce qui fait croire aux scientifiques que l'ascenseur spatial pourrait être construit. Selon le Dr Bradley Edwards de la Spaceward Foundation, "Auparavant, les défis matériels étaient trop importants. Mais maintenant, nous nous rapprochons des progrès réalisés dans la création de nanotubes de carbone et dans la construction de machines capables de filer les grandes longueurs de matériau nécessaires pour créer un ruban qui s'étirera dans l'espace" [réf. ].
Dans certains premiers plans, les matériaux de construction restants seront utilisés pour former le contrepoids. Photo avec l'aimable autorisation du groupe LiftPort Les nanotubes de carbone ont le potentiel d'être 100 fois plus résistant que l'acier et sont aussi flexible que le plastique . La force des nanotubes de carbone vient de leur structure unique, qui ressemble à des ballons de football. Une fois que les scientifiques seront capables de fabriquer des fibres à partir de nanotubes de carbone, il sera possible de créer des fils qui formeront le ruban de l'ascenseur spatial. Les matériaux disponibles auparavant étaient soit trop faibles soit trop rigides pour former le ruban et auraient été facilement brisés.
"Ils ont un module d'élasticité très élevé et leur résistance à la traction est vraiment élevée, et que tout pointe vers un matériau qui, en théorie, devrait rendre un ascenseur spatial relativement facile à construire, " dit Tom Nugent, directeur de recherche, Groupe LiftPort.
Un ruban peut être construit de deux manières :
Une fois un long ruban de nanotubes créé, il serait enroulé dans une bobine qui serait lancée en orbite. Lorsque le vaisseau spatial transportant la bobine atteint une certaine altitude, peut-être en orbite terrestre basse, il commencerait à se dérouler, ramenant le ruban sur Terre. À la fois, la bobine continuerait à se déplacer à une altitude plus élevée. Lorsque le ruban est descendu dans l'atmosphère terrestre, il serait capturé puis abaissé et ancré à une plate-forme mobile dans l'océan.
Le ruban servirait de voie ferrée à une sorte de chemin de fer dans l'espace. Des poussoirs mécaniques seraient alors utilisés pour monter le ruban dans l'espace.
Comment l'ascenseur spatial est à la hauteurSi construit, le ruban représentera une merveille du monde moderne, et sera la plus haute structure jamais construite. Considérez que la tour autoportante la plus haute du monde en 2005 est la Tour CN , qui monte 1, 815 pieds 5 pouces (553,34 mètres) au-dessus de Toronto, Canada. L'ascenseur spatial serait de 180, 720 fois plus grand que la Tour CN !
Le 62, 000 milles (100, L'ascenseur spatial long de 000 km s'élèverait bien au-dessus de la hauteur moyenne en orbite de la navette spatiale (115-400 miles/185-643 km). En réalité, il équivaudrait à près d'un quart de la distance à la lune, qui orbite autour de la Terre en 237, 674 milles (382, 500 km).
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Les grimpeurs à chaque extrémité de l'élévateur enrouleront le ruban à une vitesse d'environ 200 mph. Photo avec l'aimable autorisation du groupe LiftPort Bien que le ruban soit encore un composant conceptuel, toutes les autres pièces de l'ascenseur spatial peuvent être construites en utilisant une technologie connue, incluant le lève-robot , poste d'ancrage et système de faisceau de puissance . Au moment où le ruban est construit, les autres composants seront presque prêts pour un lancement vers 2018.
Le lève-robot utilisera le ruban pour guider son ascension dans l'espace. Les rouleaux de traction sur le poussoir se serreraient sur le ruban et tireraient le ruban à travers, permettant à l'élévateur de monter dans l'ascenseur.
L'ascenseur spatial proviendra d'une plate-forme mobile dans le Pacifique équatorial, qui ancrera le ruban à la Terre.
En haut du ruban, il y aura du lourd contrepoids . Les premiers plans pour l'ascenseur spatial impliquaient de capturer un astéroïde et de l'utiliser comme contrepoids. Cependant, des plans plus récents comme ceux de LiftPort et de l'Institut de recherche scientifique (ISR) incluent l'utilisation d'un contrepoids artificiel. En réalité, le contrepoids peut être assemblé à partir de l'équipement utilisé pour construire le ruban, y compris le vaisseau spatial utilisé pour le lancer.
Le lève-personne sera alimenté par un système laser à électrons libres situé sur ou à proximité de la station d'ancrage. Le laser enverra 2,4 mégawatts d'énergie aux cellules photovoltaïques, peut-être fait de Arséniure de gallium (GaAs) attaché au palonnier, qui convertira ensuite cette énergie en électricité pour être utilisée par les conventionnels, moteurs électriques à courant continu à aimant niobium, selon l'ISR.
Une fois opérationnel, les haltérophiles pourraient monter dans l'ascenseur spatial presque tous les jours. Les poussoirs varieront en taille de cinq tonnes, en premier, à 20 tonnes. L'élévateur de 20 tonnes pourra transporter jusqu'à 13 tonnes de charge utile et disposera d'un espace de 900 mètres cubes. Les élévateurs transporteraient des cargaisons allant des satellites aux panneaux solaires et éventuellement des humains le long du ruban à une vitesse d'environ 118 milles à l'heure (190 km/heure).
Le ruban de l'ascenseur spatial sera ancré à une plate-forme mobile dans le Pacifique équatorial. Dans le cadre d'un système pour aider l'ascenseur à éviter les débris orbitaux, la plate-forme mobile peut être repositionnée. Photo avec l'aimable autorisation du groupe LiftPort D'une longueur de 62, 000 milles (100, 000 km), l'ascenseur spatial sera vulnérable à de nombreux dangers, y compris la météo, débris spatiaux et terroristes. À mesure que les plans avancent sur la conception de l'ascenseur spatial, les développeurs envisagent ces risques et les moyens de les surmonter. En réalité, pour s'assurer qu'il y a toujours un ascenseur spatial opérationnel, les développeurs prévoient de construire plusieurs ascenseurs spatiaux. Chacun sera moins cher que le précédent. Le premier ascenseur spatial servira de plate-forme à partir de laquelle construire des ascenseurs spatiaux supplémentaires. Ce faisant, les développeurs s'assurent que même si un ascenseur spatial rencontre des problèmes, les autres peuvent continuer à soulever des charges utiles dans l'espace.
Comme la station spatiale ou la navette spatiale, l'ascenseur spatial aura besoin de la capacité d'éviter les objets orbitaux, comme les débris et les satellites. La plate-forme d'ancrage emploiera évitement actif pour protéger l'ascenseur spatial de tels objets. Actuellement, le Commandement de la défense aérospatiale de l'Amérique du Nord (NORAD) suit les objets de plus de 10 cm (3,9 pouces). La protection de l'ascenseur spatial nécessiterait un système de suivi des débris orbitaux qui pourrait détecter des objets d'environ 1 cm (0,39 pouce) de taille. Cette technologie est actuellement en développement pour d'autres projets spatiaux.
"Nos plans sont d'ancrer le ruban à une plate-forme mobile dans l'océan, " dit Tom Nugent, de LiftPort. "Vous pouvez réellement déplacer votre ancre pour retirer le ruban du chemin des satellites."
L'emplacement isolé de l'ascenseur spatial sera le facteur le plus important pour réduire le risque d'attaque terroriste. Par exemple, la première ancre sera située dans le Pacifique équatorial, 404 miles (650 km) de toute voie aérienne ou maritime, selon LiftPort. Seule une petite partie de l'ascenseur spatial sera à portée de toute attaque, ce qui est quelque chose de 9,3 miles (15 km) ou moins. Plus loin, l'ascenseur spatial sera une ressource mondiale précieuse et sera probablement protégé par les États-Unis et d'autres forces militaires étrangères.
Le concept d'un artiste de la vue solaire. Photo avec l'aimable autorisation du groupe LiftPort L'impact mondial potentiel de l'ascenseur spatial fait des comparaisons avec une autre grande réussite en matière de transport - le chemin de fer transcontinental américain. Achevé en 1869 à Promontory, Utah, le chemin de fer transcontinental reliait pour la première fois les côtes est et ouest du pays et accélérait la colonisation de l'ouest américain. Les voyages à travers le pays ont été réduits de quelques mois à quelques jours. Il a également ouvert de nouveaux marchés et a donné naissance à de toutes nouvelles industries. En 1893, les États-Unis avaient cinq chemins de fer transcontinentaux.
L'idée d'un ascenseur spatial partage bon nombre des mêmes éléments que le chemin de fer transcontinental. Un ascenseur spatial créerait une connexion Terre-espace permanente qui ne se fermerait jamais. Bien que cela ne rende pas le voyage dans l'espace plus rapide, cela rendrait les voyages dans l'espace plus fréquents et ouvrirait l'espace à une nouvelle ère de développement. Peut-être que le plus grand facteur propulsant l'idée d'un ascenseur spatial est qu'il réduirait considérablement le coût de mise en place de la cargaison dans l'espace. Bien que plus lent que la navette spatiale à propulsion chimique, les élévateurs réduisent les coûts de lancement de 10 $, 000 à 20 $, 000 par livre, à environ 400 $ la livre.
Les estimations actuelles évaluent le coût de construction d'un ascenseur spatial à 6 milliards de dollars avec des coûts juridiques et réglementaires à 4 milliards de dollars, selon Bradley Edwards, auteur de "L'ascenseur spatial, NIAC Phase II Final Report." (Edwards est également le Dr Bradley Carl Edwards, Président et fondateur de Carbon Designs.) En comparaison, le coût du programme de navette spatiale était prévu en 1971 à 5,2 milliards de dollars, mais a fini par coûter 19,5 milliards de dollars. En outre, chaque vol de navette spatiale coûte 500 millions de dollars, ce qui est plus de 50 fois plus que les estimations originales.
L'ascenseur spatial pourrait remplacer la navette spatiale en tant que véhicule spatial principal, et être utilisé pour le déploiement de satellites, la défense, le tourisme et la poursuite de l'exploration. A ce dernier point, un vaisseau spatial grimperait le ruban de l'ascenseur puis se lancerait vers sa cible principale une fois dans l'espace. Ce type de lancement nécessiterait moins de carburant que ce qui serait normalement nécessaire pour sortir de l'atmosphère terrestre. Certains concepteurs pensent également que des ascenseurs spatiaux pourraient être construits sur d'autres planètes, y compris Mars.
La NASA a financé les recherches du Dr Edwards pendant trois ans. En 2005, cependant, il n'a accordé que 28 millions de dollars aux entreprises faisant des recherches sur l'ascenseur spatial. Bien qu'il soit toujours très intéressé par le projet, pour l'instant, il préférerait s'asseoir et attendre des développements plus concrets.
Pour plus d'informations sur les ascenseurs spatiaux et les sujets connexes, consultez les liens sur la page suivante.
Tester la technologieEn février 2006, le groupe LiftPort a annoncé avoir lancé avec succès une plate-forme utilisant des ballons à haute altitude. Ces ballons ont maintenu la plate-forme à un mille dans les airs pendant six heures.
LiftPort envisage de commercialiser la plateforme, nommé HALE (Haute Altitude Longue Endurance), comme une station pour les caméras de sécurité et les transmissions par téléphone portable et radio. [réf].
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Sources
