Soyons honnêtes, lancer des choses dans l'espace avec des fusées est une façon assez inefficace de faire les choses. Non seulement les fusées sont chères à construire, ils ont également besoin d'une tonne de carburant pour atteindre la vitesse d'échappement. Et tandis que les coûts des lancements individuels sont réduits grâce à des concepts tels que les fusées et les avions spatiaux réutilisables, 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 pour le moment, de nombreux scientifiques et entreprises dans le monde se consacrent à faire d'un ascenseur spatial une réalité de notre vivant. Par exemple, une équipe d'ingénieurs japonais de la faculté d'ingénierie de l'université de Shizuoka a récemment créé un modèle réduit d'un ascenseur spatial qu'ils lanceront dans l'espace demain (le 11 septembre).

Le concept d'un ascenseur spatial est assez simple. Essentiellement, il prévoit la construction d'une station spatiale en orbite géosynchrone (GSO) attachée à la Terre par une structure tendue. Un contrepoids serait attaché à l'autre extrémité de la station pour maintenir l'attache droite tandis que la vitesse de rotation de la Terre garantit qu'elle reste au même endroit. Les astronautes et les équipages voyageaient de haut en bas dans les voitures, ce qui éliminerait complètement le besoin de lancements de fusées.

Pour le bien de leur modèle réduit, les ingénieurs de l'université de Shizuoka ont créé deux CubeSats ultra-petits, dont chacun mesure 10 cm (3,9 pouces) de 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 vers 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 portée par le véhicule H-IIB n°7, 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.

Comme l'a déclaré un porte-parole de l'université de Shizuoka 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 spatiaux pourraient devenir quelque chose de populaire à l'avenir, " a ajouté Yoji Ishikawa, ingénieur de l'université de Shizuoka.

Si l'expérience s'avère concluante, cela 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 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'ascenseur.

En plus de ça, l'attache devrait également résister aux forces gravitationnelles de la Terre, le Soleil et 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, fabriquer des nanotubes à l'échelle nécessaire pour atteindre une station dans le GSO est encore bien au-delà de nos capacités actuelles. En outre, Keith Henson – un technologue, ingénieur, et le 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 ça, 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 y a aussi d'autres défis, qui comprennent 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 l'attache est résistante aux rayons cosmiques de haute énergie. Mais si et quand un ascenseur spatial pourrait être construit, cela aurait d'immenses bénéfices, et non le moindre serait 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 pour placer des charges utiles en orbite géostationnaire à l'aide de fusées conventionnelles était d'environ 25 $ US, 000 par kilogramme (11 $ US, 000 par livre). Cependant, selon les estimations compilées par la Spaceward Foundation, il est possible que des charges utiles soient transférées au GSO pour aussi peu que 220 $ le kg (100 $ la livre).

En outre, l'ascenseur pourrait être utilisé pour déployer des satellites de nouvelle génération, comme les panneaux solaires spatiaux. Contrairement aux panneaux solaires au sol, qui sont soumis au cycle jour/nuit et aux conditions météorologiques changeantes, ces tableaux seraient capables de collecter de l'énergie 24 heures sur 24, 7 jours par semaine, 365 jours par an. Cette puissance pourrait ensuite être transmise par les satellites utilisant des émetteurs de micro-ondes à des stations réceptrices 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 d'avoir des composants individuels lancés en orbite puis assemblés dans l'espace. Dans les deux cas, 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. Encore mieux, 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 nombreuses entreprises et organisations espèrent trouver des moyens de surmonter les défis techniques et d'ingénierie qu'une telle structure entraînerait. D'un côté, vous avez l'International Space Elevator Consortium (ISEC), une filiale de la National Space Society qui a été formée en 2008 pour promouvoir le développement, 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 96, 000 km (59, 650 mi) de câble en nanotubes de carbone capable de transporter des grimpeurs de 100 tonnes. Il se composera également d'un port terrestre flottant de 400 m (1312 pi) de diamètre et d'un 12, 500 tonnes (13, 780 tonnes US) contrepoids.

Comme l'a déclaré 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 les industries, les établissements d'enseignement et le gouvernement à unir leurs efforts pour le développement technologique."

Accordé, le coût de construction d'un ascenseur spatial serait énorme et nécessiterait probablement un effort international concerté et multigénérationnel. Et des défis importants demeurent qui nécessiteront des développements technologiques importants. Mais pour cette dépense ponctuelle (plus les frais d'entretien), 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 concluante, il fournira des données essentielles qui pourraient un jour éclairer la création d'un ascenseur spatial.