Un ascenseur spatial est un système de transport proposé reliant la surface de la Terre's à l'espace. L'ascenseur permettrait aux véhicules de se déplacer en orbite ou dans l'espace sans utiliser de roquettes. Alors que le voyage en ascenseur ne serait pas plus rapide que le voyage en fusée, il serait beaucoup moins cher et pourrait être utilisé en continu pour transporter des marchandises et éventuellement des passagers.
Konstantin Tsiolkovsky a décrit pour la première fois un ascenseur spatial en 1895. Tsiolkovksy a proposé de construire une tour de la surface jusqu'à l'orbite géostationnaire, créant essentiellement un bâtiment incroyablement haut. Le problème avec son idée était que la structure serait écrasée par tout le poids au-dessus d'elle. Les concepts modernes d'ascenseurs spatiaux sont basés sur un principe différent : la tension. L'ascenseur serait construit à l'aide d'un câble attaché à une extrémité à la surface de la Terre's et un contrepoids massif à l'autre extrémité, au-dessus de l'orbite géostationnaire (35 786 km). La gravité tirerait sur le câble, tandis que la force centrifuge de le contrepoids en orbite tirerait vers le haut. Les forces opposées réduiraient le stress sur l'ascenseur, par rapport à la construction d'une tour dans l'espace.
Alors qu'un ascenseur normal utilise des câbles mobiles pour tirer une plate-forme de haut en bas, l'ascenseur spatial s'appuierait sur des dispositifs appelés chenilles, grimpeurs ou élévateurs qui se déplacent le long d'un câble ou d'un ruban fixe. En d'autres termes, l'ascenseur se déplacerait sur le câble. Plusieurs grimpeurs devraient voyager dans les deux sens pour compenser les vibrations de la force de Coriolis agissant sur leur mouvement.
Parties d'un ascenseur spatial
La configuration de l'ascenseur ressemblerait à ceci : une station massive, un astéroïde capturé ou un groupe d'alpinistes serait positionné plus haut que l'orbite géostationnaire. Parce que la tension sur le câble serait à son maximum à la position orbitale, le câble y serait le plus épais, se rétrécissant vers la surface de la Terre &. Très probablement, le câble serait soit déployé depuis l'espace, soit construit en plusieurs sections, descendant vers la Terre. Les grimpeurs montaient et descendaient le câble sur des rouleaux, maintenus en place par friction. L'énergie pourrait être fournie par la technologie existante, telle que le transfert d'énergie sans fil, l'énergie solaire et/ou l'énergie nucléaire stockée. Le point de connexion à la surface pourrait être une plate-forme mobile dans l'océan, offrant sécurité pour l'ascenseur et flexibilité pour éviter les obstacles.
Voyager dans un ascenseur spatial ne serait pas rapide ! Le temps de trajet d'un bout à l'autre serait de plusieurs jours à un mois. Pour mettre la distance en perspective, si l'alpiniste se déplaçait à 300 km/h (190 mph), il faudrait cinq jours pour atteindre l'orbite géosynchrone. Parce que les grimpeurs doivent travailler de concert avec d'autres sur le câble pour le rendre stable, sa progression's serait probablement beaucoup plus lente.
Des défis à surmonter
Le plus grand obstacle à la construction d'ascenseurs spatiaux est l'absence d'un matériau ayant une résistance à la traction et une élasticité suffisamment élevées et une densité suffisamment faible pour construire le câble ou le ruban. Jusqu'à présent, les matériaux les plus résistants pour le câble seraient les nanofils de diamant (synthétisés pour la première fois en 2014) ou les nanotubules de carbone. Ces matériaux doivent encore être synthétisés à un rapport longueur ou résistance à la traction/densité suffisant. Les liaisons chimiques covalentes reliant les atomes de carbone dans les nanotubes de carbone ou de diamant ne peuvent résister qu'à une certaine contrainte avant de se décompresser ou de se déchirer. Les scientifiques calculent la tension que les liaisons peuvent supporter, confirmant que même s'il serait possible un jour de construire un ruban assez long pour s'étendre de la Terre à l'orbite géostationnaire, il ne serait' l'environnement, les vibrations et les grimpeurs.
Les vibrations et l'oscillation sont des considérations sérieuses. Le câble serait sensible à la pression du vent solaire, aux harmoniques (c'est-à-dire comme une très longue corde de violon), aux éclairs et aux oscillations de la force de Coriolis. Une solution serait de contrôler le mouvement des chenilles pour compenser certains des effets.
Un autre problème est que l'espace entre l'orbite géostationnaire et la surface de la Terre's est jonché de déchets spatiaux et de débris. Les solutions incluent le nettoyage de l'espace proche de la Terre ou la capacité du contrepoids orbital à esquiver les obstacles.
D'autres problèmes incluent la corrosion, les impacts de micrométéorites et les effets des ceintures de radiation de Van Allen (un problème pour les matériaux et les organismes).
L'ampleur des défis associés au développement de fusées réutilisables, comme celles développées par SpaceX, a diminué l'intérêt pour les ascenseurs spatiaux, mais cela ne signifie pas que l'idée de l'ascenseur est morte.
Ascenseurs spatiaux Aren't Just for Earth
Un matériau approprié pour un ascenseur spatial basé sur Terre n'a pas encore été développé, mais les matériaux existants sont suffisamment solides pour supporter un ascenseur spatial sur la Lune, d'autres lunes, Mars ou des astéroïdes. Mars a environ un tiers de la gravité de la Terre, pourtant tourne à peu près à la même vitesse, de sorte qu'un ascenseur spatial martien serait beaucoup plus court qu'un ascenseur construit sur Terre. Un ascenseur sur Mars devrait adresser l'orbite basse de la lune Phobos, qui coupe régulièrement l'équateur martien. La complication pour un ascenseur lunaire, en revanche, est que la Lune ne tourne pas assez rapidement pour offrir un point d'orbite stationnaire. Cependant, les points de Lagrange pourraient être utilisés à la place. Même si un ascenseur lunaire aurait 50 000 km de long du côté proche de la Lune et encore plus du côté éloigné, la gravité inférieure rend la construction possible. Un ascenseur martien pourrait fournir un transport continu en dehors du puits de gravité de la planète's, tandis qu'un ascenseur lunaire pourrait être utilisé pour envoyer des matériaux de la Lune vers un endroit facilement accessible par la Terre.
Quand un ascenseur spatial sera-t-il construit ?
De nombreuses entreprises ont proposé des plans d'ascenseurs spatiaux. Les études de faisabilité indiquent qu'un ascenseur ne sera pas construit jusqu'à ce que (a) un matériau soit découvert pouvant supporter la tension d'un ascenseur terrestre ou (b) qu'il'sa besoin d'un ascenseur sur le Lune ou Mars. Bien qu'il soit'probable que les conditions soient réunies au 21e siècle, l'ajout d'un trajet en ascenseur spatial à votre liste de seaux pourrait être prématuré.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D."Comment fonctionnerait un ascenseur spatial." ThoughtCo, 16 février 2021, thinkco.com/how-a-space-elevator-would-work-4147230.
