L’ascenseur spatial : comment ouvrir la route vers les étoiles?

Les astronautes disposent désormais d’un confort certain en orbite. Mais l’espace reste un environnement dangereux qui ne pardonne pas la moindre erreur. La mise en orbite elle-même reste un exercice périlleux, où l’astronaute s’assoit au sommet d’un immense réservoir de liquide hautement inflammable…auquel on met le feu! Et si la solution pour aller dans l’espace était tout simplement de prendre l’ascenseur?

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@Science photo library

L’ascenseur spatial : un concept déjà ancien

C’est le russe Constantin Tsiolkovski, le pionnier de la cosmonautique, qui a décrit pour la première fois le concept d’ascenseur spatial au début du XXe siècle : Pour le comprendre, imaginez un lanceur de marteau aux Jeux Olympiques : lorsque celui-ci tourne sur lui-même, marteau s’écarte, jusqu’à ce qu’il soit retenu par le câble. Le concept de l’ascenseur spatial fait de la Terre un gigantesque lanceur de marteau. Au bout d’un câble de plus de 36000 km de long, on positionnerait une station spatiale qui permettrait grâce à sa masse de conserver le câble tendu. Ainsi, on pourrait y faire circuler des cabines, et arriver en toute sécurité de la surface de la Terre à une orbite haute.

Pourquoi le câble doit-il mesurer 36000 km de long? A cette altitude, on se trouve en orbite géostationnaire, c’est à dire à l’orbite à laquelle un objet reste en permanence au-dessus du même point sur Terre. Cette orbite est principalement utilisée par les satellites de télécommunication, d’observation et de météorologie, ce qui leur permet de couvrir une zone donnée en permanence. Pour en savoir plus, cliquez ici.

Il existe plusieurs designs de l’ascenseur spatial, avec des longueurs de câble plus importantes (l’excédent de câble constituant lui-même un contrepoids). Le concept de l’ascenseur spatial a été popularisé dans les années 1970 par le roman « Les fontaines du paradis » d’Arthur C. Clarke (ma lecture de Noël!).

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@extremetech.com

 

Au-delà de la théorie, les difficultés de la construction d’un ascenseur spatial

Un tel chantier ne va pas sans poser de sérieux problèmes. L’élément le plus sensible est le câble, qui doit être d’une solidité suffisante pour résister à la traction exercée par le contrepoids. Il doit également pouvoir supporter sans broncher les perturbations atmosphériques, les impacts de micro-météorites, voire les collisions avec des déchets spatiaux. La rupture du câble serait une véritable catastrophe : près de 40000 km d’un matériau extrêmement résistant chuterait vers le sol, provoquant des dégâts considérables. En raison de l’absence de matériaux suffisamment solides, le concept de l’ascenseur spatial a longtemps été considéré comme une utopie technologique.

La technologie du nanotube de carbone, développée au début des années 90, a cependant relancé les travaux sur le concept d’ascenseur spatial. Même si cette technologie est maîtrisée, il faudrait tout de même pouvoir fabriquer un câble depuis l’espace, et sur une distance de près de 40000 km! Or pour le moment, les nanotubes de carbone les plus long ne mesurent…que quelques centimètres.

La mise en place du câble serait elle aussi extrêmement compliquée à réaliser, bien que théoriquement faisable. L’opération consisterait à dérouler le fil depuis une station-usine où serait produit les nanotubes. Il faudrait donc envoyer en orbite des quantités importantes de matériels, ou bien les prélever sur des corps célestes (astéroïdes, ou bien sur la Lune). Elon Musk lui-même ne pense pas que ce projet soit viable, même s’il a déclaré « qu’il aimerait avoir tort ». Pourtant…

Des travaux en cours pour réaliser l’ascenseur spatial

De nombreux travaux sont actuellement en cours pour réaliser l’ascenseur spatial. Pour commencer, la technologie de l’élévateur semble déjà être au point, avec deux grandes variantes. La première consisterait à réutiliser l’énergie produite durant la descente d’une cabine grâce à la friction avec le câble, pour faire monter une autre cabine. La seconde option propose de propulser la cabine grâce à un faisceau laser. Afin de motiver les recherches dans cette direction, la NASA organise chaque année son concours « Space Elevator Games », où le prix à gagner est un chèque de plusieurs centaines de milliers de dollars.

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@Obayashi corporation

La société japonaise Obayashi a annoncé pouvoir créer cet ascenseur spatial avant 2050, et pouvoir développer la technologie du câble en 2030. Les japonais sont en effet leaders dans le domaine du nanotube de carbone.

Pour en savoir plus sur la faisabilité du
projet, vous pouvez visionner la vidéo ci-dessous (en anglais) :

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