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L'ascenseur spatial est-il en panne ?

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Figure 2. Au sommet de l'ascenseur, une station spatiale

L'ascenseur spatial est un vieux rêve qui, s'il devenait une réalité, révolutionnerait la conquête de l'espace. Il suppose résolus un certain nombre de problèmes technologiques redoutables. D'après une nouvelle étude conduite par le Tchèque Lubos Perek, la stabilisation du câble reliant la planète à l'espace serait plus difficile qu'on ne le pensait.

Le concept d'ascenseur spatial a été rendu célèbre par Arthur Clarke dans l'un de ses romans les plus aboutis : Les fontaines du paradis. Le plus gros obstacle à la création d'une station spatiale en orbite digne de 2001, l'odyssée de l'espace, ou d'une base sur la Lune comme on peut la voir dans Cosmos 1999, est le coût faramineux de la mise en orbite du matériel à partir de la surface de la Terre. Si l'on pouvait mettre en orbite une petite station spatiale (voir la figure 2), ou mieux, capturer un petit astéroïde (figure 1) pour le mettre en orbite géosynchrone, on pourrait imaginer descendre vers le sol un câble fait d'une matière extrêmement résistante.

Les calculs montrent qu'une sorte d'ascenseur électrique circulant sur le câble permettrait de monter en orbite géostationnaire des matériaux de construction à bien moindre coût qu'avec des propulseurs chimiques classiques. L'idée est en fait très ancienne, puisqu'elle remonte au fondateur de l'astronautique, Constantin Tsiolkovski.

Le premier problème à résoudre est celui du matériau constituant le câble. Il semblerait qu'avec la découverte des nanotubes de carbone, le projet soit un peu sorti de la science-fiction, même si des travaux scientifiques avaient déjà abordé le sujet, en Union soviétique et aux Etats-Unis entre la fin des années 1950 et le début des années 1960. En principe, bien qu'il y ait débat sur le sujet, si l'on pouvait produire des câbles en nanotubes de carbone de plusieurs milliers de kilomètres, on pourrait atteindre les performances de résistance mécanique exigées par une telle entreprise. Aux Etats-Unis, il existe même une compétition pour la mise au point d'un tel ascenseur spatial...

Le second problème est celui de la stabilité du filament littéralement tendu entre Ciel et Terre. Les vents, les forces de marée causées par la Lune et le Soleil sont susceptibles de produire le long du câble des ondulations difficilement acceptables, surtout si une résonance est atteinte qui conduirait à la rupture de celui-ci.

Figure 1. L'ascenseur spatial entre un astéroïde en orbite géostationnaire et le sol. Crédit : The Enterprise Mission

Faut-il une stabilisation active du câble ?

Lubos Perek, du Czech Academy of Sciences' Astronomical Institute, à Prague, vient de relancer le débat. Selon lui, comme il l'explique dans la revue Acta Astronautica, il serait probablement nécessaire de prévoir des propulseurs le long du câble pour en assurer une bonne stabilité. Cela complique singulièrement les choses car il faudrait s'assurer de l'entretien et du réapprovisionnement en carburant de ceux-ci.

Au final, les avantages technologiques et financiers d'une mise en orbite de matériaux de construction pour une station spatiale, ou un vaisseau  destiné par exemple à voyager dans le système solaire, pourraient bien être minces par rapport à des moyens de satellisation plus conventionnels.

D'autres chercheurs, comme Anders Jorgensen du New Mexico Institute of Mining and Technology à Socorro (Etats-Unis), ne sont pas totalement convaincus, même s'ils reconnaissent le problème de la stabilité du câble. Pour eux, les affirmations de Perek ne sont pas suffisamment étayées. L'influence du champ magnétique terrestre sur un léger courant électrique parcourant le filament pourrait bien être suffisante pour obtenir une stabilité adéquate.

Enfin, Bradley Edwards, qui a rédigé en 2003 une étude complète sur l'ascenseur spatial pour la Nasa, rappelle que d'après les calculs déjà effectués, l'influence des forces de marée luni-solaires serait négligeable. Comme le reconnaît Lubos Perek lui-même, il est donc encore trop tôt pour enterrer le concept d'ascenseur spatial.

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