Ascensor espacial

L'ascensor espacial es un tipe de transpòrt espacial entre la superfícia e una orbita a l'entorn de Tèrra (o d'una autra planeta). Se basa sus l'idèa d'un cable mantengut tibat per la fòrça centrifuga deguda a la rotacion de la Tèrra sur ela meteissa. Per èsser en equilibri, lo cable se deu alongar al delà de l'orbita geoestacionària (36 000 km), dempuèi que la fòrça centrifuga despassa la fòrça de gravitacion. Un còp en plaça, de naus montant lo long d'un cable permetrián de rejònher l'orbita de biais mai economic qu'amb un lançador espatial classica coma una fusada.

Diagrama d'un ascensor espacial

L'idèa desvolopada dins los ans 1950 buta contra fòrça constrenchas tecnologicas, e d'en primièr l'inexisténcia d'un material a l'encòp sufisentament leugièr e resistent per resistir a la tension provocada pel quite pés del cable. La descobèrta dins los ans 1980-90 dels nanotubes de carboni, que las proprietats mecanicas teoricas poirián èsser sufisentas, donèt un vam novèl a aquela idèa, que demòra pasmens per l'ora del domèni de l'utopia o de la sciéncia-ficcion.

Istòria

Naissença del concèpte

Lo concèpte d'ascensor espacial foguèt inventat pel pionièr rus de l'astronautica Constantin Tsiolkovski en 1895 . Sul modèl de la Torre Eiffel, que s'acabèt la construccion en 1889, imaginèt una torre de 36 000 km de naut, que permetriá de menar per un ascensor de cargas en orbita.

Se lo concèpte de l'ascensor espacial tornèt lèu èsser lançat per Yuri Artsutanov que prepausèt en 1960 non pas una torre mas un cable suspendut dempuèi l'espaci e ne suggerent d'utilizar un dispositiu similari a une nau d'ascensor, Foguèt presentat pas qu'en 1978 al grand public per Arthur C. Clarke, dins son roman de sciéncia-ficcion orbital tower.

Clarke descriu la construccion, dempuèi una estacion espaciala, d'una gigantèsca torre destinada a constituir un ligam fixe entre la superfícia terrèstre e un contrapés en orbita geoestacionàri. L'equilibri de l'ensems es assegurat de contunh, per la construccion d'un autre element de torre dins la direccion opausada. Al total, es una mena de fronda de 72 000 km de long que cal realizar.

Coma sovent, Clarke s'inspirèt de trabalh scientifics reals, sobretot d'aqueles de l'engenhaire estatsunian Jerome Pearson, que publiquèt la seuna tèsi en 1975 (Jerome Pearson torna descobrir l'idèa fòrça mai tard que Yuri Arsutanov, perque los projèctes d'aquel demorèron confidencials), e aqueles de quatre autres estatsunians (John D. Isaacs, Hugh Bradner, George Edward Backus del Scripps Institution of Oceanography, e Allyn C. Vine del Wood's Hole Oceanography Institute) que publiquèt l'11 de febrièr de 1966, dins la revista Science (Satellite elongation into a true « Sky Hook »).

Dins los seus trabalhs, de 1975, Jerome Pearson prepausa d'adoptar una estructura de forme d'un long riban, qu'un tèrma auriá d'esperel lo ròtle de contrapés. Venguèt un projècte de 144 000 km (38 % de la disténcia Tèrra - Luna) mas es pas mai necessari de bilhar solidament la basa terrèstre de l'obratge (dins lo roman de Clarke, la basa de la torre es ancorada a de quilomètres dins lo sossòl).

Équilibri del sistèma

L'ascensor espacial poiriá aver la forma d'un long cable sus que circulerarián de naus.

Cada porcion del cable es somese d'una partida a l'atraccion gravitacionala terrèstre, e d'autra partida a l'acceleracion d'entraïnament (la fòrça centrifuga), que s'equilibran a l'altitud de l'orbita geoestacionària. La pesantor domina en dejós d'aquela altitud, e cal doncas una longor sufisenta de cable (o una massa sufisenta, per exemple constituida del lançador avent lançat inicialament lo cable, çò que permetriá de raccorcir aquel darrièr) al dessús, per assegurar una tension cap al naut.

Fòra d'aquela a l'altitud de l'orbita geoestadionària, las seccions del cable an una velocitat de rotacion diferenta d'aquela qu'aurián s'èran en orbita liura: mai lenta en dejós e mai aviat al dessús.

Arribada dels nanotubes

Concèpte de la NASA.

Los materials classics son insufisentament resistents, mas la descobèrta dels nanotubes donèt un vam novèl a aquela idèa.

Brad Edwards, de la fondacion californiana Eureka Scientific descrich en detalh un metòde possible de construccion d'un tal ascensor:

• D'en primièr, se lança un engenh espacial en orbita geoestacionària.
• Puèi aquel torna cap a Tèrra un riban prim (1 micromètre d'espessor) presentant de caracteristicas mecanicas ad hoc (resistent e leugièr). Pauc a pauc que lo cable davala, lo veïcul s'escarta de Tèrra per mantenir l'equilibri. Aténh atal une disténcia de 72 000 km.
• Un còp lo primièr cable bilhat al sòl, se n'utiliza per ne plaçar d'autres e constituir lo cable definitiu.

Un tal sistèma a un interés a causa del seu bas còst del foncionament. Dins de projèctes, l'energia de frenatge d'una nau davalanta se pòt quitament recuperada per propulsar una nau montanta. L'inconvenient principal es la vulnerabilitat a la meteoritas, als tèsts espacials, als engenhs aerians o a la Catastròfas naturalas.

De calculs s'efectuèron, e mostrèron que lo quita cable de nanotubes deuriá mesurar prèp d'un mètre de larg, èsser tan prim coma una fuèlha de papièr, e èsser capable de suportar una tension de prèp de 63 GPa, equivalenta a « un torneg de tir a la còrda opausant 100 000 personas de cada costat ».

Nicola Pugno de l'Escòla politecnica de Turin fa pasmens remarcar que las assemblatges de nanotubes de carboni ont se fonda totas las esperenças serián pas pro solides. Dins un article del Journal of Physics : Condensed Matter, apond que, quitament dins lo cas que l’ascensor espacial seriá estat plaçat, las micrometeoritas e l’erosion per l’oxigèna mancarián pas de l’aflaquir.

Concors

La NASA organizèt un concors avent per objectiu la concepcion d'un cable de nanotubes, lo Tether Challenge. Aquel concors ofrèt en 2008 un prèmi d'un milion de dolars a l'equipa qui prepausará lo cable de nanotubes mai resistent, e que siá al mens dos còps melhor que lo melhor cable sul marcat.

Nòtas e referéncias

• (fr) Aqueste article es parcialament o en totalitat eissit d’una traduccion de l’article de Wikipèdia en francés intitolat « Ascenseur spatial ».

Vejatz tanben

Ligams extèrnes

• (en) Bilanç de l'estudi sus l'ascensor espacial menada per the NASA Institute for Advanced Concepts PDF