L’ascenseur spatial est encore à « 25 ans » de la réalité
2024-08-24
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Description de l'image : Ascenseur spatial conçu par le groupe japonais Obayashi
Description de l'image : Carte conceptuelle d'un ascenseur spatial publiée sur le site Web britannique "New Scientist"
Notre envoyé spécial Chen Yang
Dans le film de science-fiction "The Wandering Earth 2" sorti l'année dernière, le point culminant de la première moitié a été une bataille acharnée dans l'ascenseur spatial. En fait, dès 2012, la célèbre entreprise de construction japonaise Obayashi Group a proposé un projet de construction d'un ascenseur spatial, qui devait démarrer en 2025 et s'achever en 2050. Maintenant que l’échéance approche, comment avance le projet ? De nombreux médias étrangers ont interviewé l'entreprise et des experts du secteur et ont déploré que l'ascenseur spatial semble être encore « à 25 ans » de la réalité.
Quelles sont les étapes pour construire un ascenseur spatial ?
"Nihon Keizai Shimbun" a récemment déclaré qu'après que le groupe Obayashi ait achevé la construction du Tokyo Skytree de 634 mètres de haut en 2012, il avait proposé de manière ambitieuse un plan de construction d'un ascenseur spatial, se fixant pour objectif de commencer la construction en 2025 et de l'achever en 2025. 2050. Cependant, lors du Salon international des technologies de l'information de Tokyo en juin 2024, Yasuhiro Buchida du département de création de technologies futures du siège technologique, responsable du développement du projet d'ascenseur spatial, a prononcé un discours intitulé « Groupe Obayashi·Elevateur spatial et ses Perspectives" Shi a admis qu'il restait encore une montagne de problèmes à résoudre et qu'il restait encore un long chemin à parcourir avant le début de la construction.
Selon certaines informations, la première idée d'un ascenseur spatial a été proposée en 1895 par le scientifique russe Konstantin Tsiolkovsky, connu sous le nom de « père de l'aérospatiale ». Inspiré par la Tour Eiffel à Paris, il a imaginé de construire une très haute tour au sol qui atteindrait une orbite géosynchrone, puis emprunterait un ascenseur interne pour entrer dans l'espace.
L'idée de Tsiolkovsky a changé à plusieurs reprises depuis lors, et maintenant l'idée d'un ascenseur spatial a été pratiquement finalisée : reliant la station spatiale à la surface de la Terre via des câbles structurels ultra-résistants, qui peuvent facilement transporter des personnes et des marchandises vers et depuis le le ciel et la terre. Le plan de conception détaillé du groupe Dalin consiste à établir une base de « port terrestre » sur la mer équatoriale et à relier les installations spatiales à différentes hauteurs orbitales via des câbles constitués de nanotubes de carbone. Par exemple, une « porte de lancement de satellite en orbite terrestre basse » est disposée sur une orbite terrestre basse à une altitude d'environ 300 kilomètres, à partir de laquelle des satellites artificiels transportés depuis la Terre peuvent être mis en orbite ; sur une orbite géostationnaire à une altitude de 36 000 kilomètres. La « Station » se compose d'unités résidentielles, d'unités expérimentales, d'unités expérimentales extravéhiculaires, etc. ; au sommet de 96 000 kilomètres, il y a un contrepoids pour équilibrer l'ensemble de la structure. De plus, des installations expérimentales telles que le « Mars Gravity Center » et le « Moon Gravity Center » seront mises en place en fonction des conditions de gravité à différentes hauteurs (la gravité est équivalente à celle de Mars ou de la Lune). Selon le plan du groupe Dalin, prendre un « ascenseur » à une vitesse d'environ 200 kilomètres par heure depuis le sol atteindra l'orbite géostationnaire en une semaine environ.
Le groupe Dalin a même clairement proposé une méthode de construction spécifique : d'abord, assembler un vaisseau spatial pour construire un ascenseur spatial à une altitude de 300 kilomètres, puis déplacer le vaisseau spatial sur une orbite géostationnaire, libérer des câbles de nanotubes de carbone vers le bas du vaisseau spatial et se connecter au sol. Connectez et fixez, puis installez l'élévateur sur les câbles. Les ascenseurs transportent les matériaux entre le sol et l'espace pour construire des stations spatiales et d'autres installations. "On estime qu'un total de 510 renforts de câbles seront nécessaires, et cela prendra au total environ 20 ans", a déclaré Yasuhiro Buchida.
Le moyen de transport le plus idéal entre ciel et terre
Le site Web américain "Business Insider" a déclaré que l'ascenseur spatial peut être qualifié de "véhicule de transport de rêve de la terre à l'espace". À l'heure actuelle, le plus gros problème pour les humains qui souhaitent entrer dans l'espace est que le coût est trop élevé. Les fusées traditionnelles sont extrêmement coûteuses pour envoyer des humains et du matériel dans l'espace. Par exemple, la NASA estime que chacune des quatre missions lunaires Artemis coûtera 4,1 milliards de dollars. Même le coût de lancement le plus bas actuel du lanceur réutilisable Falcon 9 de SpaceX a un coût de lancement moyen de 1 227 dollars par livre (environ 2 700 dollars par kilogramme). En effet, l’utilisation de fusées traditionnelles pour entrer dans l’espace nécessite de transporter une grande quantité de carburant, mais le carburant lui-même est très lourd, ce qui à son tour augmente la quantité de carburant à transporter, formant ainsi un cercle vicieux. Pour les infrastructures spatiales qui nécessitent le transport à grande échelle de matériaux de construction, cette lacune des fusées traditionnelles est tout simplement insupportable. En revanche, un ascenseur spatial ne nécessite ni fusée ni carburant, évitant ainsi presque parfaitement ce défaut. Les ascenseurs spatiaux sont généralement conçus pour utiliser la technologie électromagnétique pour alimenter l'ascenseur, et ils peuvent transmettre de l'énergie à distance à l'aide de la technologie solaire ou micro-ondes, éliminant ainsi le besoin de carburant.
Selon le rapport, le rapport sur le projet d'ascenseur spatial publié par le département de création de technologies futures du groupe Dalin mentionne que l'ascenseur spatial peut transporter des marchandises vers l'espace à un coût réduit à 57 dollars américains par livre. Le coût global de transport de l'ascenseur spatial est. estimé par d'autres agences à 227 dollars américains par livre, sont bien inférieurs au coût des lanceurs conventionnels. De plus, les fusées traditionnelles sont limitées par la taille du carénage et la charge utile pouvant être transportée ne peut pas être trop importante. L'ascenseur spatial a des limites beaucoup plus faibles à cet égard. Dans le même temps, l'ascenseur fonctionne plus lentement qu'une fusée, mais peut réduire les vibrations, ce qui est très important pour mettre en orbite des équipements sensibles.
La technologie de fabrication des nanotubes de carbone est encore immature
"Nihon Keizai Shimbun" a déclaré que l'ascenseur spatial était auparavant bloqué au stade fantastique en raison du manque de matériaux à la fois légers et solides nécessaires pour fabriquer des câbles ultra-longs reliant la terre et l'espace. Les câbles doivent être extrêmement solides pour résister à leur propre poids massif et aux contraintes causées par les installations spatiales. Selon les calculs, les performances des matériaux métalliques conventionnels comme l'acier sont loin de répondre aux besoins des câbles d'ascenseurs spatiaux. La chaleur générée par la friction entre l'ascenseur et les câbles constitue un autre problème : dans le vide de l'espace, la chaleur est difficile à dissiper.
Mais cette situation a changé en 1991 : le matériau léger et très résistant des nanotubes de carbone a été découvert, et l'ascenseur spatial est depuis devenu réalisable. Selon les rapports, en théorie, la résistance des nanotubes de carbone peut atteindre jusqu'à 200 Gpa, ce qui signifie que 200 nanotubes de carbone plus fins qu'un cheveu peuvent tirer une voiture. Il combine les avantages des polymères et des métaux. Sa densité n'est que de 1/6 de celle de l'acier, mais son module élastique est 5 fois supérieur à celui de l'acier, sa résistance à la traction est 100 fois supérieure à celle de l'acier et sa conductivité thermique à température ambiante est également loin. supérieur à celui des autres matériaux métalliques. Par conséquent, les nanotubes de carbone sont également considérés par le groupe Dalin comme un matériau idéal pour fabriquer des câbles à ultra haute résistance pour les ascenseurs spatiaux.
Cependant, selon le plan d'Obayashi, les futurs câbles d'ascenseurs spatiaux ne seront pas composés de plusieurs nanotubes de carbone pour augmenter la résistance, mais devront être transformés en un seul nanotube de carbone d'une longueur de 96 000 kilomètres et des molécules reliées entre les molécules. Lors du Salon international des technologies de l'information de Tokyo, qui s'est tenu en juin, le responsable concerné a révélé qu'actuellement, seulement moins d'un centimètre de nanotubes de carbone répondant aux exigences pertinentes peuvent être produits. Par conséquent, le rapport admet que le groupe Dalin étudie toujours le processus de préparation à grande échelle des nanotubes de carbone comme matériaux pour câbles.
Faire face à des défis plus techniques
Le site Web américain « Fun Engineering » a mentionné qu'en plus de ne pas disposer de matériaux de câbles adaptés, l'ascenseur spatial est également confronté à divers autres défis techniques. Par exemple, il y a de plus en plus de débris spatiaux dans l’espace et la menace qui pèse sur les engins spatiaux en orbite continue d’augmenter. À l'heure actuelle, la Station spatiale internationale ajuste principalement son altitude de fonctionnement pour éviter d'éventuelles collisions, mais pour une superstructure d'ascenseur spatial dont la masse est bien supérieure à celle de la Station spatiale internationale, il est beaucoup plus difficile d'ajuster son orbite. Dans le même temps, les câbles de l'ascenseur spatial sont également confrontés à des menaces liées aux conditions météorologiques extrêmes, telles que les impacts de débris spatiaux, de forts rayonnements cosmiques et de graves différences de température, les tempêtes et les éclairs dans l'atmosphère. Il n'existe aucun plan clair pour y faire face. défis.
De plus, afin de garantir que la partie spatiale de l'ascenseur spatial est synchronisée avec la partie terrestre, il doit être construit sur l'équateur. Actuellement, la plupart des pays dotés de capacités de construction aérospatiale pertinentes sont situés dans l'hémisphère nord. Couplé aux énormes installations de soutien et à la quantité de travail énorme, l'ascenseur spatial a certaines exigences en matière de conditions de transport à proximité. C'est également la principale considération du groupe Dalin dans le choix de la base offshore pour son emplacement de construction. Cependant, le site Internet « Fun Project » a mentionné que le climat maritime change considérablement et qu'il peut être frappé par des tempêtes. Dans le même temps, les défis de sécurité y sont également plus importants et il est vulnérable aux attaques terroristes maritimes. Enfin, les coûts de construction associés sont extrêmement élevés, et l’équipe d’Obayashi estime le coût à plus de 1 000 milliards de yens (environ 6,8 milliards de dollars américains).
Par conséquent, même si le physicien canadien Stephen Cohen et d'autres estimaient avec optimisme au début de ce siècle que l'ascenseur spatial pourrait devenir une réalité dans seulement 20 à 30 ans, Yasuhiro Buchida admet maintenant que le projet nécessite la coopération de toutes les parties et qu'il recherche toujours une coopération. . partenaire. ▲#pland'articledeepgood#
