Un anneau de lancement pour envoyer les satellites en orbite
Publié par Michel le 05/10/2006 à 00:00
Source: New Scientist
Illustrations: J Fiske/LaunchPoint Technologies
Selon une nouvelle étude financée par l'US Air Force, un énorme anneau constitué d'aimants supraconducteurs et ressemblant à un accélérateur de particules devrait être capable de projeter des satellites dans l'espace. Les partisans de l'idée prétendent qu'elle serait bien meilleur marché que les lancements conventionnels au moyen de fusées.


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :): Un anneau d (L'anneau D est un anneau planétaire situé autour de Saturne, le plus interne des anneaux de cette planète.)'aimants supraconducteurs
de deux kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue...) de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour...)
propulserait un projectile à 8 kilomètres par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La...)

De précédentes études avaient déjà envisagé l'utilisation d'aimants pour accélérer des satellites aux vitesses élevées exigées pour un lancement. Mais la plupart se sont concentrées sur des pistes d'envol en ligne droite, qui nécessitaient d'acquérir la vitesse (On distingue :) requise en peu de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Fournir le pic d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) requis par cette méthode s'est révélé extrêmement difficile. L'avantage d'une piste circulaire est que le satellite (Satellite peut faire référence à :) peut être accéléré graduellement pendant plusieurs heures (L'heure est une unité de mesure  :). Selon l'étude, l'installation est technologiquement faisable et rentable.

L'US Air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les...) Force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) a maintenant donné son feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur cette...) pour une investigation plus détaillée de l'idée. L'étude de deux ans commencera dans quelques semaines et sera conduite par James Fiske de LaunchPoint Technologies en Californie.

Mach 23

Le satellite (Satellite peut faire référence à :), intégré sous une coiffe aérodynamique (L'aérodynamique est une branche de la dynamique des fluides qui porte sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air, ainsi qu'éventuellement sur leurs effets sur des éléments solides qu’ils environnent....) en forme de cône qui le protégerait contre la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) intense du lancement, serait fixé à un traîneau (Le traîneau désigne un véhicule sans roues, utilisant une force motrice animale :) conçu pour répondre aux forces des aimants supraconducteurs. Lorsque le traîneau aura accéléré à une vitesse supérieure à 10 kilomètres par seconde, des lasers et des dispositifs pyrotechniques seraient utilisés pour en séparer le cône. Celui-ci serait ensuite dirigé vers un tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de fer, canal, route, chemin piétonnier). Sont apparentés aux tunnels par leur mode de construction les grands...) latéral, perdant alors de la vitesse à cause des frottements avec les parois du tunnel.

Le tunnel dirigerait le cône vers une rampe inclinée à 30° sur l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en...), puis s'élancerait vers l'espace à environ 8 kilomètres par seconde, soit plus de 23 fois la vitesse du son. Une fusée (Fusée peut faire référence à :) située à l'extrémité arrière du cône serait utilisée pour peaufiner sa trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) et pour le placer sur l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) appropriée.


Une coiffe en forme de cône protégerait la charge utile
lors de sa traversée de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :)

Un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est...) lancé dans ces conditions devrait pouvoir supporter d'énormes accélérations, plus de 2000 fois l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur...) de la pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous les corps matériels au voisinage de la Terre :...) (2000 g). Cela semble être un obstacle pour des satellites de transmissions, mais Fiske précise que les militaires utilisent des composants électroniques dans l'artillerie à guidage laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain...), qui survivent lors de leur lancement à des accélérations pouvant atteindre 20 000 g.

Avantages et inconvénients

Selon Fiske, outre le lancement de microsatellites, l'anneau de lancement serait idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau. Les idéaux généralisent de façon...) pour subvenir aux besoins des vols spatiaux humains, comme pour l'approvisionnement en nourriture et en eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), qui ne sont pas sensibles à de telles accélérations. Les critiques rétorquent qu'il serait cependant difficile se développer cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) et que les forces intenses (les g) intervenant au lancement pourraient endommager les satellites.

Selon Alan Epstein, spécialiste en aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.) au MIT, qui remarque en outre que le système pourrait être potentiellement utilisé comme lanceur ( Lanceur, terme de l'astronautique Lanceur, terme du baseball ) de projectiles armés capable d'atteindre n'importe quel point (Graphie) du globe, un tel anneau est technologiquement réalisable ; mais le plus grand défi qu'il pose est la traversée sans risque de l'atmosphère. Entre autres, il serait difficile de le préserver d'un échauffement excessif et de s'assurer qu'il suit la trajectoire désirée une fois soumis aux vents et frottement (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre deux systèmes en contact.) de l'atmosphère: "Aucun de ces défis n'est insignifiant", remarque-t-il.

Si l'anneau se révélait capable de lancer des centaines de satellites par an, il serait meilleur marché que les lanceurs-fusées conventionnels. Avec 300 lancements par an, l'équipe estime que l'anneau pourrait mettre des charges utiles en orbite pour un coût de 745 dollars au kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse dans le Système international d’unités (SI).). Si la cadence atteignait 3 000 lancements par an, ils prévoient que le coût chuterait à 189 dollars au kilogramme. Aujourd'hui, il en coûte plus de 100 fois plus à qui désire envoyer des charges utiles dans l'espace.

Cependant, Epstein indique qu'il ne peut pas imaginer de tels besoins en lancements dans l'avenir. Michael Ricci, de LaunchPoint, riposte que la demande actuelle est justement contenue par le coût élevé de lancements par fusée. Selon lui, si les coûts de lancements orbitaux étaient réduits au dixième ou au centième de ce qu'ils sont, la demande augmenterait fortement.

Si les résultats de l'étude détaillée sont prometteurs, l'équipe voudrait poursuivre par la réalisation d'une version d'essai de l'anneau, mesurant de 20 à 50 mètres de diamètre, bien qu'aucun financement ne soit encore prévu pour sa construction. Par la suite, si tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) se passe bien, l'équipe espère réaliser une version complète, dont la construction prendrait environ quatre ans, selon les évaluations de Ricci.

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