Ascenseur spatial: « premier étage, radiations mortelles ! »

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L’ascenseur spatial pourrait un jour devenir un moyen bon marché d’envoyer du matériel, des équipements, et sans doute des personnes dans l'espace. Jusqu'ici, il a à peine quitté la planche à dessin, mais au final, des machines pourraient grimper le long d’un câble s’étirant jusqu’à 100 000 kilomètres de la surface de la Terre dans l'espace.

Mais il existe un obstacle de taille : des êtres humains ne pourraient pas survivre à la dose énorme de rayonnements ionisants qu'ils recevraient en traversant la ceinture de radiations de Van Allen qui entoure la Terre. Cette ceinture est constituée de deux anneaux concentriques de particules chargées, piégées par le champ magnétique terrestre.

Les ascenseurs spatiaux sont prévus pour être ancrés sur une plateforme océanique proche de l'équateur, avec leur autre extrémité reliée à un contrepoids dans l'espace.

A l'équateur, la partie la plus dangereuse de la ceinture de rayonnements s'étend depuis environ 1000 kilomètres jusqu’à 20 000 kilomètres d’altitude. Cette zone n’a pas posé de problèmes aux astronautes des missions Apollo parce que leurs fusées la traversaient très rapidement. Mais pour un ascenseur spatial se déplaçant à la vitesse envisagée actuellement de 200 kilomètres par heure, les passagers pourraient devoir s’y attarder pendant quelques jours. Ils recevraient alors 200 fois plus de rayonnement que les astronautes des missions lunaires des années 60 et 70.

Diverses méthodes sont envisageables pour contourner le problème, mais toutes ont leurs inconvénients.

Une option serait d’éloigner l'ascenseur de l'équateur. En le décalant vers le nord ou vers le les sud, la zone des radiations les plus intenses pourrait être évitée. Mais, si l'ascenseur était situé à une latitude de 45° nord, par exemple, le câble dévierait vers le sud, attiré vers l'équateur par la force centrifuge. Il se positionnerait presque horizontalement à travers l'atmosphère sur des milliers de kilomètres, et serait soumis à des tensions « météorologiques » qui pourraient l'affaiblir.

Une autre option serait de disposer une sorte de bouclier de protection le long du câble que l'ascenseur pourrait ramasser lorsqu’il est sur le point d'atteindre la ceinture. Mais un tel écran protecteur alourdirait l’ensemble de l’équipement, et perturberait le mouvement naturel du câble.

La production de champs magnétiques autour de l’élévateur pourrait protéger du rayonnement son module d'habitation pendant qu'il s'élève dans l'espace. Mais il pourrait être difficile de fournir suffisamment de puissance à l’élévateur pour produire d'un tel écran protecteur.

Finalement, les constructeurs pourraient simplement augmenter la masse globale de la « cabine » de l'ascenseur, ce qui nécessitera plus d'énergie pour la soulever dans l'espace. LiftPort Group, société basée dans l’état du Washington aux USA, qui envisage l’envoi de 20 personnes par trajet, devrait suivre cette stratégie avec une cabine de 100 tonnes, ce qui est sensiblement plus lourd que l’élévateur de 20 tonnes imaginé par Brad Edwards, l’auteur de la conception actuelle de l’ascenseur spatial.

DI
dimitri

Une question : comment vont-ils faire pour mettre en place l'élévateur jusqu'a l'espace?
-> Comment vont-ils traverser la zone "irradié"?

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Space

On peut faire passer un cable très fin, puis petit à petit augmenter la taille.

MA
marc

Bonjour,
Je n'ai pas compris en quoi "augmenter la masse globale de la "cabine" de l'ascenseur" protègerai des radiations ?

Sinon, excellent article.

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sonic

je suis vraiment pas, mais vraiment pas emballé par ce projet, dont je ne comprend même pas l'utilité, si ce n'est faire avancer nos connaissances technologiques !
j'imagine aisément qu'une fois en place, cet ascenseur soit déjà dépassé par un "véhicule" plus performant que nos actuelles navettes...

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MaximeN

:houla:
Jamais de la vie...
Non mais vous imaginez la face de la terre, balafrée par une telle trouvaille ?

En aucun moyen d'aucune façon d'aucune sorte ce serait une option.. (et dans quel but d'ailleurs ? une simple vue panoramique ?)

Ce monsieur américain peut aller se rhabiller tout de suite, et investir ses dollars dans une maison d'édition de romans de science fiction;
et s'il tient vraiment à nous polluer l'environnement avec des idées aussi débiles, il trouvera toujours des bonnes manifs sur sa route...
:non:
très peu pour moi.

GO
gomodo

Attention MaximN aux réflexes pseudo-écologiques, cette solution est nettement moins néfaste à l'environnement que les actuels lanceurs :non: .

En outre, concernant la protection aux particules radioactives, n'est il pas possible de reproduire la protection magnétique que possède naturellement la terre, mais à l'échelle de la cabine de l'ascenseur ?

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Michel

marc
Bonjour,
Je n'ai pas compris en quoi "augmenter la masse globale de la "cabine" de l'ascenseur" protègerai des radiations ?

C'est à dire certainement intégrer le bouclier de protection directement à la cabine et donc l'utiliser même là où il n'est pas utile.

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StarDreamer

Au pire, on peut utiliser l'ascenseur spatial aux transports inhabités, et utiliser les lanceurs classiques pour les humains/animaux.
Cela réduirait déjà pas mal les coûts.

Mais, qu'ils construisent d'abord un ascenseur, on verra les problèmes des radiations plus tard, non ?
(on dirait qu'ils finassent sur les détails, car ils ne savent toujours pas faire le gros du travail ........).

Et pourquoi 100000km de long, le cable ?
Il me semblait que l'orbite geostationnaire était à 36000 km.
Avec la force centrifuge, pas besoin de se prendre la tête avec un contrepoids situé à 100000km !!!!

MA
marc

En effet,
merci pour la réponse rapide.

Michel


marc
Bonjour,
Je n'ai pas compris en quoi "augmenter la masse globale de la "cabine" de l'ascenseur" protègerai des radiations ?


C'est à dire certainement intégrer le bouclier de protection directement à la cabine et donc l'utiliser même là où il n'est pas utile.

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StarDreamer

Tiens, je pensais aussi que le câble serait un superbe moyen pour envoyer des sondes sur la planète lointaines...

1/ On tend un câble de la terre jusqu'à l'orbite géostationnaire.
2/ On attache un gros vaisseau de plusieurs dizaines de tonnes.
3/ On coupe le câble.

Avec l'effet de fronde, le vaisseau doit partir vachement vite !!!! :D

(les terroristes du futur vont s'amuser, me semble-t-il....)

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lincruste

StarDreamer
Tiens, je pensais aussi que le câble serait un superbe moyen pour envoyer des sondes sur la planète lointaines...


1/ On tend un câble de la terre jusqu'à l'orbite géostationnaire.
2/ On attache un gros vaisseau de plusieurs dizaines de tonnes.
3/ On coupe le câble.


Avec l'effet de fronde, le vaisseau doit partir vachement vite !!!! :D


(les terroristes du futur vont s'amuser, me semble-t-il....)

Ben non, on coupe le câble et... 4) Le vaisseau ne bouge pas d'un poil de son orbite, et la câble retombe sur terre.

Et encore, faudrait tirer sur la câble!

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T]osh`iki

dimitri
Une question : comment vont-ils faire pour mettre en place l'élévateur jusqu'a l'espace?
-> Comment vont-ils traverser la zone "irradié"?

Je suis d'accord avec dimitri, car ça fait une énorme pylone de métal a mettre, à moins que je n'ai pas compris comment il va être au final

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Michel

StarDreamer
Et pourquoi 100000km de long, le cable ?
Il me semblait que l'orbite geostationnaire était à 36000 km.
Avec la force centrifuge, pas besoin de se prendre la tête avec un contrepoids situé à 100000km !!!!

T
osh`iki":sy8k1nn9]


dimitri
Une question : comment vont-ils faire pour mettre en place l'élévateur jusqu'a l'espace?
-> Comment vont-ils traverser la zone "irradié"?


Je suis d'accord avec dimitri, car ça fait une énorme pylone de métal a mettre, à moins que je n'ai pas compris comment il va être au final

voir cette news et les commentaires qui l'accompagnent: lien

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T]osh`iki

ah bah oui tout de suite :siffle: , merci michel
Et je comprend mieux le problème du 45°.
Je voyais plus l'ascenseur comme dans gunnm, d'ou mon erreur http://users.skynet.be/gunnmzone/Histoire/jerusalem.jpg

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cisou9

Et pourquoi 100000km de long, le cable ?
Il me semblait que l'orbite geostationnaire était à 36000 km.
Avec la force centrifuge, pas besoin de se prendre la tête avec un contrepoids situé à 100000km !!!!

Tout simplement que sur l'orbite géostationnaire il n'y aurait aucune traction et le cable retomberait. :siffle:

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StarDreamer

Michel
voir cette news et les commentaires qui l'accompagnent: lien

Oups ... en plus, c'est la réponse à une question que j'avais moi-même posé.... :patap:

N'empêche... on est obligé d'aller jusqu'à 100 mKm ?
On ne pourrait pas monter quelques tonnes en orbite via le câble, pour compenser justement ???

Enfin, on parle là de milliards de tonnes au final... soit déjà une bonne partie à monter dans l'espace (pour faire redescendre le fil sur terre). Ca parait irréalisable actuellement, et si on avait les moyens énergétiques de monter autant de matière, cela signifierait qu'on aurait une source d'énergie abondante (style fusion ou anti-matière) et que le principe économique dicté par le cable n'aurait plus de sens...

Arf, on s'y perd avec ce sujet ! :fada:

SU
Sunkart

Pour faire le contrepoids, ils ont qu'à regrouper tous les débris qui trainent dans l'espace.

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T]osh`iki

Ce matin sur europe 1, dans l'emission de jacques pradel, ils ont parlé notamment de l'ascenseur spatiale, bien sympa à écouter

http://www.europe1.fr/antenne/references.jsp?id=561#

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Van Halen

Il me semble que ce système avait été envisagé dans un roman de S.F. d'Arthur C Clarke. Ca me parait fumeux de vouloir faire du transport par cable dans l'espace. Sans compter la puissance et la technologie nécessaires pour satelliser tout ça, il y aurait certainement également la nécessité de maintenir en permanence l'orbite du contrepoids qui ne pourrait qu'être instable sous les effets conjugués de la charge et des contraintes gravitationelles de la lune auxquelles il faudrait ajouter celles créées par l'atmosphère sur la partie basse du cable.
Autre hic: ce truc occuperait une "certaine place " dans l'espace, qui resterait à définir en permanence, du sol au plafond, et constituerait un obstacle à la navigation dans une portion non négligeable de l'espace, avec le risque de se prendre un débris un jour où l'autre.
Quant à la ceinture de Van Allen, il faudrait effectivement que la cabine puisse générer son propre champ magnétique pour pouvoir s'en affranchir. Vue l'énergie de ces particules, en particulier sur la ceinture extérieure, ce n'est pas du tout cuit.
Mais je veux bien passer pour un vieux schnock . Tant mieux si je me trompe mais vous ne me ferez jamais monter dans ce machin, moi qui flippe dans un simple télécabine.

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Maulus

T
osh`iki":320zqgqb]Ce matin sur europe 1, dans l'emission de jacques pradel, ils ont parlé notamment de l'ascenseur spatiale, bien sympa à écouter


http://www.europe1.fr/antenne/references.jsp?id=561#

merci pour le lien, c'était tout bien à écouter :)

SI
simseb99

Et lorsque les astronautes passent en navette, ils ne sont pas irradiés? :siffle:

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T]osh`iki

Si mais elle est beaucoup plus rapide (et elle a peut être un équipement de protection je sais pas)
Sinon sur europe 1 je ne crois pas qu'ils aient parlé de l'ascenseur pour des passagers, plutôt pour du matériel (mais bon qui fait l'un fait l'autre, à part que si c'est que pour matériel il n'y a peut être pas besoin de protection)

VI
Victor

L'idée est rigolote mais j'ai de gros doutes sur sa faisabilité

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sonic

j'arrive pas à imaginer une extrémité dans l'espace et l'autre liée à la terre...
y a bien un moment où la mécanique ne sera pas assez "balèze" pour soutenir les efforts dûs à la rotation de la planète...

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Maulus

l'idée est exellente mais elle demande une haute technologie dans les matériaux...
c'est probablement les nano-matériaux qui y donneront une réponse... mais bon fodrait donner plus de sous sous à la recherche HIN ! pourqueltrouve!

y peut y avoir des solutions avec un champ magnétique pour dévier les ions agréssif de la haute-atmosphère..

je voudrais bien avoir le point de vue et les solutions altérnatives des gens dubitatif comme Victor...

en tout cas, magnifique idée qui permetrait de palourder des megatonnes dans l'espace et de lancer starwars :siffle:

VI
Victor

Une question idiote d'où vient l'énergie indispensable pour combattre la gravitation? Bref avec un certain temps est-ce stable ? Je ne pense pas que l'ascenseur spatial puisse monter plus de masse que l'énergie qu'il possède en altitude... Puis quand je dis que je suis sceptique sur cet ascenceur, le cofficient de traction/surface linéique doit être très grand et je ne crois pas que même des nanos matériaux puissent être utilisés... Question de mécanique, longueur du fil, poids du fil sur toute sa longueur et sa fragillité, je pense à des rupture critallines d'un matériaux qui devrait être parfait sur des longueur très importantes...

SI
simseb99

Et si le cable lâche, c'est Space Mountain :siffle: :D

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Maulus

Victor
Une question idiote d'où vient l'énergie indispensable pour combattre la gravitation? Bref avec un certain temps est-ce stable ? Je ne pense pas que l'ascenseur spatial puisse monter plus de masse que l'énergie qu'il possède en altitude...

ah ouais... donc tu as pas comprit grand chose...
imagine que tu as un citron attaché a une ficelle et que tu le fait tourner autour de ta main comme thierry la fronde, la ficelle ce tend et ton citron pèse tout d'un coup 6x (j'aurai pu dire de 10,20,272) son poids avec la force centrifuge. donc t'a une force de traction dans ton fil de 6xCitron. ben maintenant si tu demande a ton ptit chat de grimper apres la ficelle vers le citron, tu vera que ton citron se raproche pas de ta main !
sauf si le chat pèse plus de 6xCitron, mais il en chiera quand meme :D

Victor
Puis quand je dis que je suis sceptique sur cet ascenceur, le cofficient de traction/surface linéique doit être très grand et je ne crois pas que même des nanos matériaux puissent être utilisés... Question de mécanique, longueur du fil, poids du fil sur toute sa longueur et sa fragillité, je pense à des rupture critallines d'un matériaux qui devrait être parfait sur des longueur très importantes...

la je suis d'accord, je vois absolument pas comment c'est faisable...
100 000km c'est monstrueux, plus une traction de 62 tonnes dessus...
mais les ingénieurs en ont vu d'autre, ya plein d'idée possible...

tient regarde, j'en ai une la.. elle me vient oui !!! ouiiiiii la voila ! =) :
imagine que le fil soit pas statique, mais qu'en fait sa soit d'imense poulie de chaque coté qui font tourné du fil en permanence, apres tu peu imaginé un systeme comme pour les train avec des voie de déport pour réparation des parties endomagées !
ta des capteurs a chaque bout qui valide ou non le depart d'un segment de fil vers l'espace et inversement.
apres si sa pète, tout bon concepteur sais ce que c'est que les systemes redondants :D

VI
Victor

Je repose ma question... Même si le poid varie entre la surface et la station orbitale, une masse de 100kg demande une fois mise dans l'ascenceur une énergie pour la soulever, en gros compenser son énergie potentielle à élever jusqu'à la station orbitale, je pense pas que l'ascenceur puisse soulever 100kg sur 300km de cet ascenceur, sans une énergie d'appoint ,et d'où vient -elle cette énergie ? à la longue cet ascenceur se désorbitera... Ai je une erreur quelques part ? C'est pas qu'il pèse 0 Kg la haut, qui empéche qu'il faut combattre la gravitation pour le mettre sur la station orbitale

VI
Victor

Pour répondre à ton histoire de fronde l'énergie que tes petits bras fournissent pour créer une force de 6 g sur ton citron ça vient de tes petits muscles et de ton énergie que tu lui fournis

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T]osh`iki

l'énergie vient surement comme un ascenseur sur terre....

VI
Victor

Dans mes bases de mécaniques, l'énergie d'action pour soulever dans un ascenceur classique est majoritairement compensée par la chute d'un contrepoids, puis j'ai toujours appris que toutes les force s"équilbraient en forces d'actions et de réactions, si vous pouviez m'expliquer le bilan des forces dans le cas de cet ascenceur

VI
Victor

Une question plus fine d'où vient le couple moteur pour enrouler la bobine de fil en traction bref quelle est la source d'énergie motrice

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Maulus

tu te complique l'encéphale !

tu monte le poids en l'accrochant au cable par exemple ! (dans le cas d'un systeme avec poulie)

l'histoire de l'energie de mes petits muscles pour faire tourner le citron, je reviens pas dessus parce que si tu comprend pas l'histoire de l'effet de fronde qui est le point de depart de l'idée de l'ascenceur, je peux pas t'aider plus qu'avec mon histoire de citron et de chat de bout de ficelle.

et puis pas besoin d'energie d'appoint pour monter un poids puis-que tu utilise la tension du cable pour élever la charge, meme si le contre poids qui se situe au bout du cable oscille un peu, il est condamné a resté a son point d'équilibre en orbite puis-que il n'y a aucune resistance à sa rotation dans l'espace.

par contre il faut une energie pour accelerer le poids, la d'accord.

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Maulus

Victor
Une question plus fine d'où vient le couple moteur pour enrouler la bobine de fil en traction bref quelle est la source d'énergie motrice

ben comme sur un vieux bateau :D
si tu decouple suffisement ton systeme de poulie, je te souleve 62 tonnes avec mon petit doigt :bon:
donc, ben.. un moteur électrique sur terre ?

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Maulus

et puis si tu utilise pas de systeme à poulie, ben faut embarquer le systeme de traction dans la nacelle et mettre une crémaière sur le cable...
mais bon à mon avis, rien ne vaut un système de poulie sur des distances pareil.

VI
Victor

Pour te répondre sur l'effet fronde de la terre qui tourne c'est n'égligablle la différence de g au pôle par rapport à l'équateur varie de même pas 1/1000

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Maulus

Victor
Dans mes bases de mécaniques, l'énergie d'action pour soulever dans un ascenceur classique est majoritairement compensée par la chute d'un contrepoids, puis j'ai toujours appris que toutes les force s"équilbraient en forces d'actions et de réactions, si vous pouviez m'expliquer le bilan des forces dans le cas de cet ascenceur

le bilan des forces ?
je te donne l'équilibre :

  • dans le cable : 62 meganewtons (si un MN sa fait une tonne quoi, je sais plus) le contre poids tire sur l'encrage terrestre, si qui fait oscillier la terre sur son axe :siffle: je sais pas si ta deja vu des systeme à étoile double, ben la c'est pareil sauf que le contrepoids dans l'espace est infiment moins massif que la terre, mais produit une tension dans le cable qui le retient somme toute très acceptable pour nos modestent ambitions :D

donc t'a deux vecteurs qui se tourne le dos dans l'axe du cable et qui valent chacun 62 MN.
maintenant tu accroche un poids au cable et tu l'accelere vers le haut, la on passe en dynamique.
c'ette aceleration va augmenter de manière dynamique la vecteur qu'il y a sur le point d'encrage terrestre et rompre l'équilibre des deux forces (pour rééquilibrer en statique, faudrait accelerer la vitesse de rotation de la terre :D ).
donc en gros, le contrepoids va avoir tendance à vouloir retomber sur terre.
et bien fausse idée, car le principe est justement déloigner suffisement le contrepoids pour que sa masse+cable en dehord du point d'équilibre génère suffisement de "tirant" pour monter des charges significatives.
si la charge que tu emporte sur le cable dépasse le point d'équilibre, alors tu risque d'aracher le point d'encrage terrestre, par contre en dessous de ce point d'équilibre, tu diminue la traction qu'exerce le contrepoids spacial sur l'atache terrestre, mais le contrepoids ne bouge pas.
tres difficile a expliquer sans dessin, je me rend compte. :jap:

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Maulus

Victor
Pour te répondre sur l'effet fronde de la terre qui tourne c'est n'égligablle la différence de g au pôle par rapport à l'équateur varie de même pas 1/1000

bahhh, ben c'est parce que tu subis g... prend un scafandre, met toi a 36000km de la terre. tu vera tu bouge pas, tu tombe pas vers la terre.
maintenant, si je t'accroche les pied a la terre et que je te fait dépasser les 36000km, tu va voir que tu te retrouve les bras en l'air par la force centrifuge :P

VI
Victor

J''y suis pas altitude 104 m au dessus de la mer, pour monter une charge même à 36000km faut de l'énergie que ce soit fusée ou ton ascenceur tu ne peux mettre sur orbite n'importe quel objet sans lui apporter une énergie cinétique qui compense le potentiel de gravitation

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Maulus

oui, ben t'a la tension du cable qui te donne un support.
ensuite t'a un moteur électrique sur terre qui te monte le long du cable.

CH
chrothor

Bon, encore une fois, je me réveille un peu tard...

Dans le roman "Mars la rouge" de Kim Stanley Robinson, il y a la description d'un ascenseur spatial, mais construit sur Mars.

Le principe, en trois mots :

1/ Une grosse masse en orbite stationnaire, qui contient à la fois les matériaux nécessaires à la construction d'un premier cable + du rab pour faire contrepoids à la fin

2/ sur cette masse (un astéroïde récupéré, si je me souviens bien), on construit les appareils nécessaires à la construction

3/ On construit le câble depuis l'orbite, et c'est là l'astuce : pas besoin de le "monter" depuis la surface, on le laisse tomber depuis l'orbite, au fur et a mesure de sa construction

et puis *pouf*, un jour on voit le cable doucement tomber du ciel, jusqu'à ce qu'on puisse l'accrocher au sol.

Bon bien sur, tout ça c'est de la SF et de la théorie (et puis quand on parle de cable, faut quand même s'imaginer un truc d'environ 100m de diamètre au moins).

Ensuite le principe c'est de faire descendre autant que l'on fait monter, ou à peu près.

donc, premier jour, on descend 10 kg pour en faire monter 11, ensuite on descend 11 pour faire monter 12....

Et voila, théoriquement du moins, un ascenseur gratos pour l'orbite géostationnaire.

J'ai forcément omis plein de détails, mais l'ascenseur orbital, c'est loin d'être bidon, sur le papier.

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sonic

chrothor
2/ sur cette masse (un astéroïde récupéré, si je me souviens bien), on construit les appareils nécessaires à la construction

:clapclap: trop ingénieux ça :D

nan mais sans rire, je ne crois pas un instant à cet ascenseur.
je crois d'avantage aux stations en orbite, ravitaillées par des firmes privés, financées par le tourisme spatial...

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Maulus

oui, c'est très loin d'être bidon.
enfin du moins tant qu'on aura rien de mieux que de la poudre pour s'extraire de l'atraction terrestre.

CH
chrothor

Bon ok, j'aurais dû dire

2/ On installe sur cette masse les infrastructures nécessaires à la génération du câble

ça faisait une phrase plus évoluée, mais à c't'heure, j'ai pas la fibre littéraire désolé :D

Ce qui est intéressant, toujours dans le roman, c'est qu'à un moment, il y a des terroristes qui détachent le contrepoids. Et j'ai bien aimé les spéculations sur les effets d'un cable qui arrive après 36000 km de chute pour s'enrouler autour de la planète, avec toutes les catastrophes qui s'ensuivent... :larme:

Bon, bien sûr, c'est de la fiction, mais ça fait jamais de mal de penser au pire, au cas où

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sonic

bah si les terroristes détachent le contre-poids, il suffit peut-être de détacher le câble du sol non ?
puis un câble de 100m de diamètre (c'est bien ce que tu disais ?) ça doit pas trop bien "s'enrouler" non plus...