Prochain étage : satellites géosynchrones, laboratoires en orbite

Sur Star Trek, si vous voulez aller d’un pont à un autre, vous entrez dans un « turbolift » et lui dites où vous voulez aller. Cependant, de nombreuses personnes ont émis l’hypothèse qu’un jour vous monterez en orbite dans un ascenseur au lieu d’utiliser une fusée relativement rudimentaire. L’idée est simple. Si vous aviez une attache ancrée sur la Terre avec l’autre extrémité connectée à un satellite, vous pourriez simplement monter et descendre l’attache. Cela semble simple, alors quel est le problème ? L’attache doit résister à des forces énormes, et nous ne savons pas comment faire quelque chose de pratique qui pourrait lui survivre. Cependant, une équipe de l’International Space Elevator Consortium pourrait avoir la réponse : les rubans de graphène.

Le concept n’est pas nouveau, mais l’espoir d’un matériel pratique capable de résister à la contrainte a été mince. [Arthur C. Clarke] le résumait en 1979 :

Dans quelle mesure sommes-nous proches d’y parvenir avec des matériaux connus ? Pas très. Le meilleur fil d’acier ne pouvait supporter qu’environ 50 km (31 mi) de suspension verticale avant de se casser sous son propre poids. Le problème avec les métaux, c’est que, bien qu’ils soient solides, ils sont aussi lourds ; nous voulons quelque chose qui soit à la fois solide et léger. Cela suggère que nous devrions nous intéresser aux matériaux synthétiques et composites modernes. Le Kevlar… par exemple, pourrait supporter une longueur verticale de 124 mi (200 km) avant de casser – impressionnant, mais encore totalement insuffisant par rapport aux 3 100 (5 000 km) nécessaires.

Alors que les chercheurs ont précédemment noté que les nanotubes de carbone peuvent avoir la résistance requise, ils souffrent de deux problèmes. Premièrement, nous ne savons pas comment fabriquer des nanotubes très longs. De plus, sous l’effet du stress, ils peuvent s’effilocher. Cependant, de nouveaux travaux suggèrent que le graphène pourrait être la réponse.

La technologie existe pour fabriquer de très grandes fibres de graphène, mais peut-être pas encore à l’échelle nécessaire – mais des fibres de l’ordre de 1 km de longueur sont désormais possibles. Ces fibres ne sont pas exactement la bonne topologie du graphène, mais cela montre qu’il est possible de travailler avec le matériau à grande échelle et avec une résistance à la traction 200 fois supérieure à l’acier (selon le post), il pourrait convenir à une utilisation dans une attache orbitale.

L’idée de l’ascenseur spatial revient sans cesse. Dans « Ad Astra » (voir ci-dessous), l’antenne spatiale internationale semble être attachée au sol. La Chine affirme qu’elle construit activement un ascenseur qu’elle espère avoir achevé d’ici 2045.

Nous regardons cette histoire depuis longtemps. Nous pensons également que nous verrons peut-être un ascenseur lunaire avant d’en avoir un basé sur la Terre.