Il y a eu toutes sortes d’idées folles pour mettre des vaisseaux spatiaux en orbite. Tout, du tir d'énormes canons aux engins tournant à vitesse rapide, a été posé, exploré ou, dans certains cas, même testé dans une certaine mesure. Et pourtant, les bonnes vieilles fusées enflammées continuent de dominer tout le monde, car elles font réellement le travail.
Les fusées, le carburant et toutes les infrastructures qui les soutiennent restent chers, c’est pourquoi la recherche d’une alternative se poursuit. Une idée audacieuse consiste à utiliser des dirigeables pour placer des charges utiles en orbite. Et si vous pouviez simplement flotter dans l’espace ?
Plus léger que l'air
Le concept semble convaincant d’emblée. Grâce à l’utilisation d’hydrogène ou d’hélium comme gaz de levage, les dirigeables et les ballons parviennent à atteindre de grandes altitudes sans consommer de propulseur. Et si vous pouviez simplement continuer à flotter de plus en plus haut jusqu’à atteindre l’espace orbital ?
C’est une affaire énorme lorsqu’il s’agit d’atteindre l’orbite. L'un des plus gros problèmes de nos efforts spatiaux actuels est appelé le tyranny de l’équation de la fusée. TPlus vous souhaitez lancer de marchandises dans l'espace, plus vous avez besoin de carburant. Mais ce carburant ajoute ensuite plus de poids, qui a besoin d’encore plus de carburant pour transporter son poids en orbite. Sans parler de la structure plus grande et du matériel de support pour tout contenir.
Transporter ne serait-ce que quelques kilos supplémentaires dans l’espace peut nécessiter d’énormes quantités de carburant supplémentaire. C’est pourquoi nous utilisons actuellement des fusées étagées pour atteindre l’orbite. En supprimant une grande quantité de poids structurel à la fin de chaque étage de la fusée, il est possible de déplacer la fusée restante plus loin avec moins de carburant.
Si vous pouviez vous mettre en orbite sans utiliser de carburant, cela changerait totalement la donne. Il ne serait pas seulement moins coûteux de lancer des satellites ou d’autres cargos. Cela faciliterait également grandement les missions sur la Lune ou sur Mars. Ces fusées n’auraient plus besoin de transporter l’énorme quantité de carburant nécessaire pour s’échapper de la surface terrestre et se mettre en orbite. Au lieu de cela, ils pourraient simplement transporter la moindre quantité de carburant nécessaire pour passer de l’orbite terrestre à leur destination finale.
Bien sûr, ce n'est pas si simple. Atteindre l’orbite ne consiste pas seulement à s’élever au-dessus de la Terre. Si vous montez tout droit au-dessus de la surface de la Terre, puis que vous vous arrêtez, vous retomberez. Si vous voulez orbiter, vous devez vraiment aller de côté, vraiment rapide.
Ainsi, un système de lancement de dirigeable en orbite devrait faire deux choses. Il devrait transporter une charge utile vers le haut, puis l'amener à la vitesse requise pour l'orbite souhaitée. C'est là que ça devient difficile. La vitesse minimale pour atteindre une orbite stable autour de la Terre est de 7,8 kilomètres par seconde (28 000 km/h ou 17 500 mph). Ainsi, même si vous avez beaucoup flotté, très haute, vous avez toujours besoin d'une énorme fusée ou d'une sorte de propulseur ionique très efficace pour pousser votre charge utile jusqu'à cette vitesse. Et vous avez toujours besoin de carburant pour générer cet énorme delta-V (changement de vitesse).
Pour cette raison, les dirigeables ne sont pas le moyen idéal pour atteindre l’orbite que vous pourriez penser. Ils sont parfaits pour flotter et vous pouvez même aller très, très haut. Mais si vous voulez faire encore et encore le tour de la Terre, vous feriez mieux d’emporter un seau de carburant avec vous.
Quelqu'un y travaille
Néanmoins, ce concept est activement travaillé, mais pas par les suspects habituels. Ne regardez pas la NASA, la JAXA, SpaceX, l'ESA ou même Roscosmos. Au lieu de cela, c'est le travail du programme spatial volontaire DIY connu sous le nom de JP Aerospace.
L'organisation rêve de lancer des dirigeables dans l'espace. Son concept n’est cependant pas aussi simple que de simplement monter dans un gros ballon et flotter en orbite. Au lieu de cela, il envisage un système en trois étapes.
La première étape impliquerait un dirigeable conçu pour voyager du sol jusqu'à 140 000 pieds. La société propose une conception en forme de V avec un profil aérodynamique pour générer une portance supplémentaire lors de son déplacement dans l'atmosphère. La propulsion se ferait via des hélices spécialement conçues pour fonctionner dans le quasi-vide à ces altitudes.
Une fois à cette hauteur, le vaisseau du premier étage s'amarrerait à une structure flottante en permanence appelée Dark Sky Station. Il servirait de station d'accueil où la cargaison pourrait être transférée du vaisseau du premier étage à l'Orbital Ascender, qui est le vaisseau conçu pour transporter la charge utile en orbite.
L’Orbital Ascender lui-même semble être une chose fantastique sur le papier. Le concept actuel de l'équipe concerne un engin en forme de V avec une coque extérieure en tissu contenant de nombreuses cellules individuelles en plastique remplies de gaz de levage. Ce n’est pas si sauvage en soi, mais la taille proposée l’est. Il devrait mesurer 1 828 mètres de chaque côté du V – soit plus d’un mile de long – avec un volume interne de plus de 11 millions de mètres cubes. Les panneaux solaires à couches minces situés à la surface de l'engin sont destinés à générer 90 MW de puissance, tandis qu'un générateur de plasma situé sur le bord d'attaque est destiné à contribuer à réduire la traînée. Ce dernier point est essentiel, car l’engin devra atteindre des vitesses hypersoniques dans l’atmosphère ultra-mince pour que sa charge utile atteigne les vitesses orbitales. Pour propulser l’engin jusqu’à la vitesse orbitale, l’équipe a effectué des tests de tir sur ses propres conceptions de propulseurs à plasma.
L'équipe de JP Aerospace est passionnée, mais manque actuellement de moyens pour exécuter ses projets à grande échelle. À l’heure actuelle, l’équipe dispose d’engins de recherche expérimentaux à basse altitude mesurant quelques centaines de pieds de long. À l’heure actuelle, la Station Dark Sky et l’Orbital Ascender restent des rêves lointains.
En réalité, l’équipe n’a pas encore trouvé de raccourci vers l’orbite. Construire une version fonctionnelle de l'Ascender Orbital nécessiterait de transporter d'énormes quantités de matériaux à haute altitude où il devrait être construit. Un tel engin serait réduit en lambeaux par une simple brise dans la basse atmosphère. Un engin plus léger que l'air capable d'opérer à des altitudes et à des vitesses aussi élevées pourrait même ne pas être pratique avec des matériaux modernes, même si l'atmosphère est extrêmement mince au-dessus de 140 000 pieds. D’énormes questions se posent quant aux matériaux que l’équipe utiliserait et si les concepts théoriques de réduction de la traînée du plasma pourraient être appliqués à cet engin monumentalement énorme.
Même si la conception de base de l'engin pourrait Dans le cadre du travail, des questions se posent quant aux aspects pratiques de l'équipage et du maintien d'une station de dirigeable flottante permanente à haute altitude. Sans parler de la façon dont les charges utiles seraient transférées d’un ballon géant à un autre. Ces problèmes pourraient être résolus avec des milliards de dollars. Peut être. JP Aerospace se lance dans un budget de plusieurs ordres de grandeur plus restreint que cela.
On pourrait imaginer qu’une idée plus simple pourrait valoir la peine d’être essayée en premier. Il serait plus facile de faire monter des fusées conventionnelles à 100 000 pieds avec des ballons tout en réduisant dans une certaine mesure les besoins en carburant. Mais en fin de compte, le principal défi de l’orbite demeure. Vous devez toujours trouver un moyen d’amener votre charge utile à une vitesse d’au moins 8 kilomètres par seconde, quelle que soit la hauteur à laquelle vous pouvez la faire voler. Cela nécessiterait toujours une énorme fusée et un ballon suffisamment énorme pour la soulever !
Pour l’instant, l’orbite reste extrêmement difficile à atteindre, que vous souhaitiez y aller par fusée, dirigeable ou bateau à aubes à propulsion nucléaire. Ne vous attendez pas à flotter vers la Lune en dirigeable de si tôt, même si cela semble être une bonne idée.
