Ascenseur spatial entre Pluton et Charon

[taolanglais]

Bonjour,
J'ai récemment réalisé qu'il existait un endroit où le concept d'ascenseur spatial prendrait tout son sens, il pourrait être mis en application sous une forme parfaitement aboutie : cet endroit est le couple Pluton / Charon. 

Ces corps, contrairement aux autre couples planète/lune, sont réciproquement en rotation synchrone, ce qui n'est généralement valable que pour le corps le plus léger (lune). Dit simplement, Pluton est immobile dans le ciel de Charon et Charon est immobile dans celui de Pluton. Dès lors, une structure de type câble tendue entre les deux permettrait de se rendre de l'un à l'autre en parcourant les 19 130 km qui les séparent avec un simple moteur électrique, et une dépense d'énergie casi-nulle si on considère la récupération d'énergie dans les phases de décente. 

Bon Pluton c'est -un peu- loin, mais en rêvant un peu au futur, si l'Homme ira aussi loin, assurément le train Charon-Express existera ! 
Il y a toujours un gus qui croit avoir inventé l'eau chaude, cela doit avoir été exploré dans une SF, non ?

[GNU Hope]

Je pense qu'il est bien plus simple de commencer par installer un ascenseur spatial la Lune.
La gravité y est plus faible.

[taolanglais]

Tu parles de la Lune celène, la nôtre ? Oui c'est plus prêt, mais pas du tout le même délire. Là je parle de créer une ligne ferroviaire entre deux Astres, c'est autre chose.
Mais tu te trompes sur la gravité, sur la Lune c'est 1,62 m/s2, alors que sur Pluton 0,62 m/s2. Presque trois fois moins ! Et sur Charon: 0,288 m/s2.

Comment l'installer : commencer par apporter tout le matériel au point L1 du système. Ensuite, dérouler le câble dans les deux sens au rythme adapté de manière à ce que le barricentre reste inchangé. Arrimer les deux extrémités aux astres et le tour est joué.
Un détail : l'orbite de Charon est casi-circulaire, mais il y a tout de même quelques kilomètres d'excentricité. Donc pour en tenir compte, il faut que la base du câble (ou son encrage en gare L1, c'est selon) soit muni d'un enrouleur qui enroulera et déroulera quelques kilomètres de câble à chaque révolution Charonnienne.

[Giwa]

Je pense qu'il est bien plus simple de commencer par installer un ascenseur spatial la Lune.
La gravité y est plus faible.

Entre quoi et quoi l’installer cet ascenseur? Entre la Terre et la Lune ? Ce n’est pas possible ! Il faudrait qu’il y est synchronisme entre la rotation de laTerre sur elle-même et la révolution et sa rotation autour de celle-ci….ce qui n’est pas le cas ! 
Il y a juste synchronisme approximatif pour la Lune entre sa révolution autour de la Terre et sa rotation sur elle-même.
Non , pour la Lune, il faut envisager d’autres systèmes :
Pour s’en échapper, sans fusée, on peut envisager un canon électromagnétique, suffisamment long - dans le cas de passagers - pour qu’ils puissent supporter l’accélération.
Pour l’alunissage, retour sur une piste très longue parfaitement lisse avec des patins ….ou encore mieux ,retour à l’envers dans la bouche du canon électromagnétique pour récupérer en plus l’énergie cinétique des lancements.
Ce dernier point paraît encore un peu utopique … mais dans peut-être moins d’un siècle, ce ne serait plus le cas , vu les guidages de plus en plus précis et rapide que l’informatique permettra…..c’est un peu ce que l’on constate avec le retour des F9 et bientôt des Starship !

[Clg_55]

Dans le cadre d'une occupation permanente d'une base lunaire ne pourrait on pas envisager un ascenseur spatial entre cette base et une station logistique en orbite pour tout ce qui est livraison du fret ?

[Giwa]

On ne peut mettre en orbite stationnaire par rapport au sol de la Lune comme c’est possible par rapport au sol de la Terre à 36000 km où la vitesse angulaire d’un satellite équatorial dans le sens ouest est est la même que la rotation angulaire de la Terre. On pourrait juste réduire sa vitesse linéaire sur le sol de cet ascenseur lunaire en augmentant la hauteur de cet ascenseur

[taolanglais]

On ne peut mettre en orbite stationnaire par rapport au sol de la Lune comme c’est possible par rapport au sol de la Terre à 36000 km où la vitesse angulaire d’un satellite équatorial dans le sens ouest est est la même que la rotation angulaire de la Terre. On pourrait juste réduire sa vitesse linéaire sur le sol de cet ascenseur lunaire en augmentant la hauteur de cet ascenseur

Je ne sui pas bien sûr de comprendre : 
Il y a 2 possibilités pour un ascenseur spatial sur la Lune :

1) La Lune est en rotation sur elle-même car elle fait une révolution tous les 28 jours (soit exactement la durée d'un tour de la Terre). On peut donc envisager de tendre un câble qui partirait de la face opposée de la Lune en direction du point de Lagrange L2 du système Terre-Lune. Le barycentre de ce câble se trouverait au point L2. 

2) Tendre un câble partant de la face visible en direction de la Terre et dont le barycentre se trouverait au point de Lagrange L1.

A priori (les experts de ce forum peuvent me corriger), ces 2 version permettraient de s'affranchir du puit de deltaV de la Lune, que ce soit pour y atterrir ou en échapper.

Il me semble que les concepts d'ascenseur spatiaux Terrestres permettent d'attendre une orbite de transfert géostationnaire. Donc si on associe les deux, le coût en deltaV restant est très faible ! 0,68 si j'en crois la carte céleste des deltaV.


Mais bon, le sujet que je lançais était la connexion directe Pluton-Charron, cela vous semble réaliste ?

[Giwa]

Ces points de Lagrange du système Terre - Lune sont instables ( L1 à 58200 km de la Lune et L2 à 64200km de l'autre côté) ...sans compter la longueur des contre-poids. Il faudrait sans cesse des fusées Vernier pour maintenir ces équilibres instables soumis  à des contraintes gigantesques et on perdrait tout le bénéfice en économie d'énergie . Non, je pensais simplement à un ascenseur moins élevé au-dessus du sol lunaire sans atteindre le sol pour éviter les montagnes ( donc à plus de 5 km d'altitude pour l'extrémité basse) qu'il faudrait tout de même rejoindre par des mini-navettes.
Mais ,bon, envisagez des canons électromagnétiques au-moins pour des charges sans passagers  ou des catapultes centrifuges demanderaient moins d'investissements et on profiterait de l'absence de frottements atmosphériques. 
Mais ,bon, revenons au sujet!

[taolanglais]

Je ne crois pas que l'instabilité des points de Lagrange L1 et L2 seraient un problème dans notre cas. C'en est un pour un objet "libre". Mais pour un objet ancré sur la Lune, il suffirait de maintenir un léger déséquilibre vers l'extérieur, avec le câble juste un peu plus long que nécessaire. En L1, le câble chercherait à quitter la Lune en étant attiré par la Terre, il serait maintenu en tension exactement dans l'axe Terre-Lune, et en L2 il chercherait à être éjecté par l'effet fronde, là aussi exactement dans l'axe Terre-Lune. Le système serait stable.

J'ai du mal à imaginer le système que tu décris : il ne serait encré à aucun astre ? Il flotte rait librement au dessus de la Lune, mais vertical? Pour le coup, cela me semble terriblement instable et nécessiterait de compenser toute sollicitation par des manœuvres...

[Giwa]

Je ne crois pas que l'instabilité des points de Lagrange L1 et L2 seraient un problème dans notre cas. C'en est un pour un objet "libre". Mais pour un objet ancré sur la Lune, il suffirait de maintenir un léger déséquilibre vers l'extérieur, avec le câble juste un peu plus long que nécessaire. En L1, le câble chercherait à quitter la Lune en étant attiré par la Terre, il serait maintenu en tension exactement dans l'axe Terre-Lune, et en L2 il chercherait à être éjecté par l'effet fronde, là aussi exactement dans l'axe Terre-Lune. Le système serait stable.

J'ai du mal à imaginer le système que tu décris : il ne serait encré à aucun astre ? Il flotte rait librement au dessus de la Lune, mais vertical? Pour le coup, cela me semble terriblement instable et nécessiterait de compenser toute sollicitation par des manœuvres...

Oui, c'est çà, il 'flotterait' au -dessus du sol avec un défilement assez lent de l'ordre d'une centaine de km/l'extrémité basse à 5km du sol . mais bon, je suis plus partisan du canon électromagnétique ou de la fronde centrifuge.

[Astro-notes]

Moi je ne connais ne que l'ascenseur social !  Bon OK je sors

[Giwa]

Moi je ne connais ne que l'ascenseur social !  Bon OK je sors

il semble qu'il doit subir quelques révisions ! 
Mais  bon , revenons au couple Pluton /Charon et son ascenseur spatial pour nous faire rêver ! on n 'aurait pas besoin de changer de ligne comme pour le couple Terre/Lune  !

[taolanglais]

A propos du train Pluton-Charon :
Intuitivement, on se dit que l'ancrage sur les astres se ferait au centre de la partie de l'astre faisant face à l'autre : le cable monterait de manière parfaitement verticale. C'est en effet là que le câble se positionnerait naturellement.
Mais on pourrait aussi créer des ramifications, permettant de desservir une bonne partie de la face exposée de l'astre (en théorie la moitié de l'astre, en pratique beaucoup moins car à la moindre inclinaison du câble, celui-ci se courbera et sa flèche exercera une traction énorme.)
Donc on peut desservir plusieurs stations sur Pluton et Charon, mais il y a plus amusant encore:

En supposant qu'on parvienne à créer un encrage sur l'astre qui soit excentré par rapport au plan exposé, comme décrit plus haut : si à partir de là, on retire l'encrage central et qu'on exerce une tension sur le câble, on peut initier une mise en rotation de l'astre. Ainsi, on peut choisir soit d'avoir une rotation permanente, soit d'exposer n'importe quelle face de l'astre à l'autre, pour des raisons qui restent à imaginer (accessibilité des ressources, marrées, etc).
La force exercée serait ridiculement faible, mais continue. Je n'ai hélas pas les compétences nécessaires pour calculer en combien de temps on pourrait avoir un effet observable.

C'est pas cool, ça ??  ;) ;)

[Giwa]

Une ligne directe Pluton /Charon sans correspondance me suffirait. Sur place,on se déplacerait en moto-neige.
Laissons la correspondance obligatoire sur le trajet Terre/Lune

[phenix]

si mes souvenir sont bon, la couple pluton charon aussi la particularité d'avoir un barycentre hors de pluton. donc, arrivé a un point intermédiaire de ton ascenseur, on pourrais lâché le cable et resté en flottaisons. je sais pas trop si se point pourrais être un spatioport pratique pour les echanges avec le reste du système solaire.

[taolanglais]

@Giwa : Ce n'est pas une correspondance que je propose, mais plutôt un aiguillage !

@Phenix : c'est exact, le barycentre est bien en dehors de Pluton. Mais je ne crois pas que cela se traduirait tel que tu le décris. A l'échelle macro, le centre de l'attraction gravitationnelle est bien hors de Pluton. Mais au niveau local, si on se place sur ce barycentre, on est tout près de la surface de plutôt et sa gravité qui l'emporte. Il me semble que la raison étant que la gravité est dégressive au carré de la distance au centre (ou quelque chose du genre).

Par contre, si tu fonce droit vers Pluton avec un engin qui arriverait (mettons) de la Terre, a toute vitesse, en plein dans le mille, en te laissant guider par un détecteur de gravité, et bien tu risques de passer entre Pluton et Charon ;)

Le point de flottaison neutre, entre les 2 astres serait plutôt le point de Lagrange L1. Aussi stable qu'une bille de verre en équilibre sur une lame de couteau.... Sauf s'il est arrimé de part et d'autre, ce qui serait le cas sur notre câble.

Pour continuer l'idée :
La colonie sur Pluton pourrait se servir de son accès facile a Charon pour s'en servir comme d'une fronde. Un câble serait tendu du côté extérieur de la Lune, et s'étendrait bien au delà du point de Lagrange L2 du système. Grâce à la très faible gravité de Charon et la résistance des nouveaux materiaux, le câble pourrait être très long et l'effet centrifuge important. Ainsi, un catapultage vers toutes sortes de destinations serait envisageable pour un coût nul en carburant. Il y a tous un tas d'objets transneptuniens qui pourraient être des destinations, mais également des destinations plus internes au système solaire.


PS. J'ai très mal nommé ce sujet, est il possible de le renommer de manière plus explicite, comme "le Charon Express est-il à l'heure?"

[Giwa]

Effectivement disons plutôt aiguillage que correspondance ! 
Quant à la variation de la gravité, c’est effectivement compliqué .Même pour le système Terre / Lune il n’y a pas que les points de Lagrange à gravité nulle  : il y a aussi le centre de la Terre ( il sera difficile d’y aller pour le vérifier  ) et aussi le centre de la Lune ( là aussi on n’a pas beaucoup d’indices pour ce qui s’ y passe vraiment)
Quant à l’effet de fronde, soyons plus ambitieux pour le couple Pluton/ Charon…pourquoi pas des voyages interstellaires ! 

[Astro-notes]

Giwa, tu as des réflexions "hors sol" 

[Giwa]

Giwa, tu as des réflexions "hors sol" 

Genre de réflexion que l’on peut se permettre à notre âge car on a peu de chance qu’on en voit l’aboutissement 
Je pense de plus en plus à des voyages interstellaires  sur des longues durées  avec à bord différents types de robots dont certains avec IA qui ne seraient mis en action qu’à l’arrivée .