L'ascenseur spatial: une descente aux enfers ?

Après une longue pause de l’Ascenseur Spatial, je remercie Hallardier à propos du sujet
https://www.forum-conquete-spatiale.fr/exoplanetes-cosmologie-et-divers-f40/conquete-humaine-du-systeme-solaire-t3209.htm#119744
de me l’avoir renvoyé grâce au site internet http://www.nas.nasa.gov/About/Education/SpaceSettlement/Basics/wwwwh.html#when
qui m’a permis d’aboutir au site : http://www.zyvex.com/nanotech/nano4/mckendreePaper.html#RTFToC13
en passant par :
http://www.zyvex.com/nanotech/nano4/mckendreePaper.html
En effet s’il était évident que les câbles de l’ascenseur spatial ne devait pas être à section constante pour être optimisés et devaient voir leur section croître jusqu’à l’orbite stationnaire pour ensuite décroître au de-là de cette orbite dans la partie contrepoids, l’outil mathématique pour obtenir une tension constante tout le long du câble, la plus proche possible de la tension de rupture tout en laissant une marge pour la sécurité manquait.
Enfin, il est là dans cette superbe équation :



La descente aux enfers s'arrête et cela va permettre de réactualiser ce sujet et d’autres comme les balanciers pour changer d’orbites …à la Tarzan !

Bonjour à tous,
Je ne suis pas du tout spécialiste et je vais peut être soumettre une idée farfelue mais, pour le problème lié à un éventuel écroulement de l'ascenseur spatial, ne peut-on pas imaginer qu'il soit conçu pour se désagréger s'il venait à ne plus être " tendu" ? Il retomberait ainsi en tout petit fragments sur notre planète et dans l'espace.

Je soumets cette idée à vos esprits affûtés et savants !

Belineo

Le concept de l'ascenseur spatial trouve son origine dans "Les fontaines du paradis" d'Arthur C. Clarke dont Christophe Bonnal, ingénieur Cnes, donne une analyse entre science et science fiction sur Cnes : Christophe Bonnal : "Les Fontaines du Paradis"

Belineo a écrit:Bonjour à tous,
Je ne suis pas du tout spécialiste et je vais peut être soumettre une idée farfelue mais, pour le problème lié à un éventuel écroulement de l'ascenseur spatial, ne peut-on pas imaginer qu'il soit conçu pour se désagréger s'il venait à ne plus être " tendu" ? Il retomberait ainsi en tout petit fragments sur notre planète et dans l'espace.

Je soumets cette idée à vos esprits affûtés et savants !

Belineo

Bonne idée sur le principe, mais un problème est que les fragments d'altitude supérieure à 25000 km (environ) se retrouveraient sur des orbites telles qu'ils ne retomberaient pas sur Terre rapidement (ce qui en ferait des débris spatiaux).
C'est d'ailleurs pour cela qu'A. Clarke situe à cette altitude la station intermédiaire de l'AS des Fontaines du Paradis (la station intermédiaire, au contraire, ne doit pas retomber tout de suite sur Terre en cas de problème !).

Laurent a écrit:Le concept de l'ascenseur spatial trouve son origine dans "Les fontaines du paradis" d'Arthur C. Clarke dont Christophe Bonnal, ingénieur Cnes, donne une analyse entre science et science fiction sur Cnes : Christophe Bonnal : "Les Fontaines du Paradis"

Au fait, merci pour le lien. J'attends avec impatience le film (pas prévu à ma connaissance, mais ça arrivera tôt ou tard ;) ), en espérant quand même que l'intrigue sera un peu épaissie par rapport au livre (!)
Cela dit, même si c'est effectivement ce roman qui a popularisé l'ascenseur spatial auprès du grand public, l'idée est plus ancienne et la paternité n'en revient pas à A.C. Clarke.

CosmoS a écrit: Au fait, merci pour le lien. J'attends avec impatience le film (pas prévu à ma connaissance, mais ça arrivera tôt ou tard ;) ), en espérant quand même que l'intrigue sera un peu épaissie par rapport au livre (!)
Cela dit, même si c'est effectivement ce roman qui a popularisé l'ascenseur spatial auprès du grand public, l'idée est plus ancienne et la paternité n'en revient pas à A.C. Clarke.

...ça c'est pas mal d'attendre un film qui n'est pas prévu Cosmos ! :)
A qui revient la paternité de l'ascenseur spatial ?

Merci pour le lien Laurent

Aldebarande a écrit:
...ça c'est pas mal d'attendre un film qui n'est pas prévu Cosmos ! :)
A qui revient la paternité de l'ascenseur spatial ?

Tant que tous les livres n'ont pas été adaptés en films, il y a des possibilités. ;)
Pour Les Fontaines du Paradis, même si j'ai trouvé l'intrigue mince, ça serait certainement "cinégénique" avec les effets spéciaux actuels. :eeks: Et s'il y a un bon cinéaste pour étoffer le côté "intrigue sur 2 époques" (grosse occasion manquée de mon point de vue), ça sera bien ...
La paternité de l'ascenseur spatial est complexe et difficile à définir de façon nette et consensuelle : on en trouve le principe de base chez Tsiolkovsky, puis des idées d'applications concrètes suivant différentes variantes ont été développées/(ré)inventées par plusieurs contributeurs dont le Russe Artsutanov et l'américain Pearson (cf. Wikipedia, de préférence en version Anglaise, car c'est plus détaillé).

Merci Cosmos, j’adore cette idée d’ascenseur spatial, c’est sublime !
Il faudra que je lise Les Fontaines du Paradis.

Une petite vidéo sur le sujet https://www.youtube.com/watch?v=WJxhoJ8GUOU

Aldebarande a écrit:
Une petite vidéo sur le sujet https://www.youtube.com/watch?v=WJxhoJ8GUOU

Merci, très jolie compil' d'illustration.

Au fait, dans la mesure où ce fil semble devenir le fil "de référence" du forum sur l'AS, son titre de "descente aux enfers" (=celui de l'article de Techno-Sciences.net cité initialement) est-il bien adapté ?

CosmoS a écrit: La paternité de l'ascenseur spatial est complexe et difficile à définir de façon nette et consensuelle : on en trouve le principe de base chez Tsiolkovsky, puis des idées d'applications concrètes suivant différentes variantes ont été développées/(ré)inventées par plusieurs contributeurs dont le Russe Artsutanov et l'américain Pearson (cf. Wikipedia, de préférence en version Anglaise, car c'est plus détaillé).

Dans la Postface à son livre « Les Fontaines du Paradis », Clarke cite trois océanographes : Isaacs, Bradner et Backus (premier article à l’Ouest en 1966), puis Artsutanov dans une étude de « funiculaire céleste » qui date de 1960.
Il évoque ensuite une étude de Jerome Pearson de 1975 et le travail de Collar et Flower sur « le satellite fixe » en 1969.

Clarke mentionne également une illustration de l’ascenseur spatial d’Artsutanov dans un livre de peintures de Leonov et Sokolov «Les étoiles nous attendent », publié à Moscou en 1967.
Quelqu’un aurait-il cet ouvrage ?
La peinture se trouve page 25…
:)

Aldebarande a écrit:Clarke mentionne également une illustration de l’ascenseur spatial d’Artsutanov dans un livre de peintures de Leonov et Sokolov «Les étoiles nous attendent », publié à Moscou en 1967.
Quelqu’un aurait-il cet ouvrage ?
La peinture se trouve page 25…
:)

"L'ascenseur dans l'espace" :



La description en russe :
http://scifiart.narod.ru/Albums/1/1-114.htm

Clarke sur "l'ascenseur spatial" et sur son créateur l'ingénieur Y. Artsutanov (en russe):
http://www.fandom.ru/about_fan/clarke_3.htm

Excellent ! :eeks:

magnus_z a écrit:

Clarke sur "l'ascenseur spatial" et sur son créateur l'ingénieur Y. Artsutanov (en russe):
http://www.fandom.ru/about_fan/clarke_3.htm

Je vais lire ça avec la "traduction automatique"

Je poste une illustration de l’article russe (qui est une reprise de la postface de Clarke).

Aldebarande a écrit:Merci Cosmos, j’adore cette idée d’ascenseur spatial, c’est sublime !
Il faudra que je lise Les Fontaines du Paradis.

Une petite vidéo sur le sujet https://www.youtube.com/watch?v=WJxhoJ8GUOU

Merci Aldebarande, je ne connaissais pas toutes ces illustrations :eeks:
Juste celle qui a été mise ici dans "pour le plaisir des yeux" par Explorer.



:lol!:

Pour ceux que ça intéresse:

- comme énoncé plus tôt, la trilogie de Kim Stanley Robinson, en particulier Mars la Rouge (avec de mémoire une bonne partie sur l'effondrement du cable vers la fin), et repris d'après ce que j'ai lu dans Mars la Verte (je n'en suis qu'à la moitié, il y a un projet de 2ème ascenseur, mais ça reste encore vague)

- un autre livre de Clarke: 3001 L'Odyssée Finale (qui est en fait 2001 l'odyssée de l'espace tome 4). Ici l'ascenseur est une grande tour où s'est réfugié l'humanité, la surface terrestre devenant invivable

- pour les fans d'Orbiter:
http://www.orbithangar.com/search_quick.php?text=elevator&submit.x=0&submit.y=0

Le premier add-on est excellent, en revanche je n'ai pas testé le second (mars et lune). Bien sur, piloter un ascenseur revient à conduire un train, à ceci prêt qu'il n'y a qu'une gare tous les x milliers de km, je vous conseille l'accélération temporelle, sinon ça va devenir lassant.

Lune a écrit:Merci Aldebarande, je ne connaissais pas toutes ces illustrations :eeks:
Juste celle qui a été mise ici dans "pour le plaisir des yeux" par Explorer.

J’aime bien cette vidéo moi aussi :)

En voulant retrouver cette illustration de Pat Rawlings sur son site, je suis tombée sur une animation « space elevator »
http://www.patrawlings.com/animation.cfm


Merci pour les références Spaceman !

Un petit déterrage de sujet, car finalement l'idée d'un ascenseur spatiale court toujours. Malgré un concours organisé par la NASA plutôt bien réussi l'année dernière, la découverte du "Stone Wales defect" sur les nanotubes de carbone avaient un peu refroidie tout le monde (entre autre).

Mais un nouveau challenge voit le jour, et en Europe cette fois, le European Space Elevator Challenge ou EuSEC. La récompense n'a rien à voir avec les millions du "Elevator:2010" mais ça fait plaisir de voir ce genre de concours apparaitre par chez nous.

Au delà de la faisabilité d'un tel concept , je trouve que cela ne fait pas de mal de stimuler nos universitaires avec de tels projets.

http://eusec.warr.de

Cice a écrit:Un petit déterrage de sujet, car finalement l'idée d'un ascenseur spatiale court toujours. Malgré un concours organisé par la NASA plutôt bien réussi l'année dernière, la découverte du "Stone Wales defect" sur les nanotubes de carbone avaient un peu refroidie tout le monde (entre autre).

Mais un nouveau challenge voit le jour, et en Europe cette fois, le European Space Elevator Challenge ou EuSEC. La récompense n'a rien à voir avec les millions du "Elevator:2010" mais ça fait plaisir de voir ce genre de concours apparaitre par chez nous.

Au delà de la faisabilité d'un tel concept , je trouve que cela ne fait pas de mal de stimuler nos universitaires avec de tels projets.

http://eusec.warr.de

Etant un universitaire qui travaille sur les nanotubes de carbone (NTC) depuis + de 16 ans, j'ai suivi de loin cette histoire d'ascenseur avec pas mal d'étonnement, considérant qu'une grande partie des gens "impliqués" semblaient n'avoir connaissance que de NTC théoriques (parfaits, isolés, dans le vide, T ambiante, ...). Par exemple, il me semble que tous ceux qui font des NTC réels savent depuis le début que les défauts de Stone-Wales sont inévitables.

Ceci dit, deux équipes (Bordeaux, Texas) ont rapporté des résultats sur des fibres de NTC ayant des caractéristiques mécaniques supérieures à celles du fameux fil d'araignée. Mais on n'est pas encore à 36000 km en conditions réelles. Je n'ai bien sûr rien contre le fait d'être "stimulé" . Time will tell...

cosmochris a écrit:(.../...)Etant un universitaire qui travaille sur les nanotubes de carbone (NTC) depuis + de 16 ans, j'ai suivi de loin cette histoire d'ascenseur avec pas mal d'étonnement, considérant qu'une grande partie des gens "impliqués" semblaient n'avoir connaissance que de NTC théoriques (parfaits, isolés, dans le vide, T ambiante, ...). Par exemple, il me semble que tous ceux qui font des NTC réels savent depuis le début que les défauts de Stone-Wales sont inévitables.

Ceci dit, deux équipes (Bordeaux, Texas) ont rapporté des résultats sur des fibres de NTC ayant des caractéristiques mécaniques supérieures à celles du fameux fil d'araignée. Mais on n'est pas encore à 36000 km en conditions réelles. Je n'ai bien sûr rien contre le fait d'être "stimulé" . Time will tell...

C'est un travers que l'on croise beaucoup dans le monde moderne, spécialement sur internet. D'aucuns lisent wikipedia avec attention, pensent avoir compris, et en déduisent des trucs abérrants. Je fus dans le temps diplômé en plasturgie, et j'ai lu des plans de colonisation de Mars, qui semblaient très professionels(notamment sur Marshome.org), mais qui prévoyaient une partie "plasturgie" hautement fantaisiste. Ils avaient manifestement lu des bouquins de chimie, ainsi que le wikipedia sur les matières plastiques, mais ça ne suffit pas pour connaitre les limites d'une technologie connue. Nous avions là des gens qui s'imaginaient qu'il suffisait d'avoir des élements dans le sol de Mars et d'aligner trois équations de chimie pour avoir des polymères transformables(alors que sans les additifs, ça ne risque pas de marcher), qu'il suffisait d'avoir une extrudeuse pour obtenir le profil voulu, et qu'il suffisait de "souder" des plastiques pour avoir des pièces qualité homogène. En bref, idéal pour concevoir un plan de traviole. De quoi avoir des doutes sur tout le reste.....

Les défauts de Stone-Wales(dont j'ignorais tout) me semblent être du même acabit : des gens se sont vaguement renseignés, et ont ensuite fait des plans sur la comète assez énormes, sans demander aux gens qui savent vraiment(pas besoin, hein, il suffit de demander à wikipedia...). Que ce soit ici ou ailleurs, j'essaye d'éviter au maximum d'intervenir sur des sujets que je ne maitrise qu'imparfaitement - j'ai vu ce que ça donnait quand d'autres s'y mettaient.

En tous cas, un ascensceur spatial, ça serait magnifique. Mais bon, merci à des gens qui savent(comme toi) de nous ramener aux limites actuelles de ce que nous savons faire(et qui est déjà fort sympa).

et une solution alternative ? reprenons notre principe d'ascenseur, appliquons le à l'idée de railgun qu'on a déjà utilisé, et couplons ça avec les ballons sondes. :suspect: le plus dur, dans le vol spatial, c'est comme toujours le début. sur les 800tonnes d'ariane 5, 600* sont cramés dans les premières minutes pour atteindre 2km/s ( 1/4 de la vitesse orbitale ) et 70km ( 1/10 de l'altitude nécessaire ... ) pourquoi ? pour deux raisons, la première concerne l'inertie, la deuxième concerne l'atmosphère qui rend les moteurs cryogénique peu rentable à faible altitude. et pour cause, puisque moins d'un quart de la masse de l'a fusée est nécessaire pour passer de 2km/s à 9.3km/s et de 70 à 650km




maintenant, une idée de cinglé ( de moi donc ). plutôt qu'un ascenseur spatial monstrueusement cher et peu économique, pourquoi pas un cable de 10km tiré par des ballons stratosphérique, et culminant à 30km d'altitude ? ce cable ( ou double cable ) servirait de rampe de lancement à des navettes, reprenant le principe du railgun ( donc techniquement 'deux cables' couplés, la navette étant accrochée par dessous, cable au dessus donc ). pourquoi un cable aussi long me direz vous ? pour deux raisons : la première c'est qu'on cherche à atteindre l'altitude la plus haute possible pour bénéficier d'une faible atmosphère, ainsi que du maximum de ce que la rotation de la terre peut nous donner**. la deuxième et d'avoir le cable le plus long possible pour accélerer le plus possible notre navette. sachant qu'atteindre des vitesses folles est plus facile en l'absence d'atmosphère ( frottements... atteindre 2km/s avec 1 barre de pression, bonne chance ! ) il faut aussi grimper. objectif ? avec 100km de cable, 2km/s est faisable ( 4g de mémoire, cf. le sujet dans la même section sur le railgun ). l'autre raison de la longueur d'un tel cable est très bête : le poid ! un tel équipement va peser un poid considérable, impensable donc de le faire tenir sur un seul ballon***. bien entendu, le problème est le suivant : plus on monte, plus il est difficile de soutenir le poid du cable par des ballons. mais plus on est proche du sol, plus il est difficile d'atteindre de très hautes vitesses et moins on bénéficie d'un largage en zone de basse pression.

( oui, fait à l'arrache sous paint en 10" )






* les booster à poudre sont largué à 2km/s et à 70km environ. ils font 480 tonnes à eux deux. à cela se rajoute une partie non négligeable du premier étage ( 220t ), qui est allumé au sol en même temps que les booster. je conserve ce chiffre de 2km/s ( pour le reste. si pour envoyer 25t en orbite basse au lieu d'un lanceur de 800t on utilise un lanceur de 200t charge comprise... c'est la classe
** je n'ai pas fait de calcul sur le sujet hein.
*** : mettons un cable de 12cm de diamètre ( deux fois le diamètre d'un cable à haute tension classique ), x2 donc. pour 100km de cable, on a une masse à soulever de 10 000tonnes. ouch.

C'est tellement n'importe quoi que je ne sais par où commencer.
L'ingénierie c'est un vrai boulot, et pas des estimations pifométriques ni des schémas sous paint.

juggernaut a écrit: le plus dur, dans le vol spatial, c'est comme toujours le début. sur les 800tonnes d'ariane 5, 600* sont cramés dans les premières minutes pour atteindre 2km/s ( 1/4 de la vitesse orbitale ) et 70km ( 1/10 de l'altitude nécessaire ... ) pourquoi ? pour deux raisons, la première concerne l'inertie, la deuxième concerne l'atmosphère qui rend les moteurs cryogénique peu rentable à faible altitude. et pour cause, puisque moins d'un quart de la masse de l'a fusée est nécessaire pour passer de 2km/s à 9.3km/s et de 70 à 650km

Attention, l'atmosphère ne joue qu'un rôle mineur. A 50 km d'altitude, l'atmosphère est raréfiée et le freinage est très faible si la vitesse est de l'ordre de 2km/s. De plus, le freinage varie en fonction de la surface haute de la fusée, qui est faible, alors que l'inertie varie en fonction de la masse de la fusée, qui est énorme. En fait, le freinage atmosphérique est pratiquement négligeable (hélas, car sinon on pourrait y aller en avion en s'appuyant sur l'air !).
Certes, il faut beaucoup plus d'ergols pour les premières minutes que pour les minutes suivantes, mais cela s'explique simplement par le fait qu'il faut transporter au temps t tous les ergols qui vont être consommés au temps t'>t.
La formule de Tsiolkovski, qui ne prend pas en compte les frottements de l'atmosphère, l'explique clairement (voir http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quation_de_Tsiolkovski )

A+,
Argyre

juggernaut a écrit:(...)maintenant, une idée de cinglé ( de moi donc ). plutôt qu'un ascenseur spatial monstrueusement cher et peu économique, pourquoi pas un cable de 10km tiré par des ballons stratosphérique, et culminant à 30km d'altitude ? ce cable ( ou double cable ) servirait de rampe de lancement à des navettes, reprenant le principe du railgun ( donc techniquement 'deux cables' couplés, la navette étant accrochée par dessous, cable au dessus donc ). pourquoi un cable aussi long me direz vous ? pour deux raisons : la première c'est qu'on cherche à atteindre l'altitude la plus haute possible pour bénéficier d'une faible atmosphère, ainsi que du maximum de ce que la rotation de la terre peut nous donner**. la deuxième et d'avoir le cable le plus long possible pour accélerer le plus possible notre navette. (...)

Même si tu surestimes quantitativement l'effet de l'atmosphère (et surtout l'effet de la rotation de la terre), l'idée d'une longue rampe se terminant à haute altitude - afin que la rampe assure non seulement une fonction d'accélération mais aussi d'ascension - n'est pas du tout "cinglée" sur le plan conceptuel et théorique (en tout cas, guère plus que l'ascenseur spatial "classique" ;) ) et on la trouve dans la littérature.
Ce que tu proposes ressemble d'ailleurs beaucoup au concept StarTram:

IAC-03-IAA-13-1-04 STARTRAM-C – A MAGLEV SYSTEM FOR ULTRA LOW COST LAUNCH OF CARGO TO LEO, GEO, AND THE MOON

Dans ce concept, les auteurs "résolvent" le problème du frottement atmosphérique en faisant le vide dans le tube d'accélération, et le problème du poids de la rampe par un système de lévitation magnétique, au lieu de ballons (y'a plus qu'à ;) ).
Après, tout comme l'ascenseur spatial, une idée a priori séduisante ne suffit pas forcément à rendre un concept crédible ou réaliste sur les plans technologique, opérationnel, financier, etc. 8-)

CosmoS a écrit:

juggernaut a écrit:(...)maintenant, une idée de cinglé ( de moi donc ). plutôt qu'un ascenseur spatial monstrueusement cher et peu économique, pourquoi pas un cable de 10km tiré par des ballons stratosphérique, et culminant à 30km d'altitude ? ce cable ( ou double cable ) servirait de rampe de lancement à des navettes, reprenant le principe du railgun ( donc techniquement 'deux cables' couplés, la navette étant accrochée par dessous, cable au dessus donc ). pourquoi un cable aussi long me direz vous ? pour deux raisons : la première c'est qu'on cherche à atteindre l'altitude la plus haute possible pour bénéficier d'une faible atmosphère, ainsi que du maximum de ce que la rotation de la terre peut nous donner**. la deuxième et d'avoir le cable le plus long possible pour accélerer le plus possible notre navette. (...)

Même si tu surestimes quantitativement l'effet de l'atmosphère (et surtout l'effet de la rotation de la terre), l'idée d'une longue rampe se terminant à haute altitude - afin que la rampe assure non seulement une fonction d'accélération mais aussi d'ascension - n'est pas du tout "cinglée" sur le plan conceptuel et théorique (en tout cas, guère plus que l'ascenseur spatial "classique" ;) ) et on la trouve dans la littérature.
Ce que tu proposes ressemble d'ailleurs beaucoup au concept StarTram:

IAC-03-IAA-13-1-04 STARTRAM-C – A MAGLEV SYSTEM FOR ULTRA LOW COST LAUNCH OF CARGO TO LEO, GEO, AND THE MOON

Dans ce concept, les auteurs "résolvent" le problème du frottement atmosphérique en faisant le vide dans le tube d'accélération, et le problème du poids de la rampe par un système de lévitation magnétique, au lieu de ballons (y'a plus qu'à ;) ).
Après, tout comme l'ascenseur spatial, une idée a priori séduisante ne suffit pas forcément à rendre un concept crédible ou réaliste sur les plans technologique, opérationnel, financier, etc. 8-)

Effectivement l'idée est intéressante, mais demanderait de très grands investissements - quoique bien moins conséquents que ceux de l'ascenseur spatial.
En tout cas une telle réalisation ne pourrait être rentable que dans un futur assez éloigné où des besoins de transport de masse apparaîtraient entre la Terre et l'Espace.
Sinon en attendant un tel système de lévitation magnétique pour le tube de lancement - à une échelle moindre - ne pourrait-il être exploité pour des vols suborbitaux transcontinentaux - à condition là encore qu'un marché se développe suffisamment pour que le seuil de rentabilité soit atteint?

Giwa a écrit:(...)En tout cas une telle réalisation ne pourrait être rentable que dans un futur assez éloigné où des besoins de transport de masse apparaîtraient entre la Terre et l'Espace.
Sinon en attendant un tel système de lévitation magnétique pour le tube de lancement - à une échelle moindre - ne pourrait-il être exploité pour des vols suborbitaux transcontinentaux - à condition là encore qu'un marché se développe suffisamment pour que le seuil de rentabilité soit atteint?

Je crois que tu mets bien le doigt sur un des principaux "verrous" qui empêchent toutes ces idées un peu originales de dépasser le stade du papier: le marché, et également la compétition avec les moyens existants sur ce marché.
On voit mal ce qui pourrait changer la donne à court terme, hélas.
Évidemment, on peut toujours justifier la construction du StarTram par celle de l'ascenseur spatial (dont le contrepoids représente une masse à lancer inhabituellement grande), mais après, on fait quoi des deux ?