[concept] Une tour de 20km de haut pour servir de port spatial

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Une société canadienne Thoth Technology (société de service spatial) vient de faire breveter un concept de tour autostabilisée de 20 kilomètres qui permet de faire décoller des engins à son sommet.

[concept] Une tour de 20km de haut pour servir de port spatial 20150723_space_elevator_nearshot_2_half_res

Cela permettrait de réduire les coûts du kg en orbite et de faciliter la mise au point d'un système entièrement réutilisable.

J'ai parcouru rapidement le doc du brevet, en gros si j'ai bien compris :
La tour est faite en éléments partiellement gonflables. Elle est stabilisée par des volants d'inerties placés à intervalles réguliers sur sa hauteur. Un ascenseur permet d'acheminer homme et matériel au sommet ou est basé la plateforme de lancement.
il n'y a pas cependant d'info sur le véhicule spatial considéré.

http://thothx.com/news-2/
http://pdfpiw.uspto.gov/.piw?docid=09085897
cosmiste
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Moui... Quand on voit le prix d'un pas de tir classique, j'ai du mal à imaginer comment ce système (forcément beaucoup plus cher) pourrait être rentable... Surtout que le gain en termes de performance doit être minime.

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nikolai39
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J'ai du mal à réaliser comment une tour peut être construite, et surtout rester debout, à une altitude telle que deux fois celle à laquelle volent les avions de ligne ...
Stikeurz
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il serait pas plus simple de faire un dirigeable? sa se trouve des qu'ils parlent d’élément gonflable, c'est a l’hélium ou l’hydrogéné. cela permettrait peut être des lancements horizontaux , mais sa permettre d’économiser quelque centaine de m/s donc sa risque d’être dure a rentabiliser.
phenix
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Même si tirer au dessus de la troposphère, depuis un ballon ou une tour, n'est pas si intéressant pour des lanceurs classiques, compte tenu des surcoûts de ce type de dispositif, cela pourrait éventuellement le devenir si le gain, par réduction des pertes gravitationnelles et des pertes associées à la traversée de l'atmosphère, était suffisant pour rendre praticables les SSTO, traditionnellement en limite de faisabilité.
lambda0
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Il faudra bien monter les appareils et leurs ergols en haut de la tour ... comment comptent-ils procéder ? Un ascenseur de 20 km prévu pour de telles charges .... à installer dans la tour gonflable ? Il ne faut pas que les rails qui le guide sur une telle distance verticale se "gondolent"
montmein69
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mouai... une tour a XX milliard de dollar. a coté de sa, strato lauch... un fusée lancé d'un avion geant. et c'est déjà en construction.

amha il reviendrai a moins cher de faire un avion porteur volant a 20km...
yoann
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Le seul intérêt est d'optimiser les moteurs (rapport de détente) pour ne fonctionner que dans le vide d'où une augmentation notable de l'Isp... Pour le reste les gains seraient marginaux.

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Les fous ouvrent les voies qu'empruntent ensuite les sages. (Carlo Dossi)
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Peut pas te répondre Henri car à cette heure je  :sleep:

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ça pourrait avoir un intérêt si il était associer a un canon  électrique ou un canon multi-chambres. cette altitude permettrait de faire un tir horizontal pour atteindre une orbite elliptique avec un apogée à 300km, une petite impulsion suffirait à circulariser l'orbite, mais bon il reste pas mal de brique technologie à développer et  je vois pas en quoi une tour serait plus simple qu'un ballon captif.
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J ai fait les calculs pour un oneweb de 150kg en orbite polaire de 1200km, avec un etage de circularisation de 50kg, il faut une acceleration initale de 8,2184km/s (plus le freinage aerodynamique) soit 6756MJ soit 100fois le railgun de bae systeme. Puis un deltav de 0,3125km/s pour la circularisation, donc environ 25kg d ergol.
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En relisant plus en détail le doc du brevet je m'aperçois en fait que c'est un gros fourre tout.
L'idée brevetée est une tour semi gonflable avec une plateforme et un ascenceur pouvant entre autre servir pour des lancements spatiaux.

Mais le brevet inclut aussi tout un tas de variantes plus ou moins fumeuses sur la forme même de la tour, la façon de la construire, le systeme d'ascenceurs,... C'est plutôt HS sur ce forum donc juste un exemple :
[concept] Une tour de 20km de haut pour servir de port spatial Tower210

Pour ce qui concerne le lancement spatial : Thoth pense pouvoir économiser 30% de carburant par le fait de lancer en altitude hors atmosphère. Cela me parait assez réaliste comme chiffre mais, comme beaucoup, je ne vois pas trop l'intérêt financier de l'opération, le carburant n'étant absolument pas le poste de dépense majeur d'un lancement. Peut etre pour du SSTO mais alors pourquoi une tour ?

Plus fun, ils évoquent effectivement l'utilisation de dispositifs de canons pour le lancement :
[concept] Une tour de 20km de haut pour servir de port spatial Tower610

Un canon fixe 6A sans trop de détail ou un systéme rotatif 6B de fronde :eeks:

Finalement, je trouve que l'on est presque dans le patent troll :  breveter une idée générale pour pouvoir ensuite réclamer des royalties à quiconque se lance dans un projet plus détaillé dans ce domaine grace à l'indulgence du service de brevet US.
C'est un peu la guéguerre qui oppose Bezos à Musk en ce moment. Le premier ayant réussi a faire breveter l'idée d’atterrir sur une plateforme flottante que le second a construit  !
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@montmein69 a écrit:Il faudra bien monter les appareils et leurs ergols en haut de la tour ... comment comptent-ils procéder ? Un ascenseur de 20 km prévu pour de telles charges .... à installer dans la tour gonflable ? Il ne faut pas que les rails qui le guide sur une telle distance verticale se "gondolent"


Le doc parle d'une charge de 100T transportable par ascenceur sans plus de détails.
cosmiste
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Bon je vais faire breveter mon idée d'utiliser un canon pour envoyer une capsule de la Terre à la Lune.

Dammed ! Jules Verne y avait déjà pensé 8-) ... je vais devoir lui payer des royalties  :pale:  

[concept] Une tour de 20km de haut pour servir de port spatial 400px-10 [concept] Une tour de 20km de haut pour servir de port spatial Canon_10
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lambda0
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calcul de coin de table avec approximation sans prendre en compte la partie lanceur   ,sur le rapport en energie cinétique et energie potentielle de l'objet à mettre en orbite .


 rapport=  0.5*masse*v² /mgh = 0.5*V² /gh

  pour une altitude de 200 km , V= 7.8 km/s , g= 10 m/s²

  rapport = 15.21  =>  energie potentielle represente 6 % du total à fournir

 ça signifie que même en construisant un spatioport à 200 km d'altitude il faudrait encore fournir environ 90 % de l'energie necessaire pour une mise en  orbite . amha ça  n'a  pas beaucoup d'interêt . d'ailleurs les pas de tir , dans le monde ,  ils sont au plus proche de l'équateur (selon la géographie des pays ) là  où la vitesse horizontale est plus grande  plutôt qu'en altitude  .



edit: j'ajoute que si il s'agit de faire decoller/atterrir  des avions (portant des petits lanceurs ) , vu la faible densité de l'air à 20 km , la vitesse de decollage et d'atterrissage  serait trop grande , il faudrait donc une longueur de piste dépassant facilement plusieurs km ,il faudrait une sacrée structure en hauteur sans trop grande prise au vent ! , sans parler des risques d'accidents à cause de la trop grande vitesse relative au moment des atterrissages et decollages surtout en cas de vent de travers .
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Arsia Mons

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Bon, un conseil, ne misez pas un seul sous sur ce projet cela risque de vous jouer un "mauvais tour"   :lolnasa: , bon ça va  :iout:
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J'y reviens (sur ce sujet) :

En regardant partir avec succès pour la 67e fois (ref Gergovie) notre lanceur européen je repense au concept qui prévaut à son succès booster plus corps central. En l'absence de donnée publique sur le lanceur russe R-7 Zemiorka/Soyouz à la fin des années cinquante, seule la fusée Atlas américaine nous donnait le ton ; on parlait d'une fusée à un étage et demi c'est à dire deux booster et un corps central à ergol commun. Mais le concept inventé par les USA était incontestablement Titan plus booster (solide) des années soixante dix. L'Europe s'en inspirera par la suite pour concevoir Ariane V et inutile de vous rappeler combien cette fusée marche bien et c'est encore aujourd'hui une grande fusée.

Là n'est pas l'objet de ce post, ma remarque c'est que ces deux booster remplacent, à l'aise, le concept de tour de 20 km de haut pour lancer nos satellites. Inutile de fantasmer sur cette tour improbable, mais AMHA deux ou plus, gros booster à carburant solide ou liquide feront encore longtemps l'affaire.
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L'intéret de la tour en l'état des choses est quasi nul ...

 Et puis bon, en architecture on vient a peine d'oser envisager la première tour au monde osant le kilomètre de hauteur, après une tentative fructueuse a 800m (la Burj Khalifa 836m a Dubaï, et encore ça c'est le sommet a l'antenne, car comme toute tour qui se respecte elle triche un peu, son "toit" étant a 780m, elle a couté environ 1 milliard €)

  La Kingdom Tower qui sera construite a Djeddah en Arabie Saoudite, atteindra donc 1000m de hauteur pour un budget de 4,6 milliards €, et encore elle a du être tronquée de 600m par rapport au projet d'origine car le sous sol sondé ne pouvait encaisser la masse du projet d'origine.

  Et la on viendrait nous proposer un brevet pour une tour a 20 km de haut ? Dubitatif ...

 Et le pire c'est que cette tour de 20km de haut, n'aidera en rien pour un éventuel projet d'ascenseur spatial, vu que le concept d'ascenseur dans son infrastructure principal n'est pas vraiment une tour qui repose sur le sol : Mais un cable tendu avec un contrepoids en GEO, qui aura juste besoin d'une très solide embase au sol et c'est tout, pas d'une tour ultra haute ... D'ailleurs l'ascenseur spatial il me semble exigerait éventuellement une embase plutot flottante sur une plateforme océanique ou sur un lac : Pour pouvoir réguler + facilement des mouvements de "Yoyo" du cable principal

    L'utilité d'une telle tour de 20km de haut, se résumerait je pense a permettre d'explorer la viabilité technique de très longs systèmes d'ascenseurs pour parvenir au sommet : Puis éventuellement reporter ces systèmes a celui d'un véritable ascenseur spatial quand les nanomatériaux le permettront ...

   Pour son usage dans le fond, je ne vois vraiment pas a quoi elle pourrait bien servir ? Même une armée de l'air n'en voudrait pas pour ses fighters
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