Un discours d'Arthur C. Clarke dans les années 1960, expliquant les satellites géostationnaires, a donné à Pearson l'inspiration pour tout le concept d'ascenseurs spatiaux alors qu'il travaillait au NASA Ames Research Center en Californie pendant les jours du débarquement d'Apollo Moon.
"Clarke a déclaré qu'un bon moyen de comprendre les satellites de communication en orbite géostationnaire était de les imaginer au sommet d'une haute tour, perchée à 35 786 km (22 236 miles) au-dessus de la Terre", se souvient Pearson. "Je me suis dit, pourquoi ne pas construire un véritable la tour?"
Il s'est rendu compte qu'il était théoriquement possible de garer un contrepoids, comme un petit astéroïde, en orbite géostationnaire, puis d'étendre un câble vers le bas et de le fixer à l'équateur de la Terre. En théorie, les voitures d'ascenseur pourraient remonter le long câble et transférer des cargaisons hors du puits de gravité de la Terre et dans l'espace à une fraction du prix fourni par les fusées chimiques.
… en théorie. Le problème à l'époque, et maintenant, est que le matériau nécessaire pour supporter même juste le poids du câble dans la gravité terrestre n'existe pas. Ce n'est qu'au cours des dernières années, avec l'avènement des nanotubes de carbone - avec une résistance à la traction au stade approximatif - que les gens ont finalement dépassé le stade du rire et ont commencé à l'étudier sérieusement. Et tandis que les nanotubes de carbone ont été fabriqués en petites quantités en laboratoire, les ingénieurs sont encore à des années de les tisser ensemble dans un long câble qui pourrait fournir la résistance nécessaire.
Pearson savait que les défis techniques étaient formidables, alors il s'est demandé, "pourquoi ne pas construire un ascenseur sur la Lune?"
Sur la Lune, la force de gravité est un sixième de ce que nous ressentons ici sur Terre, et un câble d'ascenseur spatial fait bien partie de notre technologie de fabrication actuelle. Étirez un câble depuis la surface de la Lune, et vous auriez une méthode peu coûteuse de livraison de minéraux et de fournitures en orbite terrestre.
Un ascenseur spatial lunaire fonctionnerait différemment d'un ascenseur basé sur la Terre. Contrairement à notre propre planète, qui tourne toutes les 24 heures, la Lune ne tourne sur son axe qu'une fois tous les 29 jours; le même temps qu'il faut pour terminer une orbite autour de la Terre. C'est pourquoi nous ne pouvons voir qu'un seul côté de la Lune. Le concept d'orbite géostationnaire n'a pas vraiment de sens autour de la Lune.
Il y a cependant cinq endroits dans le système Terre-Lune où vous pouvez placer un objet de faible masse - comme un satellite ... ou un contrepoids d'ascenseur spatial - et les faire rester stables avec très peu d'énergie: les points Lagrange Terre-Lune. Le point L1, un point situé à environ 58 000 km au-dessus de la surface de la Lune, fonctionnera parfaitement.
Imaginez que vous flottez dans l'espace à un point situé entre la Terre et la Lune où la force de gravité des deux est parfaitement équilibrée. Regardez à votre gauche et la Lune est à environ 58 000 km (37 000 miles); regardez à votre droite et la Terre est plus de 5 fois cette distance. Sans aucun type de propulseur, vous finirez par dériver de ce point d'équilibrage parfait, puis commencerez à accélérer vers la Terre ou la Lune. L1 est équilibré, mais instable.
Pearson propose que la NASA lance un vaisseau spatial transportant une énorme bobine de câble jusqu'au point L1. Il reculerait lentement du point L1 alors qu'il déroulait son câble jusqu'à la surface de la Lune. Une fois que le câble était ancré à la surface lunaire, il fournirait de la tension et tout le câble serait suspendu en parfait équilibre, comme un pendule pointé vers le sol. Et comme un pendule, l'ascenseur se maintiendrait toujours parfaitement aligné vers le point L1, alors que la gravité de la Terre le tirait. La mission pourrait même comprendre un petit grimpeur à énergie solaire qui pourrait grimper de la surface lunaire jusqu'au sommet du câble et livrer des échantillons de roches lunaires sur une orbite terrestre élevée. D'autres missions pourraient livrer des équipes entières d'alpinistes et transformer le concept en une opération de production de masse.
L'avantage de connecter un ascenseur à la Lune au lieu de la Terre est le simple fait que les forces impliquées sont beaucoup plus petites - la gravité de la Lune est 1/6 de celle de la Terre. Au lieu de nanotubes exotiques avec des résistances à la traction extrêmes, le câble pourrait être construit en utilisant des matériaux disponibles dans le commerce à haute résistance, comme le Kevlar ou Spectra. En fait, Pearson s'est concentré sur une fibre commerciale appelée M5, qui, selon lui, ne pèserait que 6800 kg pour un câble complet qui supporterait une capacité de levage de 200 kg à la base. Ceci est bien dans les capacités des fusées les plus puissantes fournies par Boeing, Lockheed Martin et Arianespace. Un lancement est qu'il faut pour mettre un ascenseur sur la Lune. Et une fois l'ascenseur installé, vous pouvez commencer à le renforcer avec des matériaux supplémentaires, comme le verre et le bore, qui pourraient être fabriqués sur la Lune
Alors, que feriez-vous avec un ascenseur spatial connecté à la Lune? «Beaucoup», dit Pearson, «il y a toutes sortes de ressources sur la Lune qui seraient beaucoup plus faciles à rassembler là-bas et à mettre en orbite plutôt que de les lancer depuis la Terre. Le régolithe lunaire (saleté lunaire) pourrait être utilisé comme blindage pour les stations spatiales; les métaux et autres minéraux pourraient être extraits de la surface et utilisés pour la construction dans l'espace; et si de la glace est découverte au pôle sud de la Lune, vous pourriez fournir de l’eau, de l’oxygène et même du carburant aux engins spatiaux. »
Si de la glace d'eau se présente au pôle sud de la Lune, vous pouvez y faire passer un deuxième câble, puis le connecter à la fin au premier câble. Cela permettrait à une base sud de la Lune de livrer des matériaux en orbite terrestre haute sans avoir à se déplacer le long du sol jusqu'à la base du premier ascenseur.
Ce serait génial pour les rochers, mais pas pour les gens. Même si un grimpeur remontait le câble à des centaines de kilomètres à l'heure, les astronautes voyageraient pendant des semaines et seraient exposés au rayonnement de l'espace lointain. Mais quand vous parlez de cargaison, la victoire est lente et régulière.
Pearson a publié pour la première fois son idée d'un ascenseur lunaire en 1979 et il le lance depuis. Cette année, cependant, la NASA ne rit pas, elle écoute. La société Pearson, Star Technology and Research, a récemment reçu une subvention de 75 000 $ de l’Institut for Advanced Concepts (NIAC) de la NASA pour une étude de six mois visant à approfondir cette idée. Si l'idée s'avère prometteuse, Pearson pourrait recevoir une subvention plus importante pour commencer à surmonter certains des défis d'ingénierie et rechercher des partenaires à l'intérieur de la NASA et à l'extérieur pour l'aider dans son développement.
Le NIAC recherche des idées bien au-delà de la zone de confort normal des technologies de la NASA - par exemple ... un ascenseur sur la Lune - et aide à les développer au point que de nombreux risques et inconnus ont été résolus.
Pearson espère que cette subvention l'aidera à démontrer à la NASA qu'un ascenseur lunaire serait une contribution inestimable à la nouvelle vision d'exploration spatiale Lune-Mars, soutenant les futures bases et industries lunaires dans l'espace. Et cela donnerait aux ingénieurs un moyen de comprendre les difficultés de construire des ascenseurs dans l'espace sans relever l'immense défi de le construire d'abord sur Terre.
Écrit par Fraser Cain
