Flotter dans l’espace et autres moyens de s’y rendre (1/2)
Comment se rendre dans l’espace proche, l’orbite ou l’espace lointain sans brûler ou polluer l’atmosphère en cette période d’urgence climatique sur Terre ? Écrit par des scientifiques, des ingénieurs, des artistes, des curateurs et des spécialistes culturels de l’exploration spatiale, le livre « Space Without Rockets » (UV Editions – 2022) aborde les moyens par lesquels nous pourrions quitter notre vaisseau spatial Terre et voyager vers la Lune, les planètes, les étoiles et au-delà, de manière durable. Makery publie trois des textes complets de cette lecture essentielle. Premier texte (première partie) par Rob La Frenais.
“Les principaux programmes spatiaux civils reposent sur un système de vol dans lequel l’ascension signifie s’attacher à un gigantesque réservoir d’essence volant équipé de puissants moteurs réglés au bord de l’explosion… (et) retomber sur Terre à l’intérieur d’un météore artificiel.”. Airship To Orbit, John Powell.
Les scientifiques ont écrit à propos des effets sur l’atmosphère du nombre exponentiellement croissant de fusées lancées dans l’espace, et sur la façon dont cela va aggraver la catastrophe climatique que nous savons déjà présente. Les technologies permettant de se déplacer sur la planète, de chauffer et de refroidir les bâtiments et les installations industrielles, et de maintenir un mode de vie moderne ne suivent tout simplement pas l’accélération du changement climatique. J’ai écrit dans le passé sur le fait que la technologie des dirigeables pourrait remplacer durablement l’utilisation des avions, mais pratiquement aucun gouvernement ni aucune entreprise ne s’engage dans cette voie. Les cieux dégagés pendant le pire de la pandémie (jusqu’à présent) ont de nouveau été envahis de passagers se bousculant autour de la planète, malgré le manque de personnel pour faire fonctionner les compagnies aériennes. À l’exception de la LTA de Sergey Brin de Google, qui lancera l’année prochaine le Pathfinder 3, un vaisseau électrique de 180 mètres de long, les principales compagnies de dirigeables font généralement la promotion de vols touristiques fantaisistes. Même le Pathfinder 3 ne pourra pas remplacer les avions de ligne avant des années, car il est principalement destiné aux secours en cas de catastrophe. Alan Weston, directeur de la LTA : « Nous pensons que la technologie du plus léger que l’air a la capacité d’accélérer l’aide humanitaire en atteignant des endroits éloignés avec peu d’infrastructures, et de réduire les émissions de carbone pour le transport aérien et le fret.” (cité dans ‘Google co-founder Sergey Brin’s airship start-up grows rapidly’. Financial Times 3 Juin 2022, Tim Bradshaw.)
De telles catastrophes et la nécessité de ces secours deviendront plus courantes, non seulement en raison du réchauffement climatique, mais aussi de l’augmentation alarmante du niveau de la mer, que certains prévoient à 5 mètres d’ici la fin du siècle. Bill McGuire, qui écrit ailleurs dans ce livre, parle d’un seul glacier de l’Antarctique oriental dans son bulletin d’information « Cool Earth » : « Les données satellitaires ont révélé qu’un groupe de glaciers colossaux, qui représentent ensemble environ un huitième du littoral de l’Antarctique oriental, commencent à fondre à mesure que l’océan environnant se réchauffe progressivement. La disparition du glacier géant (il fait à peu près la taille de l’Espagne !) Totten, qui fait partie de ce groupe, entraînerait à elle seule une élévation du niveau de la mer de plus de trois mètres. Les données montrent que ce glacier et ses compagnons se déplacent maintenant de plus en plus rapidement vers le large et s’amincissent en même temps, ce qui signifie que même les pires prédictions concernant l’élévation du niveau des mers pourraient être optimistes ».
Des Skyhooks aux StarTrams
L’ironie de la chose est que la seule façon de voir ces données est d’utiliser des satellites en orbite, ce qui nécessite le lancement de fusées, soixante-douze à ce jour, rien qu’en 2022. Quelles sont les possibilités d’aller dans l’espace dans un avenir proche sans fusées ? Dans l’histoire des vols spatiaux, il existe toute une gamme d’options non réalisées. La liste est longue, à commencer par la tour spatiale de Konstantin Tsiolkovsky, en passant par les Skyhooks (filins orbitaux), les fontaines spatiales, les anneaux orbitaux, les boucles de lancement, les moteurs électromagnétiques de masse, les canons à rail, les canons à bobine et le plus fascinant de tous, le StarTram. Bien qu’ils puissent tous être des sujets d’études appropriées pour des projets à long terme comme le vaisseau spatial de 100 ans, ils appartiennent tous au domaine de la science-fiction et ne sont pas développés commercialement ou adoptés par les agences spatiales, pour autant que je sache. Comme nous le savons tous, nous n’avons pas autant de temps. Les seules nouvelles technologies de lancement qui font l’objet d’investissements sérieux sont les lancements de ballons autonomes et hybrides, les ascenseurs spatiaux et, plus récemment, SpinLaunch, qui s’est développé à partir de certaines des technologies énumérées ci-dessus.
Aller dans l’espace avec des ballons
Commençons par l’option la plus réaliste : la technologie des ballons. Le principal problème des ballons dans l’espace est qu’ils éclatent lorsqu’ils sont très haut et que, sans une technologie qui reste à inventer, ils ne peuvent pas atteindre la vitesse de fuite nécessaire pour se mettre en orbite. Selon la NASA, un vaisseau spatial quittant la surface de la Terre, par exemple, doit atteindre une vitesse d’environ 11 kilomètres (7 miles) par seconde, soit plus de 40 000 kilomètres par heure (25 000 miles par heure), pour entrer en orbite. Le projet qui s’en rapproche le plus est celui de John Powell, de JP Aerospace, qui a l’idée d’un programme de mise en orbite en trois étapes, avec un ascendeur orbital qui part d’une station Dark Sky en utilisant une sorte de technologie hybride.
J’ai demandé à John Powell, fondateur et directeur de JP Aerospace, combien de temps il faudrait pour mettre l’Orbital Ascender en orbite, sans utiliser de carburant de fusée. « Notre système n’utilisera jamais de carburant de fusée traditionnel. Il sera propulsé par un moteur à plasma hybride. Nous avons effectué environ 150 essais de mise à feu à petite échelle du moteur. Nous commençons tout juste à mettre les moteurs à l’échelle. » Le projet est donc en route. Le stade suivant est le lancement stratosphérique, avec une campagne intensive de tests cette année. « Ce dernier vol était un peu une célébration. C’était notre 200e vol. C’était un vol en ballon à 102 900 pieds. Nous avons testé de nouvelles valves et des équipements de télémétrie pour le dirigeable. Nous avons également transporté un tas de charges utiles fournies par des étudiants et quelques charges utiles commerciales pour payer tout cela. » Je lui ai demandé s’il y avait eu un signe que les agences spatiales établies et les grandes entreprises commerciales de l’espace acceptent son point de vue, maintenant que nous sommes encore plus proches d’une catastrophe climatique et que nous avons une meilleure connaissance scientifique sur le carbone noir dans l’atmosphère ? « Malheureusement, la NASA et le reste de l’industrie spatiale ont doublé la mise sur la fusée traditionnelle. La plupart des programmes alternatifs ont disparu. Toutes les nouvelles entreprises spatiales semblent vouloir être de petits Elons… »
Ballons solaires MIR
Les agences spatiales ont également expérimenté des vols en ballon dans l’espace proche. Le programme de ballon MIR du CNES, développé dans les années 70 et qui se poursuit encore aujourd’hui, combine des vols de longue durée et des vols en altitude. Extrait du magazine scientifique sur les ballons Stratocat : « Au début des années 70, le programme français de recherche atmosphérique devait trouver une nouvelle plate-forme polyvalente et adaptable à toutes les circonstances climatiques (Arctique, tropiques, etc.), bon marché, simple d’utilisation et surtout permettant la réalisation de vols de longue durée. Ainsi, après plusieurs années d’étude, les scientifiques du service aéronautique du CNRS sont arrivés à la conclusion que le concept original des frères Montgolfier (avec de l’air chaud au lieu de gaz) pouvait être utilisé pour développer un nouveau type de ballon qui permettrait non seulement des vols stratosphériques de longue durée, mais aussi d’effectuer des « excursions verticales », c’est-à-dire de changer d’altitude en ouvrant et en fermant simplement une valve et sans transporter de ballast. Cependant, aucun d’entre eux n’a survécu à l’étape critique de la nuit. Pour y remédier, ils ont imaginé une solution ingénieuse : contrer le refroidissement de l’aérostat par l’absorption du rayonnement infrarouge de la Terre. Le nouveau prototype qui fut baptisé MIR (acronyme de Montgolfière InfraRouge), au lieu d’être fabriqué en matériau sombre, était composé de deux hémisphères bien différenciés : le fond en polyéthylène transparent, qui facilitait le passage du rayonnement tellurique, et la partie supérieure en mylar aluminisé formant une cavité qui permettait de retenir la chaleur absorbée par le ballon, élevant la température interne et lui donnant une plus grande portance ». Les vols MIR se poursuivent au Canada, en Australie et au port spatial de Kiruna, dans le nord de la Suède.
Toutefois, le programme MIR a été interrompu en 2009 alors qu’une nouvelle technologie de vol était en cours de développement, le nouveau système opérationnel de contrôle des aérostats (NOSYCA), dont les vols ont débuté en 2014. Ce système est « spécialement adapté aux ballons à pression zéro et permet de voler jusqu’à 40 km d’altitude avec une nacelle scientifique d’une tonne maximum ». C’est élevé, pour donner un contexte, la ligne Kármán – où l’espace commence officiellement – est à 100 KM. Les lancements et les campagnes ont désormais lieu principalement sur le site de lancement stratosphérique de Timmins, exploité par l’Agence spatiale canadienne, qui est elle-même une plaque tournante majeure pour les lancements stratosphériques scientifiques et qui a conclu un accord spécial avec le CNES pour partager ses installations.
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