En lisant des articles sur l'ascenseur spatial, je ne peux pas m'empêcher de me demander combien d'attention y est accordée au problème potentiellement résolu de la résistance des câbles, et combien peu d'attention est accordée aux problèmes qui ne peuvent être résolus d'aucune façon ...
Et donc, supposons que nous avons un matériau fibreux avec une résistance à la traction d'environ 100 GPa (10 000 kgf / mm ^ 2) avec une densité de 1,5 kg / dm ^ 3. Avec un tel matériau, nous pouvons construire un ascenseur spatial. Tout ce que vous avez à faire est de lancer une orbite géostationnaire de 72 000 km de câble à partir de ce matériau et de commencer à le dérouler dans deux directions à la fois: vers et depuis la Terre. À un moment donné, l'une des extrémités du câble atteindra la surface, et nous n'aurons qu'à le réparer, mais monter et descendre. Quels problèmes? ..
Commençons par les "petites choses" - la masse du câble. Le câble optimal sera au milieu (près de l'orbite géostationnaire) 2 à 3 fois plus épais qu'à la surface de la Terre. Mais je considérerai conditionnellement son diamètre partout égal à 1 cm, car Je ne fixe pas la tâche d'obtenir des chiffres exacts, mais seulement d'évaluer la commande. Pourquoi exactement 1 cm, pas 1 mm ou 1 m? Parce qu'un câble d'un diamètre de 1 mm ne supportera que 7,85 tonnes de charge de traction. Considérant que dans le meilleur des cas, 90% de la résistance du câble sera "épuisé" pour maintenir son propre poids, nous voyons qu'un tel câble ne supportera pas le poids d'un grand satellite moderne, sans parler des vaisseaux spatiaux et, en particulier, des stations orbitales. Eh bien, 1 m est tout simplement trop.
Et donc, nous avons 72 000 km de câble d'un diamètre de 1 cm avec une densité de 1,5. La masse de ce câble est d'environ 8500 tonnes ... Pour livrer une telle masse en orbite géostationnaire, plus d'un millier de lancements de lanceurs lourds seront nécessaires! Au lieu de construire un ascenseur, ils pourraient subvenir à tous les besoins de l'humanité pour mettre des engins spatiaux en orbite pour les décennies à venir. Et c'est si l'on suppose que le câble livré en pièces, déjà en orbite, peut être assemblé en une seule unité de la force requise ...
Mais le plaisir commence ensuite. Selon diverses estimations, seules les orbites terrestres basses (altitudes de 200 à 2000 km) représentent de 200 000 à 300 000 objets relativement gros - plus de 1 cm. Parmi ceux-ci, plus de 90% ne dépassent pas 10 cm, et de ce nombre sont trop petits pour suivi par radar.
Malgré le nombre énorme d'objets relativement gros en orbite, les collisions entre eux sont encore très, très rares. Premièrement, même l'ISS est petit par rapport aux normes spatiales, et tout le reste l'est encore plus. Ainsi, pour une collision, les trajectoires de deux objets doivent être très, très proches l'une de l'autre, ce qui est peu probable en soi. Mais en plus de cela, deux objets devraient être à l'intersection des trajectoires en même temps! Cela fait de la collision un événement très rare, dans toute l'histoire de l'astronautique, on peut les compter sur les doigts.
Mais que se passera-t-il dans le cas d'un câble fixe de longueur énorme? .. En moyenne, une fois par heure, chacun de ces objets traverse l'équateur. C'est-à-dire au moins 200 000 passages d'équateur par heure. Si nous prenons la zone du plan équatorial, qui tombe à la hauteur des orbites basses, 200-2000 km, alors ce sera 85,5 millions de km ^ 2. Une aire de section transversale de 1 cm de câble dans une section de hauteurs de 200 à 2000 km correspond à 0,018 km ^ 2 ou 0,2 milliardième du plan équatorial. Minuscule? Mais nous avons 200 000 traversées d'équateur par heure! Il n'est pas difficile de calculer qu'en moyenne une fois toutes les 23 500 heures, un morceau de débris spatiaux d'une taille supérieure au diamètre du câble tombera dans le câble. C'est-à-dire Il sera garanti de le détruire! Si quelque chose, 23 500 heures est de 2 ans et 8 mois. De plus, il s'agit d'une limite supérieure, car ce calcul n'est vrai que pour la taille des débris spatiaux, mais les débris de plus de 1 cm de diamètre sont effectivement pris en compte, ce qui augmente considérablement la probabilité d'une collision ... En fait, le câble a une durée de vie d'environ un an ou même moins. De plus, une diminution de la section du câble ne prolongera presque pas cette période, car les débris spatiaux ne deviendront pas plus petits. Une augmentation de la section transversale ne fera également rien: oui, un câble de mètre ne pourra pas tuer loin de chaque fragment d'ordures, mais ils y tomberont cent fois plus souvent, de sorte que la même année, ils s'affaibliront suffisamment pour se casser sous son propre poids.
Total, nous avons: nous devons mettre autant de marchandises en orbite géostationnaire avec des fusées classiques que nous n'avons pas réussi à y arriver dans toute l'histoire, de sorte qu'au cours de l'année, jusqu'à ce que le câble s'écrase avec des débris spatiaux, il est très bon marché de mettre des marchandises en orbite ... Laissons les crochets, que provoquera la chute du câble, surtout s'il est tué non pas près de la Terre, mais quelque part plus près de l'orbite géostationnaire.
PS Si quoi que ce soit, je rêve passionnément de l'exploration spatiale à grande échelle. Mais pour que mon rêve devienne réalité, l'argent et les efforts doivent être consacrés aux projets qui, au moins à long terme, peuvent avoir un effet. Mais l'ascenseur spatial, hélas, ne s'applique pas à de tels projets: l'exploration spatiale à grande échelle garantit qu'il n'y aura que plus de débris spatiaux, et pour la sécurité du câble, il devrait être des dizaines de fois plus petit, c'est-à-dire l'un exclut l'autre.