Astronomie Amateur

Sera-t-il réellement possible de fabriquer un câble à base de nanotubes de carbone capable de supporter un ascenseur spatial? Certainement pas demain, et peut-être même jamais, selon l'étude de Nicola Pugno de l'école d'enseignement technique de Turin, dont les calculs prouvent que des défauts, inévitables dans les nanotubes, rendent un tel câble insuffisamment résistant.

L'idée d'un ascenseur spatial a été popularisée par la science-fiction, où les auteurs envisagent un câble 100.000 kilomètres de long s'étirant depuis la surface de la Terre et fixé sur une orbite géosynchrone. Les charges utiles, ou les touristes, glisseraient alors simplement le long du câble vers une orbite basse, sans qu'une fusée ne soit nécessaire.

Lorsque l'on a découvert que les nanotubes de carbone possédaient un ratio résistance/poids incroyablement élevé, les chercheurs ont espéré que cette idée pouvait devenir une réalité. Cependant, selon Pugno, les défauts existant dans les nanotubes à l'échelle atomique réduiraient la résistance d'un tel câble d'au moins 70%.

Le ruban de l'espace

Les chercheurs pensent que la meilleure forme à utiliser pour le câble d'un ascenseur spatial serait une bande, d'environ un mètre de large et épaisse comme une feuille de papier. Elle devrait supporter une tension d'au moins 62 gigapascals (GPa) soit environ 630 tonnes par centimètres carrés. C'est l'équivalent de l'effort lors d'un jeu de tir à la corde avec plus de 100.000 personnes de chaque côté.

Les essais en laboratoire ont prouvé que les nanotubes peuvent supporter en moyenne environ 100 GPa, tension exceptionnelle due à leur structure cristalline. Mais l'absence d'un seul atome dans un nanotube peut réduire sa résistance de près de 30%. Et un matériau en bloc élaboré à partir de tels tubes est encore plus faible. La plupart des fibres ainsi produites n'ont jusqu'ici qu'une résistance très inférieure à 1 GPa.

Les mesures récentes effectuées sur des nanotubes de haute qualité montrent qu'il leur manque un atome de carbone tous les 10^12 liens ; cela représente environ un défaut tous les 4 microns. Des défauts sur deux atomes ou plus sont beaucoup plus rares, mais Pugno précise qu'à l'échelle de l'ascenseur spatial ils sont statistiquement très probables.

En utilisant un modèle mathématique de sa conception, et qui a été testé en prédisant la résistance de matériaux tels que le diamant nano-cristallin, Pugno estime que les défauts sur le cable affaibliront sa résistance en dessous de 30 GPa. Il ajoute que même si des nanotubes parfaits pouvaient être élaborés, des dommages dus à des micrométéorites voire à une érosion par des atomes d'oxygène les affaibliraient. A la question: un ascenseur spatial peut-il être réalisé ? Pugno répond: "Avec la technologie disponible aujourd'hui... Jamais".

Pourtant, ne jamais dire jamais...

Cet avis marque un important contraste avec les déclarations faites par Bradley Edwards, dont l'étude de faisabilité d'un ascenseur spatial pour la NASA et un livre ont fait un porte-parole écouté pour le projet. Edwards, qui est président et fondateur de la société Carbon-Designs, écarte la polémique, et indique qu'avec un financement suffisant il se fait fort d'élaborer des câbles capables de respecter le critère des 62 GPa en trois ans. En point clé, il propose d'enrouler fermement de longs nanotubes les uns autour des autres, ce qui améliorerait les forces de frottement coopératives et rendrait la résistance des nanotubes pris individuellement moins cruciale.

Pugno riposte que les plus gros défauts affaiblissent de façon critique le câble, quel que soit sa forme. Et que les tentatives en laboratoire ne semblent pas jusqu'ici inspirer beaucoup d'optimisme. Ray Baughman, directeur de l'institut NanoTech à Dallas, avait publié un article dans Science l'an passé, à propos de câbles d'un mètre de longueur, enroulés d'une façon similaire à celle proposée par Edwards. Ceux-ci ne résistaient pas à une tension bien inférieure à 1 GPa.

Baughman indique que les résultats de Pugno ne l'étonnent pas. Il est connu depuis des décennies que les matériaux cristallins sont sensibles aux défauts, et qu'ils montrent un affaiblissement net de leur résistance avec l'augmentation de leur taille. Mais il ajoute qu'une solution sera peut-être un jour trouvée. "Je ne verrai sans doute pas l'ascenseur spatial", dit-il, "mais j'ai jamais aimé dire jamais".

Source : http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=2747

Le télescope spatial Hubble vient de capturer pour la première fois l'image d'un quasar lointain répété cinq fois par un effet de lentille gravitationnelle. La même image contient en outre une multitude de galaxies ainsi qu'une supernova.

Le phénomène d'images multiples est produit par un processus appelé lentille gravitationnelle, dans lequel le champ de gravitation d'un objet massif, qui se trouve être dans ce cas un amas de galaxies, courbe et amplifie la lumière d'un objet, ici un quasar, qui se trouve très loin derrière lui. D'autres effets de quasars répliqués de la sorte ont déjà été observés auparavant, mais c'est la première fois que le phénomène est observé lorsque c'est un amas de galaxies entier qui tient lieu de lentille.

L'amas de galaxies, découvert par l'étude SDSS (Sloan Digital Sky Survey), appelé SDSS J1004+4112, est un des amas les plus éloignés connus, situé à une distance de 7 milliards d'année-lumière dans la constellation du Lion. Le quasar amplifié se situe quant à lui, à une distance de 10 milliards d'années-lumière. Sur l'image, d'autres galaxies lointaines sont également amplifiées et apparaissent sous la forme d'arcs lumineux.

Le quasar d'arrière-plan observé par Hubble est le noyau brillant d'une galaxie. Il est alimenté par un trou noir, qui dévore les gaz et la poussière et produit un geyser de lumière. Lorsque la lumière du quasar traverse la zone de gravité de l'amas de galaxies qui se trouve entre lui et nous, elle est distordue de telle manière que cinq images séparées de l'objet apparaissent autour du centre de l'amas. Quatre sont très visibles, le cinquième "clone" s'entremêlant avec la galaxie centrale de l'amas

Une lentille gravitationnelle produit toujours un nombre impair d'images de l'objet magnifié, et l'une d'elle est habituellement très faible et profondément enchevêtrée dans la lumière de l'objet lentille elle-même. En comparant cette image à une observation de l'amas par le télescope Hubble de l'année dernière, les chercheurs y ont également découvert un événement rare: une supernova ayant explosé dans une des galaxies de l'amas, il y a sept milliards d'années.

Source : http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=2750

A la suite d'une alerte intervenue sur un équipement du lanceur, Arianespace a décidé d'effectuer plusieurs vérifications complémentaires.

Celles-ci sont à présent terminées, ce qui a permis de reprendre les opérations de chronologie finale du lancement Satmex 6 - Thaicom 5.

Le décollage du lanceur Ariane 5 ECA est à présent prévu dans la nuit du samedi 27 au dimanche 28 mai le plus tôt possible à l'intérieur de la fenêtre suivante :

Heures du lancement

Kourou, Guyane française de 18h09 à 18h54
Temps universal de 21h09 à 21h54
Paris, France de 23h09 à 23h54
Washington, D.C., U.S.A. de 17h09 à 17h54

Dans un communiqué laconique, la NASA a été contrainte de reconnaître que le Véhicule d'exploration avec équipage ne serait pas prêt en 2014 comme initialement prévu. Avec le retrait annoncé des navettes en 2010, les Etats-Unis seront sans véhicule de transport spatial pendant au moins 5 ans ! La desserte de l'ISS sera assurée par les capsules Soyouz et son ravitaillement par des vaisseaux cargo Progress (Russie), ATV (Europe) et HTV (Japon)

Bien que la NASA se dise optimiste pour un lancement du programme CEV courant 2005, rien n'est moins sûr. La phase 1 du projet enregistre déjà un retard de 5 mois et le programme accuse des surcoûts budgétaires significatifs. Ce retard s'explique par des erreurs dans les conceptions initiales du CEV et de son lanceur, un poids qui ne cesse de s'alourdir depuis les premières études exploratoires et les modifications apportées pour remédier à ces problèmes.

Masse du CEV

La masse du CEV a toujours été un sujet de préoccupation. D'environ 25 tonnes, la masse du CEV (module de commande + module de service) a été le facteur principal du choix d'un premier étage à cinq segments de SRB (Solid Rocket Boosters). Le déficit de performances est provoqué par des erreurs d'évaluation du poids et des moteurs du véhicule qui exige cinq segments SRB dans une configuration qui n'a jamais été testée en vol. La structure, l'aérodynamique, les vibrations et le comportement de cette configuration ne sont pas du tout maîtrisés. Déjà on s'inquiète de facteurs extérieurs (conditions météorologiques...) à même de retarder, voire d'annuler le lancement. Rappelons que le lanceur et le CEV formeront un ensemble haut d'environ 100 m. Et quand on sait que dans le cas d'une mission lunaire deux lancements distincts seront nécessaires on comprend mieux le risque que fait peser le report ou l'annulation d'un des deux tirs.

Mais ce n'est pas le seul souci. Bien que le module de commande ne pèse 'que' de 11 à 14 tonnes selon la version, les ingénieurs s'inquiètent de la capacité du système de parachutes à freiner la chute du module lors de son retour sur Terre et à le poser en douceur sur le sol. Bien qu'un système similaire ait démontré toute sa fiabilité lors des missions Apollo, il faut garder à l'esprit que le CEV, avec un diamètre d'environ 5 mètres, est 3 fois plus volumineux que les capsules Apollo.

Enfin, la conception du module de service du CEV a également été revue après la décision de la NASA d'écarter l'option d'un système de propulsion oxygène/méthane, plus difficile à développer, au profit de technologies éprouvées (système hypergolique utilisant de l'hydrazine ou propulsion hydrogène/oxygène liquide).

Dernières pilules à avaler pour la NASA, le coût opérationnel du CEV et sa fiabilité.

Coûts du CEV

Alors qu'un des objectifs majeurs du programme CEV/CLV était de rendre l'accès à l'espace moins onéreux qu'au moyen de la navette, une étude de la Cour des Comptes US démontre déjà que le coût du lancement avoisinera les 580 millions de dollars, un chiffre à comparer aux 450 à 500 millions de dollars dépensés pour chaque vol de la navette. Seule pointe optimiste, cette étude se base sur les coûts globaux du programme, sans prendre en compte l'utilisation commerciale ou militaire du système de lancement, ce qui permettrait de les réduire significativement.

Fiabilité du CEV

Enfin, parmi les exigences de la NASA, le système de lancement CLV/CEV doit être plus fiable que la navette. Un taux de perte de 1/2000 est visé. Or, de l'avis même de spécialistes du secteur, il est peu probable que ce taux soit atteint. Historiquement, le lanceur le plus fiable est le Soyouz russe avec une série de 68 lancements sans échec. La navette se clase deuxième avec 67 missions sans échec.

Source : http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=2753