L'ascenseur spatial: une descente aux enfers ?

Giwa a écrit:(...)En tout cas une telle réalisation ne pourrait être rentable que dans un futur assez éloigné où des besoins de transport de masse apparaîtraient entre la Terre et l'Espace.
Sinon en attendant un tel système de lévitation magnétique pour le tube de lancement - à une échelle moindre - ne pourrait-il être exploité pour des vols suborbitaux transcontinentaux - à condition là encore qu'un marché se développe suffisamment pour que le seuil de rentabilité soit atteint?

Exocet a écrit:C'est tellement n'importe quoi que je ne sais par où commencer.
L'ingénierie c'est un vrai boulot, et pas des estimations pifométriques ni des schémas sous paint.

Une firme japonaise du bâtiment réfléchit à la construction d'un ascenseur capable d'emmener des passagers dans l'espace d'ici à 2050.

Obayashi est une entreprise des plus sérieuses. Elle achève actuellement la Tokyo Sky Tree, le plus grand édifice du Japon (634 mètres de haut). Elle a aussi participé à la construction du métro de Dubaï et du Stadium Australia, utilisé pendant les jeux Olympiques de Sydney.Elle envisage cette fois un chantier d'une toute autre nature: créer un ascenseur de l'espace en tendant un câble en nanotubes de carbone, une structure matérielle vingt fois plus résistante que l'acier. La cabine se déplacerait grâce à cette tige géante qui ne mesurerait pas moins de 96.000 km, le quart de la distance de la Terre à la Lune.Si dans «Charlie et le grand ascenseur de verre», le héros de Roald Dahl est propulsé dans l'espace à cause d'une erreur de manipulation, Obayashi rêve d'envoyer régulièrement une trentaine de passagers en orbite autour de la Terre.Son ascenseur d'un type très particulier monterait à la vitesse de 200 km/h, lui permettant d'atteindre, à l'issue d'une semaine de voyage, une station située à 36.000 km d'altitude.Les «touristes de l'espace» resteraient sur cette plate-forme, mais les scientifiques embarqués pourraient continuer le voyage jusqu'au bout de la hampe.«Les gens adorent les grandes tours, d'où l'idée d'en bâtir une dans l'espace. Nos experts en construction, climat, vitesse et effets des vents, disent que c'est possible», s'enthousiasme Satomi Katsuyama, directrice du projet.Seuls hics: l'entreprise reconnaît n'avoir aucune estimation du coût de ce projet plus que pharaonique, n'a aucun investisseur potentiel en tête, ni aucune idée de l'endroit terrestre où le câble pourrait être arrimé.

floriang2 a écrit:

Une firme japonaise du bâtiment réfléchit à la construction d'un ascenseur capable d'emmener des passagers dans l'espace d'ici à 2050.

Obayashi est une entreprise des plus sérieuses. Elle achève actuellement la Tokyo Sky Tree, le plus grand édifice du Japon (634 mètres de haut). Elle a aussi participé à la construction du métro de Dubaï et du Stadium Australia, utilisé pendant les jeux Olympiques de Sydney.Elle envisage cette fois un chantier d'une toute autre nature: créer un ascenseur de l'espace en tendant un câble en nanotubes de carbone, une structure matérielle vingt fois plus résistante que l'acier. La cabine se déplacerait grâce à cette tige géante qui ne mesurerait pas moins de 96.000 km, le quart de la distance de la Terre à la Lune.Si dans «Charlie et le grand ascenseur de verre», le héros de Roald Dahl est propulsé dans l'espace à cause d'une erreur de manipulation, Obayashi rêve d'envoyer régulièrement une trentaine de passagers en orbite autour de la Terre.Son ascenseur d'un type très particulier monterait à la vitesse de 200 km/h, lui permettant d'atteindre, à l'issue d'une semaine de voyage, une station située à 36.000 km d'altitude.Les «touristes de l'espace» resteraient sur cette plate-forme, mais les scientifiques embarqués pourraient continuer le voyage jusqu'au bout de la hampe.«Les gens adorent les grandes tours, d'où l'idée d'en bâtir une dans l'espace. Nos experts en construction, climat, vitesse et effets des vents, disent que c'est possible», s'enthousiasme Satomi Katsuyama, directrice du projet.Seuls hics: l'entreprise reconnaît n'avoir aucune estimation du coût de ce projet plus que pharaonique, n'a aucun investisseur potentiel en tête, ni aucune idée de l'endroit terrestre où le câble pourrait être arrimé.

http://www.lematin.ch/societe/firme-nippone-reve-btir-ascenseur-spatial/story/19294498

Effectivement, Seuls hics: l'entreprise reconnaît n'avoir aucune estimation du coût de ce projet plus que pharaonique, n'a aucun investisseur potentiel en tête, ni aucune idée de l'endroit terrestre où le câble pourrait être arrimé.

Sidjay a écrit:

floriang2 a écrit:

Une firme japonaise du bâtiment réfléchit à la construction d'un ascenseur capable d'emmener des passagers dans l'espace d'ici à 2050.

Obayashi est une entreprise des plus sérieuses. Elle achève actuellement la Tokyo Sky Tree, le plus grand édifice du Japon (634 mètres de haut). Elle a aussi participé à la construction du métro de Dubaï et du Stadium Australia, utilisé pendant les jeux Olympiques de Sydney.Elle envisage cette fois un chantier d'une toute autre nature: créer un ascenseur de l'espace en tendant un câble en nanotubes de carbone, une structure matérielle vingt fois plus résistante que l'acier. La cabine se déplacerait grâce à cette tige géante qui ne mesurerait pas moins de 96.000 km, le quart de la distance de la Terre à la Lune.Si dans «Charlie et le grand ascenseur de verre», le héros de Roald Dahl est propulsé dans l'espace à cause d'une erreur de manipulation, Obayashi rêve d'envoyer régulièrement une trentaine de passagers en orbite autour de la Terre.Son ascenseur d'un type très particulier monterait à la vitesse de 200 km/h, lui permettant d'atteindre, à l'issue d'une semaine de voyage, une station située à 36.000 km d'altitude.Les «touristes de l'espace» resteraient sur cette plate-forme, mais les scientifiques embarqués pourraient continuer le voyage jusqu'au bout de la hampe.«Les gens adorent les grandes tours, d'où l'idée d'en bâtir une dans l'espace. Nos experts en construction, climat, vitesse et effets des vents, disent que c'est possible», s'enthousiasme Satomi Katsuyama, directrice du projet.Seuls hics: l'entreprise reconnaît n'avoir aucune estimation du coût de ce projet plus que pharaonique, n'a aucun investisseur potentiel en tête, ni aucune idée de l'endroit terrestre où le câble pourrait être arrimé.

http://www.lematin.ch/societe/firme-nippone-reve-btir-ascenseur-spatial/story/19294498

Effectivement, Seuls hics: l'entreprise reconnaît n'avoir aucune estimation du coût de ce projet plus que pharaonique, n'a aucun investisseur potentiel en tête, ni aucune idée de l'endroit terrestre où le câble pourrait être arrimé.

Spoiler:

Frandu12 a écrit:un peut d'humour sur ce thème:

noureddine2 a écrit:salut , je me demande comment on va rassembler plusieurs câbles de nanotubes pour les renforcer .
est ce qu'on va faire un tissage pour fabriquer des ceintures plates ?
j'aimerai trouver des liens qui parlent de la fabrication de câble en nanotube , merci .

bas page 6 du pdf a écrit:Les modules d’Young des fils réalisés jusqu’à présent sont de quelques dizaines de GPa et leur résistance à la rupture ne dépasse pas 300 MPa.

Giwa a écrit:.
Une étude intéressante:  Du fil de nanotubes de carbone
Toutefois :

bas page 6 du pdf a écrit:Les modules d’Young des fils réalisés jusqu’à présent sont de quelques dizaines de GPa et leur résistance à la rupture ne dépasse pas 300 MPa.

noureddine2 a écrit:

Giwa a écrit:.
Une étude intéressante:  Du fil de nanotubes de carbone
Toutefois :

bas page 6 du pdf a écrit:Les modules d’Young des fils réalisés jusqu’à présent sont de quelques dizaines de GPa et leur résistance à la rupture ne dépasse pas 300 MPa.

merci pour le lien .
j'ai une remarque : c'est la rotation de la terre qui tire le contre poids pour créer la force centrifuge .
donc la section du câble au niveau de son attache au sol doit supporter cette force de tirage du contre poids .
je me demande combien sera cette force de tirage au niveau du sol ? merci

Giwa a écrit:Au niveau du sol si tout était parfaitement équilibré ... il n'y aurait pas besoin d'arrimage sauf pour compenser la dérive due aux vents dans les couches atmosphériques  : Le tout serait en lévitation... MAGIQUE ! :)

noureddine2 a écrit:

Giwa a écrit:Au niveau du sol si tout était parfaitement équilibré ... il n'y aurait pas besoin d'arrimage sauf pour compenser la dérive due aux vents dans les couches atmosphériques  : Le tout serait en lévitation... MAGIQUE ! :)

salut , mais sans arrimage le câble est souple , et peut se déformer , et le centre de gravité  va changer de position .
pour que le câble reste tendu , on a besoin d'un autre contre poids au niveau du sol qui tire vers le bas , qui travail avec l'autre contre poids centrifuge qui tire vers le haut .

Giwa a écrit:Au niveau du sol si tout était parfaitement équilibré ... il n'y aurait pas besoin d'arrimage sauf pour compenser la dérive due aux vents dans les couches atmosphériques  : Le tout serait en lévitation... MAGIQUE !

noureddine2 a écrit:

Giwa a écrit:Au niveau du sol si tout était parfaitement équilibré ... il n'y aurait pas besoin d'arrimage sauf pour compenser la dérive due aux vents dans les couches atmosphériques  : Le tout serait en lévitation... MAGIQUE !

salut , je pense que l'arrimage au sol stabilise la vitesse angulaire .
sans arrimage , si tous les éléments de l'ascenseur  se trouvent sur le géostationnaire on n'aura pas de problème .
mais si le contre poids se trouve à 100 000 km , sa vitesse angulaire est faible , et la station géostationnaire doit tirer le contre poids pour augmenter sa vitesse angulaire , donc le contre poids va freiner la station géostationnaire , et sa vitesse va diminuer , et va tomber .
donc on a besoin de l'arrimage pour stabiliser la vitesse angulaire pour tout le système .

Giwa a écrit:mais une fois l'ascenseur construit, aucune traction de l'extrémité supérieure ne sera nécessaire : elle conservera sa vitesse tangentielle par inertie.
Donc aucun arrimage n'est nécessaire pour tracter cette extrémité ; la seule utilité de l'arrimage au sol, c'est d'empêcher toute dérive sous l'effet des jetstreams et bien sûr d'avoir une station

noureddine2 a écrit:

Giwa a écrit:mais une fois l'ascenseur construit, aucune traction de l'extrémité supérieure ne sera nécessaire : elle conservera sa vitesse tangentielle par inertie.
Donc aucun arrimage n'est nécessaire pour tracter cette extrémité ; la seule utilité de l'arrimage au sol, c'est d'empêcher toute dérive sous l'effet des jetstreams et bien sûr d'avoir une station

salut , sans apporter de l'énergie , chaque orbite possède sa vitesse angulaire propre .
pour tricher et forcer un objet dans une orbite à ne pas respecter la vitesse angulaire de l'orbite , on doit dépenser de l'énergie .
sinon le contre poids va descendre vers l'orbite géostationnaire pour respecter la vitesse angulaire de l'orbite .
c'est l'attraction de la terre qui donne à chaque orbite sa vitesse angulaire .

Dans la stabilisation par gradient de gravité, une masse pesante fixée à l'extrémité d'un mât télescopique tend à orienter cet axe suivant la verticale ; le phénomène est dû à la différence d'attraction de la Terre sur des parties différentes du satellite ; l'amortissement de l'oscillation pendulaire s'effectue par hystérésis magnétique. Il s'agit d'un système robuste, imprécis et peu coûteux, qui a été utilisé autrefois sur les premiers satellites (Péole, Éole).

 

Nanotube de carbone

Masse volumique » 1300 kg.m^-3 ; Résistance à la rupture » 50 GPa  

Giwa a écrit:Après une longue pause de l’Ascenseur Spatial, je remercie Hallardier à propos du sujet
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/exoplanetes-cosmologie-et-divers-f40/conquete-humaine-du-systeme-solaire-t3209.htm#119744
de me l’avoir renvoyé grâce au site internet  http://www.nas.nasa.gov/About/Education/SpaceSettlement/Basics/wwwwh.html#when
qui m’a permis d’aboutir au site : http://www.zyvex.com/nanotech/nano4/mckendreePaper.html#RTFToC13
en passant par :
http://www.zyvex.com/nanotech/nano4/mckendreePaper.html
En effet s’il était évident que les câbles de l’ascenseur spatial ne devait pas être à section constante pour être optimisés et devaient voir leur section croître jusqu’à l’orbite stationnaire  pour ensuite décroître au de-là de cette orbite dans la partie contrepoids, l’outil mathématique pour obtenir une tension constante tout le long du câble, la plus proche possible de la tension de rupture tout en laissant une marge pour la sécurité  manquait.
Enfin, il est là dans cette superbe équation :



La descente aux enfers s'arrête et cela va permettre de réactualiser ce sujet et d’autres comme les balanciers pour changer d’orbites …à la Tarzan !

noureddine2 a écrit:salut , je vais essayer de calculer la masse de du câble de l'ascenseur .
http://sciences-physiques.ac-dijon.fr/astronomie/systemes_cable/ascenseur/materiau.php
masse volumique du nanotube est

 

Nanotube de carbone

Masse volumique » 1300 kg.m^-3 ; Résistance à la rupture » 50 GPa  

pour calculer la masse d'un câble de longueur 100 000 km , on a :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pascal_(unit%C3%A9)
on a 1 GPa = 1 milliard de Pa = 1 milliard N/m2
donc pour un nanotube de section 1 mm2 et de résistance à la rupture de 50 GPa , on a :
50GPa = 50 milliards N/m2 = 50 000 000 000 N / 1000 000 mm2 = 50 000 N / mm2
supposant 1 kg = une force de 5 N puisque variant entre 0 N et 10 N
1 kg correspond à 5 N
la masse qui correspond 50 000 N
est  10 000 kg

donc 50 GPa = 10 000 kg / mm2 = 10 tonnes / mm2 .
donc 1 mm2 peut supporter 10 tonnes .

maintenant calculons la masse d'un câble de 1mm2 et de longueur de 100 000 km
masse volumique = 1 300 kg/m3 donc 1 m câble de section 1 m2 pèse 1 300 kg /m x m2
et 1m de câble de section 1 mm2 pèse   1 300 kg / m x 1 000 000 mm2 = 1.3 gramme /m x mm2
donc  1m câble de section 1 mm2 pèse 1.3 grammes
1 km de câble pèse 1.3 kg .
1 000 km pèse 1.3 tonnes .

100 000 km pèse 130 tonnes .
un câble de 1 mm2 pèse 130 tonnes .

donc 1 mm2 peut supporter 10 tonnes .
et le câble de longueur 100 000 km et de section 1 mm2 pèse 130 tonne .
et pour supporter la tension du poids au niveau du géostationnaire  , la section du câble au niveau GEO sera maximal pour atteindre 1 m2 .
je vais chercher après la masse du câble conique de longueur 100 000 km et de section au GEO de 1 m2 et de section aux extrémités de 1 cm2 .

Giwa a écrit:

noureddine2 a écrit:je vais chercher après la masse du câble conique de longueur 100 000 km et de section au GEO de 1 m2 et de section aux extrémités de 1 cm2 .

, et en tenant compte de la décroissance de g  avec l'altitude (ce qui nous arrange d'ailleurs ) ... jusque çà "colle" !

Giwa a écrit:A mon avis, il faut d’abord chercher à minimiser la masse totale de l’ascenseur et ne pas partir sur une forme conique à partir du sol, mais seulement à partir de l’altitude maximale que l’on peut atteindre avec une forme cylindrique en restant sous la limite de rupture.

noureddine2 a écrit:

Giwa a écrit:A mon avis, il faut d’abord chercher à minimiser la masse totale de l’ascenseur et ne pas partir sur une forme conique à partir du sol, mais seulement à partir de l’altitude maximale que l’on peut atteindre avec une forme cylindrique en restant sous la limite de rupture.

au lieu de construire une structure de forme cylindrique , il suffit d'attacher l'ascenseur au sommet d'une montagne qui se trouve à l'équateur . on pourra gagner 4 000 m d'altitude .

a= w². (R+h) avec w =2  π / (24 x 3600) rad/s et R = 6,38. 10 ⁶ m)  de la gravité g = 9,8. (R/(R+h)) ²
w² = 5, 283 .10 ^{– 9} rad²/s²
p = a ₀. (R/(R+h)) ² - w². (R+h)
L’équation semi-numérique est : p = 9,8. (6,38. 10 ⁶/ (6,38. 10 ⁶ +h)) ² – 5, 283 .10 ^{– 9}(6,38. 10 ⁶ +h)
Une solution de p=0 est donnée par : a ₀. (R/(R+h)) ² = w². (R+h) ou R+h = (a ₀.R²/ w²)^1/3
Soit : h = (a ₀.R²/ w²)^1/3 – R  qui donne numériquement :
 h = (9,8x (6,38. 10 ⁶)²/5, 283 .10 ^{– 9})^1/3  - 6,38. 10 ⁶ = 35 886 km

Giwa a écrit:A mon avis, il faut d’abord chercher à minimiser la masse totale de l’ascenseur et ne pas partir sur une forme conique à partir du sol, mais seulement à partir de l’altitude maximale que l’on peut atteindre avec une forme cylindrique en restant sous la limite de rupture.

noureddine2 a écrit:

Giwa a écrit:A mon avis, il faut d’abord chercher à minimiser la masse totale de l’ascenseur et ne pas partir sur une forme conique à partir du sol, mais seulement à partir de l’altitude maximale que l’on peut atteindre avec une forme cylindrique en restant sous la limite de rupture.

peut être que je n'ai pas compris ta phrase : (à partir de l’altitude maximale que l’on peut atteindre avec une forme cylindrique en restant sous la limite de rupture.)
c'est quoi cette structure de forme cylindrique ? et à quelle hauteur elle peut s’élever ?