Projet de cité spatiale "Apogeios"

Sur le site http://www.e-archipel.net/Apogeios_1.html est présenté le concept de cité spatiale « Apogéios » que nous avons imaginé avec Pierre Marx (ancien du Cnes) en 2011. Nous poursuivons actuellement notre réflexion, et bien entendu toutes vos remarques et suggestions sont les bienvenues !

Les plans et aspects techniques de la « cité » sont développés sur le site, ou dans la communication « Apogeios, a Space City for 10.000 Inhabitants » présentée en octobre dernier lors du congrès 2012 de la Fédération Internationale d’Astronautique, téléchargeable à l’adresse :
http://www.planete-a-roulettes.net/PARMEDIA/DOCUMENTATION/IAC-12-E5.2.1-APOGEIOS.pdf

Pour les plus jeunes, Apogeios fait l’objet d’un dossier très complet dans Science & Vie Junior daté de ce mois de mars 2013.

Olivier Boisard

Bonjour, j'ai en effet le magazine en question, c'est un sujet très intéressant je voudrais savoir une chose :

Pourquoi développer une ville si grande d'un coup (impliquant une grosse infrastructure, de gros moyens...), pourquoi ne pas plutôt faire des "villages"??

Existe il un PDF en langue de Molière??

Merci pour votre feedback. Le point de départ de notre réflexion était le projet de
cités Island 1-2-3 imaginé par Gerard O'Neill dans les années 70, à coté desquelles Apogeios
est en définitive d'une taille beaucoup plus modeste et "accessible". Mais il est clair qu'avant de
parvenir à ces échelles, il faudrait concevoir des habitats de petite ou moyenne taille,
ne serait-ce que sur le chantier de construction d'"Apogeios". Nous nous intéressons
précisément à ces questions, qui passent aussi par des habitats lunaires,
étape préalable nécessaire à la construction de cités spatiales.

La communication IAC-2012 est en anglais, mais vous trouverez les principaux éléments
descriptifs du projet sur le site.

Merci

Olivier Boisard a écrit: Mais il est clair qu'avant de parvenir à ces échelles, il faudrait concevoir des habitats de petite ou moyenne taille,
ne serait-ce que sur le chantier de construction d'"Apogeios". Nous nous intéressons précisément à ces questions, qui passent aussi par des habitats lunaires, étape préalable nécessaire à la construction de cités spatiales.

Comme réflexion intellectuelle et comme étude, cela peut être intéressant. Par contre, la réalisation pratique, je n'y crois pas une seconde: quant on voit les difficultés et l'argent nécessaire pour faire vivre six malheureux bonhommes dans l'ISS.... En 2050 encore moins, le monde étant confronté à des problèmes gravissimes (surpopulation, réchauffement climatique, ressources naturelles en baisse, etc) qui feront que les chimères spatiales passeront non au second plan, mais au quinzième. Mais les périodiques, Sciences et Vie junior ou autre, ont besoin de couvertures accrocheuses...

Bon bah demain je vais aller acheter Science et vie junior :)

Olivier Boisard a écrit:Merci pour votre feedback. Le point de départ de notre réflexion était le projet de
cités Island 1-2-3 imaginé par Gerard O'Neill dans les années 70, à coté desquelles Apogeios
est en définitive d'une taille beaucoup plus modeste et "accessible". Mais il est clair qu'avant de
parvenir à ces échelles, il faudrait concevoir des habitats de petite ou moyenne taille,
ne serait-ce que sur le chantier de construction d'"Apogeios". Nous nous intéressons
précisément à ces questions, qui passent aussi par des habitats lunaires,
étape préalable nécessaire à la construction de cités spatiales.

La communication IAC-2012 est en anglais, mais vous trouverez les principaux éléments
descriptifs du projet sur le site.

Merci.
A mon sens, le problème n°1 de ce genre de station spatiale, c'est la maintenance et la pérennité sur le long terme. Même si on parvenait, au prix d'un gros effort, à envoyer tout cela dans l'espace, 50 ans plus tard (voire même avant), il faudrait remplacer 90% des infrastructures et des systèmes devenus usés (fin de vie) et susceptibles de casser à tout moment. Et donc, pour s'en sortir, il faudrait concevoir ce genre de station en pensant en priorité à la maintenance, à la réparabilité et au remplacement de chaque module et système.
L'idée d'avoir construit auparavant une base sur la Lune est effectivement fondamentale, car c'est de la Lune que pourraient venir les pièces de rechange et toute la matière requise pour cette station. Toutefois, il convient de se poser les mêmes questions pour une base lunaire. Il y a eu beaucoup de travaux dans ce domaine. Le problème, c'est que la Lune manque de ressources essentielles à l'établissement d'une grande base comportant des usines. En effet, une grande base requerrait une grande autonomie pour éviter des voyages incessants et importants entre la Terre et la Lune. Le problème c'est que la Lune n'a pas d'eau, ni de carbone, ni d'azote, ou en quantités très faibles, et qu'il y a également très peu de minerais intéressants pour l'industrie. L'entreprise s'avère donc difficile.
Pour l'établissement de grandes bases supportant une grande colonie humaine, il faut commencer par là où il y a beaucoup de ressources, car c'est là que ce sera le moins difficile. A priori, Mars est mieux placée pour accueillir cette première colonie. Mais si les premières grandes bases sont sur Mars, où envisager la première grande station spatiale permanente ? Je pense que le même raisonnement peut se poursuivre et que, par conséquent, cette station spatiale aurait avantage à s'ancrer sur un astéroïde riche en ressources diverses.
Sujet passionnant à débattre et à approfondir, bien évidemment.

Cordialement,
Argyre

Ce projet semble effectivement très ambitieux et passionnant.

C'est en réunissant ingénieurs et scientifiques autour de tels projets que la technologie, l'ingénierie et les sciences avancent. En effet, développer un concept comme Apogéios, est à mon sens, un excellent moyen de résoudre les problèmes auxquels seront confrontés les ingénieurs lorsqu'ils développeront de telles cités dans le futur.

Enfin, je suis très heureux de voir que votre concept soit publié en une de Science et Vie Junior. Car c'est en lisant ce type d'article et en s'émerveillant devant ces somptueuses images que les enfants d'aujourd'hui deviendront les ingénieurs et les chercheurs de demain.

Argyre a écrit:
...
L'idée d'avoir construit auparavant une base sur la Lune est effectivement fondamentale, car c'est de la Lune que pourraient venir les pièces de rechange et toute la matière requise pour cette station. Toutefois, il convient de se poser les mêmes questions pour une base lunaire. Il y a eu beaucoup de travaux dans ce domaine. Le problème, c'est que la Lune manque de ressources essentielles à l'établissement d'une grande base comportant des usines. En effet, une grande base requerrait une grande autonomie pour éviter des voyages incessants et importants entre la Terre et la Lune. Le problème c'est que la Lune n'a pas d'eau, ni de carbone, ni d'azote, ou en quantités très faibles, et qu'il y a également très peu de minerais intéressants pour l'industrie. L'entreprise s'avère donc difficile.
Pour l'établissement de grandes bases supportant une grande colonie humaine, il faut commencer par là où il y a beaucoup de ressources, car c'est là que ce sera le moins difficile. A priori, Mars est mieux placée pour accueillir cette première colonie. Mais si les premières grandes bases sont sur Mars, où envisager la première grande station spatiale permanente ?
...

L'article rappelle qu'on peut tirer 1 tonne d'aluminium de 10 tonnes de régolithe lunaire...
Par ailleurs, on ne fabriquera pas plus de microprocesseurs, ou engins de chantier, sur Mars que sur la Lune. Pour commencer, il y a quelque intérêt à être à quelques jours de voyage de la Terre plutôt qu'à plusieurs mois, et dans un puit de gravité pas trop profond.

Habitat spatial : tiens, j'ai revu récemment quelques épisodes de Babylon 5. De la SF, mais la station n'est pas si mal pensée.

A+

Pour se prononcer sur la faisabilité des cités spatiales, il est nécessaire en préalable de clarifier les questions qu’elle soulève : certaines sont scientifiques ( ex. : aujourd'hui, on ne sait pas maitriser un écosystème clos sur de longues durées, en sera-t-on un jour capable ?), d'autres sont purement technologiques (ex. : gérer en effet la maintenance et l'entretien de la structure - question complexe mais pas inaccessible), économiques (ex.: dans quel modèle économique s'inscrirait la création de telles cités ? Les modèles actuels sont-ils appropriés ?), et bien entendu éthiques (quelle serait la finalité de ces cités, leur mode de gouvernance ? ... et plus généralement, pourquoi la conquête spatiale ... ?)

Face à ces questions - de taille... - il est intéressant d'identifier de façon factuelle les points sur lesquels on peut aujourd'hui - pas à pas et modestement - apporter des éléments de réponse, ou orienter des recherches futures. Ex : les ressources lunaires semblent manquer de certains éléments essentiels (carbone, azote ...), par contre le régolithe lunaire est riche en oxygène ou en certains métaux tels que l'aluminium - mais sous forme d'oxydes chimiquement très stables (tels que l'alumine) et la question porte alors sur leur mode d'extraction supposant une importante source d'énergie; cette source - également utile pour alimenter une cité - peut être solaire, et s'appuyer par exemple sur des Space Solar Power Satellites étudiés depuis déjà près de quarante ans; si l'eau est peut-être rare sur la Lune, elle n'y est pas absente, et d'importants gisements de glace issus de collisions avec des comètes existent probablement (cf. cratère Shackleton à proximité du pôle sud); pour nourrir et régénérer l'atmosphère d'une petite communauté, il est possible de concevoir des écosystèmes sinon stables sur le long terme, du moins maitrisés durant une période de quelques mois ou quelques années (en attendant de faire mieux ...); etc.

Ces questions ouvrent de nombreuses pistes de recherche, et leur objet n'est pas si éloigné que cela de préoccupations terrestres contemporaines ...

L'extraction d'éléments volatiles depuis le régolithe lunaire a été étudiée depuis 30 ans. Par chauffage de 1 tonne de régolithe à 700°C, on récupère :
H2: 43 g, H2O: 23 g, CO: 13.5 g, CO2: 12 g, CH4: 11 g
Il y a une abondante littérature disponible du Wisconsin Center for Space Automation and Robotics, qui a également défini un engin d'extraction capable de traiter 500 tonnes à l'heure, en se déplaçant sur la surface lunaire => un peu plus de 10 litres d'eau à l'heure avec cet engin, même sans gisement riche en glace.

lambda0 a écrit:L'extraction d'éléments volatiles depuis le régolithe lunaire a été étudiée depuis 30 ans. Par chauffage de 1 tonne de régolithe à 700°C, on récupère :
H2: 43 g, H2O: 23 g, CO: 13.5 g, CO2: 12 g, CH4: 11 g
Il y a une abondante littérature disponible du Wisconsin Center for Space Automation and Robotics, qui a également défini un engin d'extraction capable de traiter 500 tonnes à l'heure, en se déplaçant sur la surface lunaire => un peu plus de 10 litres d'eau à l'heure avec cet engin, même sans gisement riche en glace.

Certes, mais il faut aussi mettre en face les besoins pour quelque chose comme 10000 personnes :
Par jour et par personne, on consomme une vingtaine de litres. Certes, en recyclant à 95%, cela ne fait plus que 200g mais fois 10000, cela fait 2 tonnes par jour de besoin en eau ...
Et encore, je n'ai pas considéré les besoins pour les plantes, qui pourraient conduire à ajouter un zéro ..., ni les besoins pour l'industrie, habituellement très gourmande en eau également.
Ok pour l'aluminium, mais on ne peut pas tout faire en alu. Pour les plantes, par exemple, il faut du soleil et du verre ou du plastique pour laisser passer les rayons, à moins de tout faire sans soleil en quel cas la facture énergétique devient terrible, avec un besoin faramineux en panneaux solaires. Parlons-on : concernant SPS (solar power systems), on a également un gros problème de dégradation des performances avec le temps, qui oblige à un remplacement au bout de quelques dizaines d'années (dans le meilleur des cas).
Mais où trouve t-on le minerai de silicium ?
Pour les câbles, il faut du cuivre et il faut du plastic ou un matériau isolant autour ...
Pour les tuyaux, idem, cuivre ou PVC mais le matériau brut ne suffit pas.
Pour la solidité des structures, il faut un matériau plus dur que de l'alu, du fer par exemple.
Pour coller les métaux entre eux, il faut un autre métal ou une colle spéciale ... qui ne se dégrade pas trop vite !
Il y a un gros besoin en moteurs, batteries, ampoules, ordinateurs, engrenages, papier, brosse, éponge, chiffons, vêtements, etc etc autant d'objets complexes qui ont une durée de vie faible, entre 1 et 10 ans et qu'on ne peut pas produire avec une petite industrie lunaire basée sur des robots.
A mon sens, la proximité de la Lune n'est pas un facteur suffisant. L'existence de ressources exploitables est le paramètre fondamental qui va permettre de multiplier les petites industries permettant de fabriquer les éléments indispensables à la colonie. Se passer de l'être humain est envisageable si on parvient à faire des robots très adaptatifs, mais pour l'instant on en est très loin.

A+,
Argyre

Argyre a écrit:
...
Il y a un gros besoin en moteurs, batteries, ampoules, ordinateurs, engrenages, papier, brosse, éponge, chiffons, vêtements, etc etc autant d'objets complexes qui ont une durée de vie faible, entre 1 et 10 ans et qu'on ne peut pas produire avec une petite industrie lunaire basée sur des robots.
...

J'ai effectivement évoqué ce point plus haut. Comme on ne peut pas non plus produire tout cela sur Mars, l'éloignement à plusieurs mois de voyage constitue un gros handicap.
En fait, entre la demande et la réception du paquet, on peut même attendre 2 ans dans les cas défavorables.

A+

lambda0 a écrit:

Argyre a écrit:
...
Il y a un gros besoin en moteurs, batteries, ampoules, ordinateurs, engrenages, papier, brosse, éponge, chiffons, vêtements, etc etc autant d'objets complexes qui ont une durée de vie faible, entre 1 et 10 ans et qu'on ne peut pas produire avec une petite industrie lunaire basée sur des robots.
...

J'ai effectivement évoqué ce point plus haut. Comme on ne peut pas non plus produire tout cela sur Mars, l'éloignement à plusieurs mois de voyage constitue un gros handicap.

Non, c'est un argument discutable, c'est même peut-être un contre-argument car tu sais tout comme moi que ce qui compte, le nerf de la guerre si je puis dire, c'est le Delta V requis pour aller d'un point à un autre, en particulier pour les vaisseaux cargos où il n'y a pas besoin de consommables ni de support vie pour les astronautes durant le trajet. Bien entendu, pour aller jusqu'à Mars, le Delta V est plus important que pour aller vers la Lune. Néanmoins, il faut aussi compter le delta V requis pour atterrir. Or, on peut exploiter l'atmosphère martienne pour minimiser les besoins en ergols et du coup, le freinage lunaire demande plus d'ergols que le freinage martien et la comparaison devient compliquée ...
Par ailleurs, sur le long terme, au-delà de plusieurs centaines de tonnes par an au départ de la Terre, l'apport de matériel devient un problème quasi-insurmontable. Et donc, cela ne peut marcher que si on réduit fortement ces besoins. Et réduire les besoins se traduit par une exploitation maximale des ressources locales. Ainsi, si on est capable de réduire les besoins en eau à 0, les besoins en azote, carbone, sels, fer, cuivre, silicium (sable pour le verre) etc à 0, c'est autant de gagné.
Certes, il restera toujours beaucoup de choses à apporter, en particulier les objets complexes, mais il faut maximiser l'exploitation des ressources locales et sur ce point, Mars offre des avantages évidents.

A+,
Argyre

Certes, mais ce n'était pas tout à fait le sens de ma remarque.
Si on a besoin de pièces de rechange sur Mars impossible à fabriquer localement, on peut attendre jusqu'à deux ans pour les avoir.
Sur la Lune, c'est une question de jours, tout au plus de semaines.

lambda0 a écrit:Certes, mais ce n'était pas tout à fait le sens de ma remarque.
Si on a besoin de pièces de rechange sur Mars impossible à fabriquer localement, on peut attendre jusqu'à deux ans pour les avoir.
Sur la Lune, c'est une question de jours, tout au plus de semaines.

Très juste, 1 point pour toi, balle au centre. Tiens, c'est vrai que si on perd la balle de golf par exemple, et qu'il n'y en a plus, j'imagine bien l'énervement des joueurs de devoir attendre 2 ans pour poursuivre la compétition ...

:D

Sur la question de l'homme dans l'espace, je vous recommande une conférence de Xavier Pasco (IFREI) dans le cadre de l'association Prospective 2100, en ligne à l'adresse :

http://www.2100.org/videos/2171/lespace-nouvelle-frontiere-economique-et-de-defense-par-xavier-pasco/

Bien cordialement,

Olivier B.

Bonjour à tous.
Je suis un élève de Première S préparant actuellement un TPE dont la problématique est "Commet récréer un milieu habitable par l'homme dans l'espace ?". Nous avons décidé d'axer notre travail sur l'élaboration d'un base orbitale semblable à Apogeios. Je vous serez extrêmement reconnaissant, Monsieur Olivier Boisard, s'il était possible d'obtenir un moyen de vous contacter afin de vous poser certaines questions qui ne manqueront pas de surgir dans le cadre de notre étude.
J'ajoute que toute aide venant de n'importe qui d'autre sur ce forum est acceptée avec plaisir.

                              Cordialement.

Bonjour Golgo13

Les ressources francophones sur les habitats orbitaux sont plutôt rares mais vous pourrez accéder à :

http://space-nation.org/index.php/Accueil

C'est le wiki de l'Arche de Gilgamesh (auquel j'ai eu l'honneur de contribuer), dont une portion concerne les habitats orbitaux (notamment Cylindre de O'Neill) .

Sinon, en anglais, il y a le site de la NASA animé par Al Globus (concepteur entre autres de Kalpana One) :

http://settlement.arc.nasa.gov/

Vous devriez y trouver de nombreuses informations au travers des différents liens, dont notamment des notes techniques de la NASA datant de G. K. O'Neill. Par ailleurs, il existe, sur ce même site, un concours international de conception d'habitats orbitaux à destination des étudiants (http://settlement.arc.nasa.gov/Contest/) de moins de18 ans. Le gagnant voit son document publié sur le site de la NASA. Il faut envoyer le document technique avant le 1er mars 2014.

Si cela vous tente et si par ailleurs vous vous débrouillez en anglais, peut-être pourriez-vous représenter la France :cheers:  ? (aucun gagnant français à ce jour... 8-) )

Je suis reconnaissant de l'aide apportée :o  Malheureusement, je ne pense pas être le plus à même de remporter le concours organisé par la NASA, mon intérêt pour la physique butant généralement contre mes propres limites en la matière. J'y penserais néanmoins ^^

                    Un grand merci.

C'est un beau projet, mais encore très utopique. Cela dit, si nous ne travaillons sur des projets ambitieux dans ce genre, la conquête spatiale n'a aucun sens. Je reste convaincu que mettre des usines productrices d'énergie solaire dans l'espace est un bon projet, celui d'une ville de 100 000 habitants me semble très loin de nos possibilités techniques et financières actuelle, et la question de savoir quel serait l'intérêt des terriens à financer et à finaliser un tel projets est un élément incontournable.