Comment rendre l'accès à l'Espace plus économique ?

Même si on est un peu hors sujet, un éclaircissement est nécessaire sur la question du photovoltaïque. Le seul progrès dans ce domaine qui pourrait intéresser les installations terrestres serait une augmentation du rendement, or là il n'y a pas beaucoup d'illusions à se faire, les meilleurs rendements sont déjà atteints. Quelques artifices comme la concentration de la lumière et/ou l'utilisation d'éléments rares permettent de passer de 15 à 40 % de rendement, mais payer très cher quelques kg d'Indium en laboratoire ne signifie pas que l'on trouvera les milliers de tonnes d'Indium qui seraient nécessaires à grande échelle. (Il n'y a pas d’effet économique Père Noël pour un élément rare quel que soit le prix qu'on est prêt à payer). Ces "super-cellules" utilisent par ailleurs aussi des CIS (films photovoltaïques de faible épaisseur), mais il est impossible de les monter sur un toit par exemple ce ne sont que des prouesses de labo inexploitables à grande échelle. Enfin le photovoltaïque classique au sol souffre toujours des mêmes problèmes, il inutile dans les pays ensoleillés (autant utiliser directement la chaleur solaire pour se climatiser et chauffer son eau sans passer par la case électricité), tandis qu'ailleurs il est disponible au mauvais moment. En hiver allez donc vous chauffer au photovoltaïque (et même au solaire thermique) quand vous essuyez pluies, nuages, neige, journées courtes et soleil bas sur l'horizon...
On peut provisoirement entretenir les illusions en rachetant très cher (et sur fonds publics) la production estivale d'une petite minorité de personnes qui ont installé des panneaux sur leurs toits, mais au delà d'un certain volume cela sera impossible. En fait le photovoltaïque terrestre ne peut être réellement rentable que sous forme de grosses installations basées dans les pays ensoleillés qui exportent vers les pays éloignés des tropiques. Or là les problèmes apparaissent : dans le champ gravitationnel et dans l'atmosphère terrestres un panneau solaire doit être robuste donc couteux, régulièrement entretenu (intempéries, météo). Dans l'état actuel des choses personnes ne s'y risquerait, d'où les rêvasseries sur le "chacun son panneau sur son toit" qui sera toujours une goutte d'eau dans l'océan des besoins énergétiques.
Dans l'espace toutes les donnes sont changées : pas de nuit, pas d'hivers, pas de contraintes gravitationnelles sur les structures, pas d'intempéries, l'énergie peut (en théorie) être dirigée là ou on en a besoin, et les progrès attendus ne sont absolument pas l'augmentation des rendements, mais l'allègement des structures, c'est à dire l'amincissement du matériau photovoltaïque afin de rejoindre un niveau de masse suffisamment faible pour rencontrer la lente baisse des coûts de mise en orbite. Voilà pour le coté cours.
Mais il y a le coté jardin : dégradation du matériau photovoltaïque (PV) par les rayons cosmiques galactiques et les éruptions solaires (on a déjà quelques indications à ce sujet de la durée de vie des panneaux solaires des satcoms et ça ne semble pas dépasser une quinzaine d'années...)
C'est l'orbite GEO qui est intéressante pour ces structures qui seraient vraiment vastes (2 km x 2 km au départ et après nettement plus). Or toujours grâce aux satcoms l'orbite GEO est devenue un boulevard de débris orbitaux...
Les rendements de transferts de l'énergie vers le sol avancés ici où là sont en fait très optimistes et tablent sur de gros progrès futurs dans ce domaine.
La conclusion est simple les SPS (Solar Power Satellites) sont la seule voie possible d'utilisation en masse du solaire, mais c'est peut-être une impasse totale pour cause d'impossibilité de réduire l'épaisseur des films PV, ou d'impossibilité d'abaisser les coûts de mise en orbite (ne serait-ce que d'un ordre de grandeur), pour cause de durée de vie réduite du matériau PV par les radiations et les débris orbitaux ou encore de rendements médiocres de transfert de l'énergie du satellite jusqu'aux réseaux électriques de surface...
Peut-être que dans 50 ans ce seront en fait les centrales nucléaires terrestres de la filière Th232->U233 qui seront notre principale source d'énergie la plus propre quand les productions de pétrole, gaz et U235 seront passés de leur phase de plateau à la phase de descente post-pic de Hubbert... ;)

C'est vrai que la voie des boosters réutilisables ailés a souvent été privilégiée dans les études. Il faudrait voir si ce concept de premier étage cylindrique réutilisable revenant par une trajectoire motorisée est jouable. Difficile de répondre à cette question. Je ne sais pas si la perte de charge utile induite par les ergols nécessaires au retour est compensée par l'absence de train d'atterrisage et de voilure. Ce que je sais c'est qu'en général aucun État ne tolère le survol de son territoire par un tir orbital, il faut donc que le retour se fasse assez près du point de départ.

Nota : le projet en question n'est pas la future fusée Rus-M mais le projet de lanceur ROSSIYANKA de la société qui doit développer Rus-M.

Très astucieuse solution à l'encombrement généré par la voilure lors du tir... Réutilisabilité et modularité sont ainsi réconciliées... on peut même imaginer l'utilisation d'un seul booster en montage asymétrique avec le deuxième étage grâce aux électroniques de contrôle modernes. Il ne reste plus qu'à rendre les empennages repliables lors du lancement pour dépasser la barre des quatre boosters autour d'un corps central...
Naturellement, le deuxième étage consommable devrait être décliné en plusieurs versions dont le diamètre (et la longueur) dépendrait de la charge utile visée et du nombre de boosters utilisés.