Quelle configuration pour une station spatiale ? (I)

Bonjour,

En commençant les illustrations pour les articles « à quoi sert une station spatiale », je me suis posé la question : à quoi ça ressemble ?

Déjà je vais formuler une première hypothèse : ça ne ressemblera pas à l’ISS. En effet, dans les stations spatiales dont je parle, du personnel sera amené à séjourner pour de longues périodes sur la station. Or si les exercices physiques et l’utilisation de centrifugeuses permettent de limiter la perte osseuse due à l’impesanteur, ce ne sont pas des solutions sur le long terme, dans les deux cas il faut quand même que le spationaute revienne régulièrement dans une région de gravité suffisante pour éviter l’atrophie musculaire. Pour une station avec un personnel permanent nombreux, la pesanteur artificielle s’impose donc comme une évidence.

Ceci posé, nous avons deux choix : le premier est de supposer que cette gravité artificielle sera générée par la rotation de la station. C’est actuellement le seul moyen envisageable avec nos connaissances théoriques. Nous ne savons pas créer une sensation de poids autrement que par une accélération permanente... Ce qui se traduit par une rotation pour un objet ayant vocation à garder une orbite fixe (ou à stationner sur un point de Lagrange mais là on sort du sujet). Car si on essaie d’accélérer la révolution de la station (la vitesse à laquelle elle boucle son orbite autour de la lune/la planète), cela va modifier son orbite qui deviendra instable... et nécessitera encore plus d’énergie pour revenir à la position initiale, sans compter que l’imposante masse de la station aura bien du mal à encaisser cette force d’accélération sans se disloquer... la mécanique céleste est implacable. Pour créer de l’accélération, nous permettant de « sentir notre poids », il faut donc que la station tourne sur elle-même. Cela contribue en plus à rigidifier significativement la structure.

L’autre choix est bien sur de supposer qu’on sait faire des champs gravifiques « comme qui rigole » et donc qu’on se fiche pas mal de cette rotation de la station sur elle-même (néanmoins, l’argument de l’amélioration de la rigidité reste pertinent, surtout pour les stations de grande taille).

Je reviens sur le premier cas (le deuxième n’est pas pour tout de suite, nous n’avons même pas la théorie permettant la création d’un champ gravifique). Nous avons donc une structure qui tourne sur elle-même... La station étant dans l’espace, il est logique de l’équiper de panneaux solaire qui pourront prendre en charge au moins une partie de la consommation énergétique de la station. Contrairement à ce qu’on voit dans beaucoup de séries télévisées, il faut que tous les panneaux soient tous toujours orientés face au soleil. Un contre-exemple est la station Babylon 5 de la série éponyme (très bien au passage, je la recommande vivement) qui a des panneaux solaire de chaque côté... ça veut dire qu’il y a toujours un côté au moins qui sert presque à rien...

Avec mes connaissances, somme toute limitées, en ingénierie spatiale, j’imagine pour l’instant deux formules principales pour notre station spatiale. Cette semaine, nous allons nous concentrer sur la première : Le cylindre

La population vivrait sur les parois et la zone centrale (en quasi-apesanteur, car seul l'axe central est véritablement à 0G) servirait de zone de stockage. A un bout du cylindre, on peut positionner des panneaux solaires puis blinder toute la surface derrière et positionner le réacteur, puis nouvelle séparation avant la partie « habitable » du cylindre. A l’autre bout du cylindre se trouverait la zone d’accueil des vaisseaux spatiaux qui transiteraient par la partie centrale. (voir schéma en bas)

Avantages :

       - la station est bien protégée contre les radiations solaires

    - le réacteur est facile d’accès et peut être isolé facilement de la station en cas d’incident.

      - La station est facile d’accès pour les vaisseaux: ils leur suffit de se positionner sur l’axe de la station et de se mettre en rotation sur eux-même pour pouvoir entrer et sortir

Inconvénients :

     - vivre sur les parois du cylindre implique un grand diamètre pour celui-ci ce qui implique le défi de la rigidité, et le coût induit par le blindage de la coque externe, surtout sur une grande longueur

     - Avec une entrée à l’autre bout du cylindre, la capacité d’accueil de la station sera très limitée

     - La partie médiane du cylindre est plus difficilement utilisable car la gravité est présente, mais trop faible pour accueillir des humains sur de longues périodes, et surtout non uniforme : les pieds d'un humain ne subiraient pas la même gravité que la tête, ce qui rend tout mouvement difficile.

Et l'autre forme ? A quoi d'autre pourrait ressembler une station spatiale ? Réponse la prochaine fois !