Et si, au lieu de se lancer au sommet d’une fusée chimique, votre objet pouvait simplement monter sur un câble qui s’étend jusque dans l’espace ? C’est ce qui se passerait avec un ascenseur spatial.
Bases de l’ascenseur spatial
Supposons que vous construisiez une tour géante de 400 kilomètres de haut. Vous pourriez prendre un ascenseur jusqu’au sommet et ensuite vous seriez dans l’espace. Simple, non ? Non, en fait ce n’est pas le cas.
Tout d’abord, vous ne pouviez pas facilement construire une structure comme celle-ci en acier ; le poids comprimerait et effondrerait probablement les parties inférieures de la tour. De plus, cela nécessiterait des quantités massives de matériel.
Mais ce n’est pas le plus gros problème, il y a toujours le problème de la vitesse. (N’oubliez pas que vous devez vous déplacer très rapidement pour vous mettre en orbite.) Si vous étiez au sommet d’une tour de 400 kilomètres dont la base se situe quelque part sur l’équateur terrestre, vous vous déplaceriez effectivement, car la planète tourne. est comme le mouvement d’une personne à l’extérieur d’un manège en rotation. Puisque la Terre tourne environ une fois par jour (il y a une différence entre les rotations sidérale et synodique), elle a une vitesse angulaire de 7,29 x 10-5 radians par seconde.
La vitesse angulaire est différente de la vitesse linéaire. C’est une mesure de la vitesse de rotation au lieu de ce que nous considérons normalement comme la vitesse – un mouvement en ligne droite. (Les radians sont une unité de mesure à utiliser avec les rotations, au lieu des degrés.)
Si deux personnes se tiennent sur un manège pendant qu’il tourne, ils auront tous les deux la même vitesse angulaire. (Disons que c’est 1 radian par seconde.) Cependant, la personne la plus éloignée du centre de rotation se déplacera plus rapidement. Disons qu’une personne est à 1 mètre du centre et l’autre à 3 mètres du centre. Leurs vitesses seront respectivement de 1 m/s et 3 m/s. Cette même chose fonctionne avec une Terre en rotation. Il est possible de s’éloigner suffisamment pour que la rotation de la Terre vous donne la vitesse orbitale requise pour rester en orbite autour de la planète.
Revenons donc à notre exemple d’une personne debout au sommet d’une tour de 400 kilomètres. Sont-ils suffisamment éloignés de la Terre pour pouvoir rester en orbite ? Pour une rotation complète de la Terre, leur vitesse angulaire serait de 2π radians par jour. Cela peut ne pas sembler très rapide, mais à l’équateur cette rotation vous donne une vitesse de 465 mètres par seconde. C’est plus de 1 000 milles à l’heure. Cependant, ce n’est toujours pas suffisant. La vitesse orbitale (la vitesse nécessaire pour rester en orbite) à cette altitude est de 7,7 kilomètres par seconde, soit plus de 17 000 miles par heure.
En fait, il y a un autre facteur : à mesure que vous vous éloignez de la Terre, la vitesse orbitale diminue également. Si vous passez d’une altitude de 400 à 800 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, la vitesse orbitale passe de 7,7 km/s à 7,5 km/s. Cela ne semble pas être une grande différence, mais rappelez-vous, c’est vraiment le rayon orbital qui compte et pas seulement la hauteur au-dessus de la surface de la Terre. Théoriquement, vous pourriez construire une tour magique suffisamment haute pour que vous puissiez simplement en descendre et être en orbite, mais elle devrait mesurer 36 000 kilomètres de haut. Ça ne va pas arriver.