Une énorme station spatiale à l’échelle d’un kilomètre avec une “gravité simulée” pourrait être lancée à partir d’une seule fusée

Représentation graphique des structures spatiales à l’échelle kilométrique à partir d’un seul lancement. 1 crédit

La gravité artificielle reste l’étoffe de la science-fiction. Mais faire face à l’absence de gravité cause des problèmes importants à de nombreux astronautes, allant de la détérioration des os à la perte de la vue. Une méthode alternative qui pourrait éliminer certains de ces problèmes est la «gravité simulée», qui utilise une structure rotative pour créer une force centrifuge qui aurait le même effet sur le corps que la gravité. Reste à savoir si cela résoudrait ou non les problèmes causés par l’absence de gravité. Toujours,[{” attribute=””>NASA seems keen on the idea – to the tune of a $600,000 NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) Phase II grant to a team from Carnegie Mellon University (CMU) and the University of Washington (UW) who is looking to develop a structure that can simulate full Earth gravity and be launched in a single rocket.

The project in question is “Kilometer-Scale Space Structure from a Single Launch,” which was initially admitted to the NIAC program last year. Over the past year, they successfully completed a Phase I project where they “analyze[d] un concept de mission analogue à la passerelle lunaire »qui pourrait se déployer dans une structure d’un kilomètre de long. Ayant répondu aux attentes de la NASA dans le cadre de ce programme, l’équipe, dirigée par le professeur Zac Manchester du CMU et Jeffery Lipton de l’UW, a récemment été acceptée comme boursiers NIAC 2022.

Structures spatiales kilométriques à partir d'un seul lancement

Diapositive d’une présentation du NIAC sur la structure à l’échelle du kilomètre. Crédit : Zac Manchester et Jeffery Lipton

Ce n’est cependant pas le premier projet NIAC à aborder l’idée de grandes structures dans l’espace. NextBigFuture a rendu compte en 2021 d’une douzaine de projets financés par le NIAC qui tireraient parti des nouveaux métamatériaux pour augmenter considérablement leur taille une fois dans l’espace. La NASA n’est pas la seule à les soutenir non plus – la National Science Foundation de Chine a soutenu les efforts visant à développer un objet de la taille d’un kilomètre à hauteur de 2,3 millions de dollars.

Ces grandes structures nécessitent des investissements importants, mais elles présentent également d’importants avantages potentiels. Il existe deux options pour atteindre la gravité terrestre en utilisant les forces centrifuges. Soit tourner très, très vite, soit avoir un très, très grand axe de rotation. Malheureusement, les humains, étant les sacs d’eau spongieux qu’ils sont, n’aiment pas vraiment tourner très vite pendant de longues périodes, comme toute personne qui est déjà tombée malade lors d’un carnaval peut vous le dire. La science place cette limite de vitesse de rotation pour l’inconfort à environ 3 tr/min. Ainsi, pour tourner à moins de 3 tr/min tout en bénéficiant d’une gravité terrestre simulée, la structure elle-même doit mesurer un kilomètre de long.

Jusqu’à présent, il s’est avéré impossible d’installer autant de matériel dans un seul lancement de fusée. Mais, Dr. Manchester et son équipe pensent avoir trouvé une solution potentielle au problème impossible – une “structure déployable à forte expansion” ou HERDS. Les HERDS eux-mêmes utilisent deux nouvelles innovations mécaniques – les auxétiques de cisaillement et les mécanismes de ciseaux ramifiés.

Les auxétiques de cisaillement sont un nouveau type de métamatériau qui se dilate lorsqu’il est tiré dans un motif chiral. Le niveau de chiralité peut également contrôler la rigidité du matériau. Ils semblent gagner du terrain dans les applications robotiques en tant qu’actionneurs linéaires et pinces, mais leur cas d’utilisation dans l’espace n’a pas encore été prouvé.


Vidéo montrant les auxétiques de cisaillement en action. Crédit : Chaîne YouTube de Lillian Chin

Les mécanismes de ciseaux ramifiés sont un autre moyen de déployer une structure plus grande à partir d’une structure compacte. Développés à l’origine par Youtuber et artiste Henry Segerman, les mécanismes de ciseaux ramifiés s’enclenchent dans des structures beaucoup plus grandes à partir de structures plus compactes. Vous pouvez même acheter vous-même un enfant de démonstration chez Shapeways, mais encore une fois, les structures n’ont pas encore été utilisées dans l’espace.


Vidéo présentant des mécanismes de ciseaux ramifiés. Crédit : Henry Segerman

Idéalement, l’un de ces systèmes ou les deux fonctionneraient pour créer la structure d’un habitat spatial à l’échelle d’un kilomètre capable de tourner à une vitesse qui simulerait suffisamment la gravité terrestre. Drs. Manchester, Lipton et leur équipe pensent qu’ils peuvent utiliser ces technologies pour créer des structures tubulaires qui peuvent s’étendre jusqu’à 150 fois leur taille lorsqu’elles sont emballées dans un carénage de fusée. C’est un objectif ambitieux, mais ils ont le temps et les fonds nécessaires pour y travailler. À la fin de la période d’étude de deux ans du NIAC, si l’idée est suffisamment étoffée, ces nouvelles technologies pourraient même avoir le temps d’être intégrées dans les plans de la passerelle lunaire.

Publié à l’origine sur Universe Today.

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