5 technologies vertes pour les voyages spatiaux interplanétaires

Le 20 juillet 1969, quatre jours après son lancement dans l'espace, le module de commande et de service d'Apollo 11, Columbia , atterrit sur la Lune de la Terre . Les gens regardaient la télévision et écoutaient les stations de radio pour suivre l'atterrissage dramatique. C'était l'aboutissement d'années de travail acharné et de formation. Concevoir un véhicule capable de transporter des humains sur la Lune et de les ramener sur Terre en toute sécurité était un défi.

Le Columbia est revenu sain et sauf sur Terre le 21 juillet 1969. L'ensemble de la mission a duré 195 heures, 18 minutes et 35 secondes, soit un peu plus de huit jours. La distance de la Terre à la Lune en juillet 1969 était d'environ 222 663 milles (358 342 kilomètres). Cela peut rendre votre trajet quotidien insignifiant, mais il ne s'agit toujours que d'un saut, d'un saut et d'un saut par rapport à une visite sur une planète voisine.

Un voyage vers Vénus, la planète voisine la plus proche de la Terre, vous obligerait à traverser en moyenne 0,6989 unités astronomiques d'espace. C'est un peu moins de 65 millions de miles ou environ 104,5 millions de kilomètres. Et les conditions sur Vénus ne sont pas idéales pour une escapade - la température de surface de la planète est de 460 degrés Celsius (860 degrés Fahrenheit). Un meilleur pari de vacances est un voyage sur Mars ou sur l'une de ses lunes, mais ils sont encore plus éloignés.

Avec ces vastes distances à l'esprit, il est important de proposer des systèmes efficaces qui utilisent le moins de ressources possible. Sinon, décoller pourrait devenir un problème. De par leur nature même, les voyages interplanétaires doivent être écologiques pour fonctionner. Nous avons cinq technologies, non répertoriées dans un ordre particulier, qui pourraient aider les humains à atteindre l'objectif incroyable de poser le pied sur une autre planète.

1. Carburant vert
2. Ascenseurs spatiaux
3. La fusion
4. Voiles solaires
5. Recyclage de l'eau

Il faut beaucoup de ressources pour envoyer un véhicule dans l'espace. Toutes ces ressources ne sont pas inoffensives. L'hydrazine, utilisée dans le carburant des fusées, est un propulseur puissant. Mais c'est aussi toxique et corrosif. Des organisations comme la NASA étudient maintenant des alternatives de propulseur vert à l'hydrazine.

Idéalement, le nouveau propulseur serait moins dangereux à manipuler que le carburant de fusée actuel , ce qui réduirait les coûts d'organisation d'un voyage spatial. Il doit également se décomposer en composants inoffensifs, éliminant ainsi le risque de polluer l'environnement.

Souhaiter une alternative verte à l'hydrazine ne fait pas apparaître comme par magie un nouveau propulseur. C'est pourquoi la NASA a invité des entreprises et des organisations à présenter des démonstrations technologiques de propulseurs alternatifs. En février 2012, la NASA a annoncé qu'elle accepterait les propositions jusqu'à fin avril. Une proposition gagnante pourrait rapporter jusqu'à 50 millions de dollars.

Réduire l'impact environnemental des lancements est un gros travail. Pour lancer une navette spatiale en orbite, la NASA a utilisé deux propulseurs à fusée solide, chacun transportant 1 million de livres (453 592 kilogrammes) de propulseur. La navette elle-même transportait un demi-million de gallons (1,9 million de litres) supplémentaires de carburant liquide [source : NASA ].

Énumérer tous les défis liés au transport des humains en toute sécurité vers une autre planète pourrait remplir un livre ou trois. Mais l'un des problèmes les plus difficiles à résoudre a tout à voir avec le poids. Plus un vaisseau spatial est lourd, plus il a besoin de carburant pour échapper à la gravité terrestre .

Un voyage vers une autre planète durerait plusieurs mois. En supposant que vous alliez vous installer sur une nouvelle planète ou planifier un voyage de retour, vous aurez besoin de beaucoup de fournitures pour vous maintenir en vie. Ces fournitures ont du poids et du volume, nécessitant plus de carburant pour vous faire monter dans l'espace en premier lieu.

Une solution potentielle à ce problème est de construire un ascenseur spatial . Voici comment cela fonctionne : Nous mettons quelque chose avec beaucoup de masse en orbite géosynchrone autour de la Terre -- cela signifie qu'il restera en orbite au-dessus d'un point fixe sur la surface de la planète. Puis on attache un câble entre la masse en orbite et un point d'ancrage sur Terre. Maintenant, tout ce que nous avons à faire est de construire un ascenseur qui peut faire monter le câble dans l'espace !

Cela ressemble à de la science-fiction, mais de nombreux ingénieurs et scientifiques travaillent à la construction d'ascenseurs spatiaux. Comparé au lancement d'une fusée dans l'espace, un ascenseur spatial est une bonne affaire. L'ascenseur pourrait emmener du matériel et même des humains dans l'espace. Une fois là-bas, nous pourrions assembler des pièces de vaisseau spatial et construire un vaisseau dans l'espace lui-même. Il n'est pas nécessaire de lancer l'engin depuis la Terre car il sera déjà en orbite.

Une fois dans l'espace, que ce soit en lançant une fusée ou en quittant une station spatiale , vous aurez besoin d'un moyen de propulser votre vaisseau spatial vers sa destination. Cela peut vous obliger à transporter une source de carburant à bord. Idéalement, vous aurez un système efficace pour ne pas avoir à consacrer trop d'espace pour transporter du carburant. Une solution potentielle est la fusion.

La fusion est la méthode par laquelle le soleil génère de l'énergie. Sous une pression et une chaleur intenses, les atomes d'hydrogène s'entrechoquent et forment de l'hélium. L'hydrogène a un seul proton et l'hélium en a deux. Au cours de ce processus au cours duquel deux atomes d'hydrogène fusionnent, il y a libération de neutrons et d'énergie.

Mais il y a un gros problème - nous n'avons pas compris comment utiliser la fusion pour produire de l'électricité de manière fiable et durable. Le processus nécessite des quantités incroyables de chaleur et de pression. Le simple fait de créer les conditions nécessaires à la fusion peut nécessiter à lui seul une grande quantité d'énergie. L'objectif est d'atteindre un point où nous pouvons initier la fusion et maintenir le processus pendant que nous récoltons de l'énergie. Nous n'en sommes pas encore là.

Si jamais nous y arrivons, la fusion pourrait être un bon choix pour alimenter les engins spatiaux. Nous pourrions récolter beaucoup d'énergie à partir d'une quantité relativement infime de carburant. La fusion pourrait générer la puissance nécessaire pour faire fonctionner les propulseurs afin de permettre des ajustements en vol alors que nous nous dirigeons vers la planète suivante. Reste à savoir si la fusion est une option pratique.

C'est froid, mec

Encore plus insaisissable qu'un réacteur à fusion fonctionnel est celui qui fonctionnera à des températures relativement basses. Le consensus scientifique est que la fusion froide n'est pas pratique et peut être impossible [source : Park ].

Une autre alternative au dynamitage vers des planètes lointaines à l'aide de propulseurs de fusée est d'y naviguer. Mais à quoi servent les voiles dans un environnement sans vent ? Entrez dans la voile solaire !

Les voiles solaires utilisent le soleil comme moteur. Le soleil émet des photons - les unités de base de la lumière. Nous savons que les photons agissent à la fois comme des ondes et des particules. Les photons peuvent nous sembler insignifiants ici sur Terre, mais ils exercent une force sur les objets lorsqu'ils entrent en contact avec eux. Cela inclut les voiles solaires.

Une voile solaire est constituée d'un miroir ultrafin qui s'étend sur une grande surface. Lorsque les photons frappent le miroir , ils exercent une force et poussent contre la voile. La voile est frappée par des milliards de photons - suffisamment pour pousser la voile et tout ce qu'elle pourrait tirer dans l'espace.

Au début, voyager dans un véhicule tiré par une voile solaire serait assez ennuyeux. Vous n'auriez pas beaucoup de poussée initiale comme vous le faites avec une fusée. Mais la puissance de ces photons ne peut être niée, et votre vaisseau spatial continuerait à accélérer bien au-delà du point qu'un propulseur pourrait gérer. Non seulement vous n'avez pas à vous soucier du ravitaillement en carburant de votre vaisseau spatial pour les voyages interplanétaires, mais vous atteindrez également votre destination plus rapidement !

Les voiles solaires pourraient bien fonctionner dans l'espace, mais elles ne sont pas conçues pour faire décoller un engin de la surface d'une planète. Pour cela, nous devions encore utiliser des fusées ou construire le vaisseau spatial en orbite. Et une voile solaire pourrait nous amener sur une autre planète, mais sans autre moyen de quitter notre nouveau monde, nous y serions coincés. Mais pour un aller simple vers une autre planète, une voile solaire pourrait être exactement ce qu'il vous faut - et vous n'aurez jamais à vous soucier de manquer de carburant.

Propulser un vaisseau spatial pour nous emmener sur une autre planète n'est qu'un défi parmi d'autres. Une autre consiste à s'assurer que nous avons les ressources nécessaires pour rester en vie à bord de notre vaisseau spatial pendant que nous nous dirigeons vers notre destination. Même une visite sur une planète proche nécessiterait des mois de voyage. Avec un poids et un espace aussi importants, comment déterminez-vous la quantité d'eau à apporter et comment la gérez-vous ?

Dire que chaque goutte d'eau à bord d'un vaisseau spatial est précieuse est un euphémisme. À bord de la Station spatiale internationale, il y a des systèmes qui recyclent 93 % de l'eau utilisée [source : NASA ]. Les processus purifient l'eau afin qu'elle puisse être utilisée à plusieurs reprises, réduisant ainsi la nécessité d'envoyer plus d'eau de la Terre.

Cela signifie que les eaux grises - les eaux usées produites après le nettoyage de la vaisselle, des vêtements ou même des personnes - peuvent à nouveau être transformées en eau potable. Mais ce n'est pas tout! Même la sueur et, oui, l'urine sont traitées. Tout est filtré et il ne reste que de l'eau pure.

Les eaux usées sont acheminées vers un distillateur. Le distillateur tourne afin de simuler la gravité - sinon les contaminants dans le liquide ne se sépareraient pas. L'eau passe à travers un système de filtration qui utilise des matériaux comme le charbon de bois et des composés chimiques pour se lier aux contaminants, ne laissant passer que l'eau.

Un long vol spatial n'aura pas la chance de ramasser plus d'eau en cours de route. Conserver chaque goutte possible sera une nécessité. Et une partie de cette technologie pourrait même se retrouver dans des systèmes ici sur Terre.

Note de l'auteur : 5 technologies vertes pour les voyages spatiaux interplanétaires

La technologie verte et les voyages spatiaux interplanétaires peuvent sembler une étrange combinaison, mais cela a du sens. La technologie verte consiste à trouver des moyens écologiques et efficaces d'atteindre des objectifs. Les voyages interplanétaires exigent par nécessité efficacité et sécurité. C'est amusant d'imaginer traverser la galaxie dans un vaisseau spatial équipé de réplicateurs et d' holodecks , mais il y a fort à parier que nos premiers jours de voyage dans l'espace consisteront davantage à faire en sorte que chaque effort compte.

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Plus de grands liens

Wolfram Alpha. "Quelle était la distance entre la Terre et la Lune en juillet 1969 ?" (28 mars 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+the+moon+july+1969