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

Représentation graphique de structures spatiales de l’ordre du kilomètre à partir d’un seul lancement. Crédit : Zac Manchester

La gravité artificielle reste du domaine de la science-fiction. Mais l’absence de gravité entraîne des problèmes importants chez 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 tournante pour créer une force centrifuge qui aurait le même effet sur le corps que la gravité. Reste à savoir si cela permettrait de résoudre les problèmes causés par l’absence de gravité. Toujours est-il que ;” data-gt-translate-attributes=”[{” 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 en 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 de CMU et Jeffery Lipton de UW, a récemment été acceptée en tant que boursiers NIAC 2022.

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

Ce n’est pas le premier projet du NIAC à aborder l’idée de grandes structures dans l’espace. NextBigFuture rapporté en 2021 sur 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 apporter son soutien – la Fondation nationale des sciences de Chine a soutenu les efforts visant à développer un métamatériau pour l’espace. objet de la taille d’un kilomètre pour un montant de 2,3 millions de dollars.

De telles structures nécessitent de gros investissements, mais elles présentent également de grands avantages potentiels. Il existe deux possibilités pour atteindre la gravité terrestre en utilisant les forces centrifuges. Il faut soit tourner très, très vite, soit avoir un axe de rotation très, très grand. Malheureusement, les humains, en tant que sacs d’eau spongieux, n’aiment pas vraiment tourner très vite pendant de longues périodes, comme peuvent vous le dire tous ceux qui ont déjà été malades sur un manège. La science situe la limite de la vitesse de rotation pour l’inconfort à environ 3 RPM. Ainsi, pour tourner à moins de 3 tours par minute tout en bénéficiant d’une gravité simulée équivalente à celle de la Terre, la structure elle-même doit mesurer un kilomètre de long.

Jusqu’à présent, il s’est avéré impossible d’intégrer une telle quantité de matériaux dans un seul lancement de fusée. Mais M. Manchester et son équipe pensent avoir trouvé une solution potentielle à ce problème impossible – une “structure déployable à haut rapport d’expansion” ou HERDS. Les HERDS utilisent elles-mêmes deux nouvelles innovations mécaniques – des mécanismes de cisaillement auxétiques et de ciseaux ramifiés.

Les auxétiques de cisaillement sont un nouveau type de métamatériaux qui se dilatent lorsqu’ils sont tirés selon 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 utilisation dans l’espace reste à prouver.

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 le Youtuber et artiste Henry Segerman, les mécanismes de ciseaux ramifiés permettent de créer des structures beaucoup plus grandes à partir de structures plus compactes. Vous pouvez même acheter un petit démonstrateur sur Shapeways, mais une fois encore, ces structures n’ont pas encore été utilisées dans l’espace.

Idéalement, l’un de ces systèmes ou les deux fonctionneraient pour créer la structure d’un habitat spatial à l’échelle du kilomètre, capable de tourner à une vitesse qui simulerait suffisamment la gravité terrestre. Les docteurs Manchester et Lipton et leur équipe pensent pouvoir 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 ilsont le temps et des fonds 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 Porte lunaire.

Publié à l’origine sur Universe Today.