Depuis la fin de l'ère Apollo, l'un des principaux objectifs de la NASA, de Roscosmos et d'autres agences spatiales a été le développement de technologies qui permettront une présence humaine à long terme dans l'espace. Ces technologies aideront également au moment de monter de nouvelles missions sur la Lune, sur Mars et à d'autres endroits du système solaire. Au cours des dernières décennies, ces efforts ont abouti à Mir et à la Station spatiale internationale (ISS).
Au cours des prochaines années, ces efforts déboucheront également sur la plate-forme lunaire orbitale-passerelle et des stations spatiales commerciales - comme le Bigelow B330. Et si des sociétés aérospatiales privées comme la Gateway Foundation réussissent, nous aurons également un port spatial en orbite autour de la Terre. La société a récemment publié une vidéo montrant exactement à quoi ressemblera cette station spatiale à roue tournante et comment des entreprises comme SpaceX pourraient aider à la construire.
Le concept de la société est connu sous le nom de Gateway, une station spatiale tournante basée sur les conceptions proposées par le scientifique et architecte spatial allemand Werner von Braun. Ces dessins ont été présentés dans une série d'articles dans le magazine national Collier's au cours des années 1950, intitulé "Man Will Conquer Space Soon!" Pour cette raison, la société a nommé le projet de conception de la station Von Braun.
Ce concept est en fait assez ancien. Le propre design de Von Braun construit sur des propositions précédentes, dont la première a été faite par le scientifique russe Konstantin Tsiolkovsky en 1903. Le concept a été magnifiquement illustré dans le livre de Stanley Kubrick. 2001: Une odyssée spatiale, qui a été co-écrit par le célèbre scientifique et futuriste Arthur C. Clarke (et basé sur une courte histoire de son intitulé "The Sentinel").
Dans tous les cas, le concept général implique une station de roue tournante en orbite terrestre, qui établirait une présence humaine dans l'espace tout en fournissant une gravité artificielle à ses habitants. Il s'agit d'un aspect important des vols spatiaux proposés qui emmèneront les astronautes dans des endroits dans l'espace lointain, tels que Mars et plus loin dans le système solaire (et éventuellement au-delà).
Compte tenu des effets de l'exposition à long terme à la microgravité, qui ont été largement documentés dans la récente étude Twin de la NASA, les planificateurs de mission ont cherché des moyens de les atténuer. L'étude consistait en dix enquêtes distinctes sur les effets à long terme de la microgravité sur les humains, en utilisant des astronautes jumeaux Scott Kelly et Mark Kelly comme sujets d'essai.
Après avoir passé plus d'un an dans l'espace, les équipes d'étude ont noté un certain nombre de changements importants entre Scott Kelly et son frère. Bien qu'il ait connu la même perte de masse musculaire et de densité osseuse que d'autres astronautes qui ont passé de longues périodes à bord de l'ISS, d'autres changements ont rendu l'adaptation à la vie sur Terre très difficile.
La vue de Kelly avait diminué, il avait un gonflement intense des extrémités et des changements dans la fonction de ses organes et l'expression des gènes ont également été notés. Au-delà de la microgravité, il existe également des questions sur la façon dont le corps humain réagira à une exposition à long terme à la gravité lunaire (16,5% de la Terre normale) et à la gravité martienne (~ 38%).
Cela est particulièrement important compte tenu des plans actuels visant à établir un avant-poste permanent sur la Lune et à mener des missions en équipage sur Mars au cours des deux prochaines décennies. Comme l’a déclaré le PDG de la Fondation Gateway John Blincow dans la vidéo récemment publiée (vue ci-dessous), c’est l’un des avantages de la passerelle proposée par son entreprise:
«Les gens ont besoin de gravité pour que les corps ne se désagrègent pas. Mais combien la gravité lunaire sera-t-elle acceptable pendant un an mais pas pendant deux ans? Volonté La gravité martienne fonctionne-t-elle à long terme pour les humains, mais pas pour les gros animaux de ferme? Deux jours par semaine à 30% g suffiront-ils pour que les équipages de l'ISS conservent la masse osseuse? La construction de la station spatiale von Braun peut aider à percer ces secrets. »
La structure de la passerelle se compose de deux anneaux intérieurs concentriques fixés par quatre rayons à un anneau extérieur. Les deux anneaux concentriques constituent la zone de gravité lunaire (LGA), où la rotation de la station fournit une force gravitationnelle égale à celle de la surface lunaire. L'anneau intérieur externe - l'anneau LGA Habitation - est l'endroit où les modules d'habitation seront placés, qui se composeront de petites pièces pour les invités.
Pendant ce temps, l'anneau intérieur à haut plafond de la LGA offrira aux touristes la possibilité de dîner et de jouer dans un environnement à faible g. Au cœur de la station se trouvent le Hub et la baie, où le contrôle du trafic et de l'environnement, la sécurité et le lien de transport de la passerelle seront tous situés. Le Hub aura également un salon d'observation où les clients pourront regarder les navettes entrantes.
L'anneau externe, connu sous le nom de Mars Gravity Area (MGA), connaît une rotation plus rapide car il est plus éloigné du noyau. Il en résulte une force gravitationnelle artificielle similaire à celle qui serait expérimentée à la surface de Mars. Cette zone aura 4 ou 5 ponts et sera où les grands modules qui offrent un hébergement permanent seront situés. Comme l'explique Blincow:
«La station spatiale Von Braun sera une station spatiale tournante conçue pour produire différents niveaux de gravité artificielle en augmentant ou en diminuant le taux de rotation. La station sera conçue dès le départ pour accueillir à la fois les recherches de faible gravité de l'agence spatiale nationale et les touristes spatiaux qui souhaitent vivre la vie sur une grande station spatiale avec le confort d'une faible gravité et la sensation d'un bel hôtel. "
Un autre élément important mentionné par Blincow dans le rôle que SpaceX pourrait jouer dans la création de la station. À l’origine, la conception de la passerelle prévoyait des modules de 12 m (40 pi) de long et de 8,5 m (28 pi) de large (environ deux fois la taille des modules ISS). Mais grâce aux progrès réalisés récemment par SpaceX avec leur Vaisseau et Très lourd, la Gateway Foundation estime que des charges utiles plus lourdes pourraient être lancées.
«Si nous avions un SpaceX Très lourd deuxième étape qui a été développée uniquement pour la construction d'espace, nous pouvons avoir des modules qui sont de 40 pieds (12 m) de large et 60 pieds (18 m) de long », a déclaré Blincow. "Cette taille beaucoup plus grande permettra un volume intérieur beaucoup plus grand pour les mêmes coûts de lancement."
La conception modulaire des anneaux est destinée à accueillir différents types d'activités et d'entreprises. Alors que certains seront réservés au logement des dockers, d'autres seront dédiés à la recherche scientifique. Ces derniers modules seront très demandés car la station offre la possibilité d'examiner comment les organismes terrestres s'en sortent avec la gravité lunaire et martienne sans avoir à s'y rendre.
D'autres seront disponibles pour les chaînes d'hôtels et de restaurants, les hébergements de luxe privés et d'autres entreprises cherchant à établir des bureaux dans l'espace (peut-être pour profiter des lois fiscales!) Blincow souligne également que la création de la passerelle dépassera tout seul pays, et nécessitera un effort international qui réunira les agences spatiales, l'aérospatiale commerciale et les passionnés de l'espace.
Le résultat final sera une station internationale semblable à l'ISS, mais une entreprise privée qui serait économiquement autonome. Aucune indication n'est donnée sur le coût de la construction de la passerelle, mais Blincow est confiant qu'elle sera abordable, grâce à nouveau à SpaceX et à la façon dont son engagement envers les fusées réutilisables réduit le coût des lancements individuels.
Se référant à l'annonce faite par Musk en 2017 que le BFR serait entièrement réutilisable (qu'il a fait au 29e Congrès astronautique international (IAC) à Adélaïde, en Australie), Blincow déclare:
«Lorsque nous avons commencé à faire nos prévisions de coûts pour la construction de l'espace, nous nous sommes basés sur le coût de lancement estimé le plus bas que nous ayons pu trouver - le SpaceX BFR à 1 000 $ le kg. Cela s'est traduit par un lancement d'environ 150 millions de dollars. Mais Elon Musk a ensuite fait une présentation à Adélaïde qui a tout changé. En rendant tous les composants du BFR réutilisables, ses coûts pourraient être répartis sur de nombreux vols, tout comme un avion de ligne.
«Elon Musk estime les coûts de lancement du Vaisseau et Très lourd booster à environ 7 millions de dollars. Certains estiment que chaque lancement atteindra 40 millions de dollars une fois tous les facteurs pris en compte. Mais que ce soit sept ou quarante millions de dollars, c'est toujours de la musique à nos oreilles. Cela signifie que les stations spatiales tournantes, les installations de maintenance et les dépôts de carburant peuvent et seront construits à un prix abordable. »
Le processus de construction, qui dépendra largement des avancées de la robotique spatiale, validerait également les systèmes et technologies clés qui pourraient un jour entrer dans la construction d’habitats spatiaux massifs (comme les O’Neil Cylinders). Ceux-ci sont considérés par beaucoup comme une alternative (ou un ajout) viable aux propositions de colonisation d'autres planètes.
Ces systèmes vont de la stabilisation au recyclage de l'air, de la récupération de l'eau à l'assainissement à faible gravité, du stockage des aliments dans l'espace aux défis d'ingénierie. Toutes les questions relevant de la rubrique générale «comment pouvons-nous maintenir une population dans l'espace?» sera résolu par la construction de la passerelle, affirme Bilcow.
En termes de financement de la construction, Bilcow indique comment son entreprise espère tirer parti de partenariats cruciaux avec les agences spatiales du monde (NASA, Roscomos, l'ESA, la Chine, l'Inde et d'autres) ainsi qu'avec des sociétés aérospatiales commerciales. Ils prévoient également de collecter des fonds grâce à des modules de vente et de vente de billets (pour les super-riches) et à la tenue d'une loterie et à la création d'un programme de membres d'équipage (pour tout le monde).
Au-delà de la construction d'une passerelle en orbite autour de la Terre, la Fondation espère également créer une flotte de véhicules transatmosphériques (TAV) qui pourraient transporter des personnes vers et depuis la station spatiale. Ils espèrent également en construire un autre en orbite lunaire (le pont lunaire), qui permettrait des voyages réguliers entre la Terre et la Lune (en utilisant des navettes cis-lunaires) et des voyages réguliers vers la surface lunaire (en utilisant des atterrisseurs cis-lunaires).
Encore une fois, les coûts d'un tel projet seraient astronomiques et au-delà de ce que toute nation ou société pourrait encourir. Cependant, avec de nombreux entrepreneurs cherchant à réaliser le tourisme spatial, sans parler de la façon dont ces stations spatiales pourraient faciliter les missions d'exploration sur la Lune et même sur Mars, les partenariats envisagés par Blincow pourraient être réalisables.
Comme tant d'autres plans ambitieux pour coloniser l'espace, commercialiser LEO et établir une présence humaine sur d'autres corps du système solaire, nous devrons simplement attendre et voir si la Gateway Foundation a des jambes ou subit le même sort que Mars One - qui a récemment annoncé sa faillite. Une chose qu'ils ont pour eux, en plus de la vision, c'est la capacité de calculer les chiffres. Espérons qu’ils travailleront en leur faveur!
Les principaux points de la vidéo de la Fondation ont également fait l’objet d’une présentation qui a eu lieu à Caltech en janvier 2016 (organisée par le Keck Institute for Space Studies). Intitulée «Construire le premier port spatial en orbite terrestre basse», la conférence a été présentée par John Blincow et Tom Spilker - un ingénieur en vol spatial à la retraite qui a travaillé pendant de nombreuses années avec le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA.
Pour plus d'informations sur la Fondation Gateway et leurs différents projets, consultez leur site Web ici.
