Archipel

Prospective de l’exploration spatiale

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© Olivier Boisard - 2006-2013

 

1 - Principes généraux


Construire une ville


La taille d'Apogeios est relativement modeste, comparée au premier habitat (Island 1) décrit par O'Neill (dérivé de la sphère de Bernal), lequel est pourtant très petit par rapport aux cylindres d'Island 3. Il s'agit d'une ville et non d'une sorte de Center Park recréant un environnement terrestre "naturel". C'est pourquoi l'espace vital est plus réduit. Ce choix est en ligne avec le vaste mouvement d'urbanisation que connaît l'humanité. Il a l'avantage d'éviter le gigantisme qui amplifierait les difficultés de la construction, déjà considérables, s'agissant d'une première.


Enfin, seule la configuration initiale constitue un projet défini. Son potentiel d'évolution doit permettre par la suite à ses habitants de l'aménager, de la transformer, voire de l'agrandir comme ils l'entendront.


au point de Lagrange L5


La proposition d'O'Neill de placer la cité aux alentours du point de Lagrange L5 du système Terre-Lune nous paraît judicieuse.


Vu de la Terre, Apogeios suit la Lune à quelques jours près et se trouve donc à 384.000 km de la Terre en moyenne. Vu de la Lune, Apogeios est à la même distance et apparaît quasiment fixe du fait que la Lune tourne sur elle-même dans le même temps qu'elle tourne autour de la Terre. Cette circonstance facilite le transport des minerais.


Dans la mesure où il s'agit de la première réalisation d'une "île spatiale", ce choix semble un compromis acceptable sur la base des critères suivants:

  1. exploiter le régolite lunaire pour produire différents métaux (essentiellement  l'aluminium et le fer), du silicium et de l'oxygène.

  2. permettre des liaisons régulières avec la Terre, notamment pendant la construction de la cité qui nécessitera le transport de personnes, d'équipements, de matériaux et de matières premières introuvables ou en quantités insuffisantes ailleurs.

  3. disposer d'un flux solaire permanent suffisant (en l'occurrence  1,4 kW/m2) pour l'éclairage et la production d'électricité et de chaleur.


avec des matériaux extraterrestres


Les matériaux entrant dans la construction d'Apogeios doivent être approvisionnés à des conditions technico-économiques acceptables. C'est pourquoi, il faut exclure de faire venir de la Terre les pondéreux et les volumineux. Cela implique qu'avant même le début de la construction, les matières premières nécessaires soient extraites de minerais provenant exclusivement de corps célestes à faible niveau de gravité et situés sur des orbites "proches" comme la Lune (1/6 de g) où à gravité quasi nulle: les astéroïdes.


Le régolite lunaire contient principalement de l'alumine (aluminium pour la construction), de la silice (verre et silicium pour les cellules photovoltaïques), de l'oxyde de fer (pour l'acier), du rutile et de la magnésie (titane et magnésium pour les alliages). L'oxygène, sous-produit, sert à l'atmosphère, aux processus industriels (aciéries, soudure, etc.) et comme ergol (comburant). Par contre, on ne trouve ni carbone ni azote sur la Lune, peut-être de l'hydrogène mais ce n'est pas prouvé.


Quant aux astéroïdes, leur nombre et leur diversité en font des ressources inépuisables de fer et de nickel mais aussi, avec les comètes et les chondrites carbonées, d'eau (et donc d'hydrogène), d'azote, de carbone, etc. Mais si le sol lunaire est relativement bien connu, ce n'est pas le cas pour les astéroïdes. Ce n'est que depuis peu que les astronomes s'y intéressent d'où des connaissances encore inégales et fragmentaires. Les géocroiseurs constituent une catégorie intéressante, ceux du moins dont l'orbite est relativement voisine de celle de la Terre.


Il faudra extraire les minerais et les envoyer rejoindre le chantier de la cité. La première étape sera donc d'installer les unités d'extraction (en surface ou en profondeur), les moyens associés (base vie, production d'énergie, transport, stockage et conditionnement) ainsi que les systèmes de transfert (mass drivers, vraquiers,..). A titre indicatif, il faut 10 T de régolite lunaire pour produire 1 T d'aluminium.


des processus…terrestres


Apogeios abrite ses habitants dans de grandes structures  pressurisées recouvertes d'une épaisse couche de protection contre les rayonnements ionisants . C'est dire que les parois sont dignes d'un cuirassé. Il ne s'agit plus de technique aérospatiale d'autant que si l'on veut fabriquer et construire aux coûts "terrestres", la "chasse au kilo" et la miniaturisation, aujourd'hui impératives, ne peuvent plus servir de "design drivers". Apogeios devra être construite comme les grands navires [4] et les ouvrages d'art du BTP où l'économie de matière n'est pas le premier impératif.


Le problème essentiel est donc de "spatialiser" les moyens de production et de construction pour les adapter aux conditions très particulières d'un chantier dans l'Espace. Nous pensons qu'architectes et entrepreneurs sauront réaliser cette métamorphose, certains ayant déjà quelques compétences (béton lunaire, par exemple).


La construction nécessitera toutes sortes de matériaux, de composants, d'ingrédients, d'outillages et d'équipements en grandes quantités. S'il est exclu de tout amener de la Terre, ce sera quand même le cas au début et cela continuera pour nombre de produits manufacturés. Il faudra également envoyer le personnel sur place et assurer l'approvisionnement et les rotations. Par la suite, il subsistera des échanges fréquents entre la Terre et la cité. Si on peut admettre que le voyage retour sera peu coûteux, il n'en est pas de même du lancement depuis la Terre: le transport spatial depuis le sol terrestre est 1000 fois plus coûteux que le transport aérien et il est illusoire de croire que, dans un avenir prévisible, on réduira significativement le coût des lancements, même si l'on utilise des lanceurs géants tels que Saturn 5 ou Energia.


de l'énergie solaire


Dans l'espace, les deux seules sources pérennes d'énergie sont le soleil (à condition de ne pas en être trop loin) et la fission nucléaire (en attendant la fusion). Etant donné la situation de la cité, le choix de l'énergie solaire paraît judicieux.


D'abord, pour éclairer les serres agricoles destinées à l'alimentation de la cité et à la régénération de l'atmosphère (recyclage biologique du CO2 par photosynthèse). Mais le soleil, c'est aussi de la chaleur directement utilisable par les installations industrielles, les serres agricoles et la climatisation des habitats. Enfin, on peut reprendre, au moins en partie, l'idée d'O'Neill "d'ouvrir" les habitats sur l'Espace au moyen de larges baies vitrées laissant pénétrer les rayons de l'astre du jour, convenablement filtrés.


Pour ce qui concerne l'énergie électrique, la conversion photovoltaïque est préférable à la centrale thermo-solaire. Depuis l'origine, les satellites n'utilisent qu'elle. Il en est de même de la plupart des projets de centrales solaires en orbite (Solar Power Satellite ou SPS) destinées à alimenter la Terre.


et beaucoup de robots


Transposer dans l'Espace les processus terrestres de production, de fabrication et de construction, ne va pas de soi. Les sorties extravéhiculaires actuelles montrent les grandes difficultés qu'éprouvent les astronautes à effectuer la plus simple opération de montage / démontage, les risques encourus et la fatigue qui en résulte. Difficile d'imaginer la construction d'Apogeios dans de telles conditions! C'est pourquoi cette transposition passe obligatoirement par la robotisation quasi-totale des opérations, depuis l'extraction des minerais  et la production des matériaux et des fluides jusqu'à l'assemblage final et la mise en route, en passant par l'élaboration des produits semi-finis nécessaires, la  fabrication des éléments constitutifs de la structure et la batterie des contrôles associés. On peut ainsi imaginer un processus totalement automatique de collecte du régolite lunaire et son transport vers l'usine sidérurgique qui en extraira différents métaux et l'oxygène qu'il contient. L'assemblage serait l'œuvre d'une armée de robots suffisamment polyvalents et autonomes pour couvrir l'éventail des opérations requises. Dans un premier temps, ils viendraient de la Terre mais, par la suite, le développement des cités aidant, ils se répliqueraient sur place.

 

APOGEIOS, un concept de ville spatiale

Pierre Marx & Olivier Boisard

Introduction - Principes généraux - Description d'ensemble - Autres sujets - Plans d’Apogeïos - Animation 3D - Prix  Fondation J.Rougerie
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© Olivier Boisard & Pierre Marx - 2011

Habitat

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