Gravity Ship by KingdinyEU

Système de gravité artificielle pour vaisseaux spatiaux

Concept : créer à bord d’un vaisseau spatial une accélération équivalente à la gravité terrestre afin de permettre aux astronautes de vivre et de travailler dans des conditions proches de celles rencontrées sur Terre.

1. Objectif

L’objectif du projet GRAVITY-SHIP est de concevoir un système capable de produire une gravité artificielle contrôlée à l’intérieur d’un vaisseau spatial.

La cible principale serait :

1 g ≈ 9,81 m/s²

L’intérêt est de réduire les conséquences des longs séjours en microgravité, notamment la perte musculaire et osseuse, les modifications cardiovasculaires et les difficultés liées à la vie quotidienne dans l’espace.

2. Principe physique retenu

Le projet ne chercherait pas, dans un premier temps, à créer une véritable modification du champ gravitationnel par une technologie inconnue.

Il utiliserait un phénomène parfaitement établi en physique : l’accélération.

Deux architectures seraient étudiées.

A. Vaisseau rotatif

Une partie du vaisseau tournerait autour de son axe.

La rotation créerait une accélération apparente dirigée vers le plancher du module.

La relation fondamentale serait :

a = ω²r

où :

* a = accélération artificielle recherchée ;

* ω = vitesse angulaire ;

* r = distance entre l’occupant et l’axe de rotation.

Pour obtenir environ 1 g, le système pourrait utiliser un grand rayon et une vitesse de rotation relativement faible.

Exemple conceptuel :

r = 100 m

Il faudrait alors une vitesse angulaire d’environ 0,314 rad/s, soit environ 3 tours/minute, pour obtenir environ 1 g.

B. Vaisseau accéléré

Une seconde architecture utiliserait l’accélération permanente du vaisseau.

Si le vaisseau accélère à :

9,81 m/s²

les occupants ressentiraient une accélération équivalente à environ 1 g, avec le sol du vaisseau dans la direction opposée à l’accélération.

Cette solution nécessiterait cependant une quantité d’énergie et de carburant considérable pour un voyage spatial prolongé.

3. Architecture proposée

Le GRAVITY-SHIP serait constitué de plusieurs modules :

Module central

* commandes ;

* navigation ;

* énergie ;

* communications.

Anneau habitable rotatif

* chambres ;

* cuisine ;

* sanitaires ;

* laboratoire ;

* espace médical ;

* zones de repos.

Axe central

* propulsion ;

* équipements ;

* stockage ;

* amarrage.

L’anneau pourrait tourner indépendamment du module central.

Ainsi, les astronautes bénéficieraient d’une gravité artificielle tandis que certaines opérations pourraient être réalisées dans une zone non rotative.

4. Contrôle de la gravité

Le système serait équipé d’un ordinateur de contrôle capable de modifier progressivement la vitesse de rotation.

Plusieurs niveaux pourraient être programmés :

0 g — microgravité

0,16 g — gravité lunaire

0,38 g — gravité martienne

0,5 g — gravité intermédiaire

1 g — gravité terrestre

La transition serait volontairement lente afin d’éviter les effets indésirables liés aux changements rapides d’accélération.

5. Problème majeur : les effets de Coriolis

La rotation présente un problème important.

Lorsqu’une personne se déplace dans un habitat rotatif, elle peut ressentir des forces de Coriolis susceptibles de provoquer une sensation de déséquilibre ou des nausées.

Le projet chercherait donc à augmenter autant que possible le rayon de rotation.

Plus le rayon est grand, plus la vitesse de rotation nécessaire est faible.

Cela permettrait de réduire les effets perceptibles par les occupants.

6. Gestion de l’énergie

Le système devrait être conçu de façon à ne pas consommer continuellement une quantité énorme d’énergie uniquement pour maintenir la rotation.

Une fois l’anneau lancé, il pourrait continuer à tourner grâce à son inertie.

Des moteurs électriques seraient principalement utilisés pour :

* accélérer l’anneau ;

* ralentir l’anneau ;

* corriger sa vitesse ;

* compenser les pertes ;

* contrôler son orientation.

Des systèmes de récupération d’énergie pourraient également être étudiés lors des phases de freinage.

7. Sécurité

Le système devrait disposer de plusieurs protections :

* contrôle automatique de la vitesse ;

* freinage d’urgence ;

* détection des vibrations ;

* surveillance de la structure ;

* alimentation électrique redondante ;

* système permettant d’arrêter progressivement la rotation ;

* compartiments pouvant être isolés en cas d’incident.

La structure rotative devrait être conçue pour supporter les contraintes mécaniques générées par la rotation.

8. Prototype terrestre

Avant toute utilisation spatiale, un prototype pourrait être construit sur Terre.

Phase 1

Simulation informatique.

Étudier :

* rayon ;

* vitesse de rotation ;

* contraintes mécaniques ;

* consommation énergétique ;

* stabilité.

Phase 2

Construction d’une petite centrifugeuse habitée.

Objectif :

tester les effets d’une gravité artificielle sur de courtes périodes.

Phase 3

Construction d’un module rotatif expérimental de grande taille.

Objectif :

tester l’habitation humaine pendant plusieurs heures ou jours.

Phase 4

Démonstrateur orbital.

Un petit module serait placé en orbite afin de tester :

* rotation ;

* contrôle automatique ;

* transfert entre zones rotatives et non rotatives ;

* comportement des équipements ;

* confort humain.

Phase 5

Vaisseau spatial habitable.

Le système serait intégré à une mission de longue durée