Légers et incroyablement solides, les promoteurs ont vanté les nanotubes de carbone comme étant le matériau de construction ultime. Ces minuscules cylindres de molécules de carbone imbriquées ont fait leur apparition un peu partout, des vélos de course aux appareils biomédicaux. Et de nombreux scientifiques ont suggéré d'utiliser ce matériau pour transformer le rêve en un ascenseur spatial de la fiction en réalité. Mais une nouvelle étude jette un autre problème dans le concept, montrant que la disposition des atomes dans les minuscules structures de carbone pourrait entraîner l’effondrement de tout le système, rapporte George Dvorsky pour Gizmodo .
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Un ascenseur spatial fonctionne exactement comme son nom l'indique, en soulevant une voiture ou une enceinte de la surface de la Terre vers l'espace. La technologie pourrait révolutionner les voyages dans l’espace en la rendant plus facile et moins chère que le lancement d’un vaisseau spatial à bord d’énormes moteurs de fusée.
L'idée a été introduite dans la culture populaire par Sir Arthur C. Clarke dans son roman de science-fiction de 1979, The Fountains of Paradise, Michelle Z. Donahue, rapporté pour Smithsonian.com. Les scientifiques ont ensuite sauté sur le concept et se sont dirigés vers la structure imposante pendant des décennies.
Construire un ascenseur spatial n'est pas une mince affaire. L'idée de base est que l'ascenseur spatial serait ancré à une position sur la Terre, s'étendant jusqu'à un terminal dans l'espace qui se synchronise avec l'orbite et la rotation de la Terre. Mais comme le câble doit s'étirer sur des dizaines de milliers de kilomètres, le matériau doit être à la fois solide et léger pour fonctionner.
Une nouvelle étude a toutefois révélé que les nanotubes de carbone ne constituaient pas la solution idéale. Alors qu’un nanotube de carbone parfaitement construit, d’une longueur approximative de la largeur d’un fil, pourrait être suffisamment solide pour soulever une voiture, le fait de remplacer un atome par un autre réduit de moitié sa résistance à la traction.
«Seuls [les nanotubes de carbone] de qualité extrême sont capables de conserver leur force idéale», déclare Feng Ding, chercheur à l'Université polytechnique de Hong Kong et auteur principal de l'étude, à Jacob Aron pour New Scientist . "La plupart des [nanotubes de carbone] produits en série sont très défectueux, et des [nanotubes de carbone] de haute qualité sont difficiles à produire en grande quantité."
Ding et ses collègues ont procédé à des simulations informatiques pour vérifier comment la structure de grille hexagonale de la plupart des nanotubes de carbone résisterait si elle était modifiée. Ils ont découvert qu'un atome mal aligné provoque une faiblesse qui pourrait essentiellement "décompresser" le tube entier, comme si vous tiriez un fil lâche sur un pull, rapporte Aron.
La fabrication de nanotubes en est encore à ses balbutiements, rendant inévitables quelques mauvais tubes. Mais cette dernière étude montre que ces quelques maillons faibles pourraient potentiellement paralyser des structures plus grandes. Même les partisans les plus optimistes des ascenseurs spatiaux savent depuis longtemps qu'il est très difficile d'en faire une réalité. Mais cette étude suggère que les scientifiques ont encore plus de barrières pour ériger cette structure massive, écrit Dvorsky.
«À moins que de grandes avancées en matière de synthèse de [nanotubes de carbone] ne puissent être réalisées, utiliser des [nanotubes de carbone] pour construire un ascenseur spatial serait extrêmement difficile», explique Ding à Aron.
