Crochet orbital

Long de 200 km, tel que proposé par E. Sarmont en 1990

Un crochet non rotatif est un câble vertical tendu par gradient de gravité. L’extrémité inférieure du câble "touche" le haut de l'atmosphère (côté Terre). C'est cette apparence qui a conduit à l'adoption de la dénomination anglaise skyhook dans la mesure où il a l'air d'un crochet suspendu au ciel.

Si la vitesse orbitale et la vitesse de rotation du câble sont synchrones, le crochet au bout du câble suit une courbe cycloïde. Au point le plus bas il est momentanément immobile par rapport au sol, il peut alors accrocher une charge utile et la balancer littéralement sur orbite.

En faisant tourner le câble autour de son centre de gravité dans une direction opposée à son mouvement orbital, la vitesse du crochet vis-à-vis du sol peut être réduite. Cela diminue la difficulté de rencontre avec la charge utile et permet l'utilisation de moyens sub-orbitaux moins puissants.

La rotation du câble peut être choisie pour correspondre exactement à sa vitesse orbitale d'environ 8km/s. Dans cette configuration, le crochet décrit une trajectoire cardioïde. Du point de vue de la terre, le crochet semble descendre presque à la verticale, s’immobilise un instant, puis monter à nouveau. Cette configuration minimise la traînée aérodynamique permettant au crochet de descendre à plus basse altitude[16] - [17]. Toutefois, selon l'étude HASTOL, un crochet de ce genre en orbite autour de la Terre nécessiterait un très grand contrepoids, de l'ordre de 1000 à 2000 fois la masse de la charge utile. De plus le câble devrait être mécaniquement remonté après la capture pour conserver sa synchronisation.

La Phase I de l'Avion Hypersonique de lancement par crochet orbitaux (HASTOL en anglais), publiée en 2000, a proposé un câble de 600 km de long, sur une orbite équatoriale à 610-700 km d'altitude. La vitesse du crochet est de 3,5 km/s. Le rendez-vous avec cette structure s'effectue à 3,6 km/s (Mach 10) à une altitude de 100 km. Le câble serait fabriqué de matériaux disponibles dans le commerce: Principalement du Spectra 2000 (une sorte de polyéthylène de masse molaire très élevée). Les derniers 20km du câble serait fait de Zylon PBO (résistant à la chaleur). Avec une charge utile nominale de 14 tonnes, le câble pèserait 1 300 tonnes, soit 90 fois la masse de la charge utile. Les auteurs ont déclaré:

Le principal message que nous voulons laisser au lecteur est: "Nous n'avons pas besoin de la magie de matériaux comme les nanotubes Buckminster-Fuller-carbone pour réaliser le crochet orbital pour un système de type HASTOL. Les matériaux existants feront l'affaire.

La deuxième phase de l'étude HASTOL, publiée en 2001, a proposé d'augmenter la vitesse au point d'intersection à Mach 15 voire 17. L'augmentation de l'altitude d'interception à 150 km est aussi proposé. Cela permettrait de réduire la masse du système par un facteur de trois. L'augmentation de la vitesse serait obtenu en utilisant un étage de fusée réutilisable au lieu d'utiliser simplement des avions. En particulier, il était à craindre que les polymères du câble soient rapidement érodés par l'oxygène atomique; ce point engendre un niveau de maturité technologique de 2[18].