Brevet FR3140066A1 — publié le 20240329

Plateforme mésosphérique, composée d’une nappe de ballons porteurs soutenant un planneur receveur de la charge utile, fusée d’interception ou miroir astronomique. L’ensemble est relié au sol par un système de câble isolant et de fils de garde. PLATEFORME MESOSPHERIQUE SENTINELLE Une plate-forme disposée à une altitude mésosphérique, 50 km par exemple, de manière fixe par rapport au sol, présenterait un double intérêt : Pour la lutte antimissile et pour l'astronomie, avec la possibilité pour cette dernière d'installer un télescope muni d’un miroir de plusieurs dizaines de mètres de diamètre et affranchi du problème de la densité de l'atmosphère et de ses perturbations. Pour la défense contre des missiles s'approchant à des vitesses hypersoniques, il existe deux possibilités : un tir laser ou des fusées d'interception. A 50 Km d’altitude la portée des rayons laser bénéficierait d'une atmosphère très peu dense et ils pourraient être efficaces à une distance de 1000 km. Sur une plate-forme pouvant porter plusieurs dizaines de tonnes, il serait possible d'installer un certain nombre de lasers possédant chacun la puissance maximale qu’offre la technologie actuelle et pointés avec une très grande précision sur le même point d’un objectif, éclairé au besoin par un laser lumineux de guidage, ceci en attendant la mise au point d'un laser de très grande puissance, mégajoule, par exemple. L'autre possibilité de défense réside dans la disposition de rampes de lancement d'un certain nombre de fusées d'interception. Le fait pour ces fusées de décoller d’une plate-forme à 50 Km d’altitude, permet de gagner un temps capital en présence de missiles ennemis hypersoniques et ensuite d'économiser le carburant nécessaire à la montée en altitude (50 Km dans l’exemple cité) et à vaincre la résistance de l'air dans les basses couches de l’atmosphère. Le poids d’une fusée antimissile peut-être ainsi considérablement réduit. On peut alors estimer à 3 ou 4 tonnes la masse d’une telle fusée navigante aux environs de Mach 4, le temps de vol pour l’interception étant en général inférieur à 5 minutes. Pour intercepter un missile s'approchant à Mach 10, par exemple, il n'est pas nécessaire d’aller aussi vite que lui. La progression de l'intercepteur se fait à relèvement constant sur l'objectif. Un calcul assez simple montre que plus l'angle entre, le cap de l'intercepteur et la direction du relèvement, est faible, moins la vitesse nécessaire pour l'intercepteur est grande, ce qui est fortement facilité par un départ en très haute altitude, 50 km dans l’exemple présent. Néanmoins, il ne faut pas attendre que le missile ennemi ait largué ses ogives multiples ; la vitesse de Mach 4 semble donc un bon compromis. Compte tenu de la rotondité de la terre, un missile ennemi peut être détecté, lorsqu’il dépasse les 50 Km d’altitude, à une distance d'environ 1000 km, par un radar lui-même placé sur une plate-forme disposée elle-même à 50 km d'altitude. Si donc l’intercepteur vole à Mach 4 et le missile ennemi à Mach 10, la vitesse de rapprochement est d'environ 3600 m/s (à 50 Km d’altitude la vitesse du son est de 257 m/s). L'interception aura lieu en moins de cinq minutes. Si les moyens de navigation (éclairage laser de la cible, par exemple) autorisent une précision permettant à l'intercepteur à passer à moins de 100 m de l'engin ennemi, la charge explosive de l'intercepteur devra être suffisamment puissante pour être efficace dans un rayon de 100 m. La charge explosive de l'intercepteur pourrait avantageusement être une charge nucléaire miniaturisée (comme celles dites de champ de bataille, qu’il est possible de placer dans un obus d'artillerie). Il est à noter que les deux engins, s’il n’y a pas collision, ne resteront à moins de 100 m de distance, que pendant moins de 6/100 de seconde. Il n’existe actuellement aucune technologie de plate-forme fixe pouvant porter plusieurs dizaines de tonnes à des altitudes telles que 50 km. La présente invention décrit comment réaliser une telle plate-forme. Le système selon l’invention est composé de deux éléments : Un premier engin, porteur principal, utilisant la poussée d'Archimède sur des volumes d'hydrogène ou d’hélium, tel qu'un ballon ou un ensemble de ballons, gonflés préférentiellement à l'hélium, est retenu par un câble ou un ensemble de câbles fixés au sol. Ce ou ces câbles doivent être faits en matériau isolant, tel que nylon ou tresse de verre armé ou encore kevlar, sans que cela soit limitatif, à fin qu'ils ne puissent pas constituer un chemin pour la foudre. Préférentiellement, selon l'invention, ce premier engin porteur principal est constitué d'une nappe de plusieurs ballons formant un ensemble structuré, étant enveloppé par un filet, pour présenter une surface portante globalement horizontale, de telle sorte que, lorsqu'elle est soumise au vent, une certaine portance apparaisse fournissant à l'ensemble de la nappe de ballons une finesse(portance/traînée) d'environ 4 ou 5, valeur non limitative, ce qui permet aux câbles de retenue de ne pas s'incliner sous l'effet du vent d'un angle de plus de 20° par exemple, sans que cela soit limitatif. De plus, selon l’invention, un ou plusieurs appendices caudaux, rigides ou souples, permettent de limiter les oscillations intempestives, à la manière des queues de cerfs- volants. Il règne en effet, en très haute altitude, des vents, dits « jet Stream » pouvant atteindre plusieurs centaines de Km/h. Un second engin, qui est la plate-forme proprement dite, est porteur de la charge utile, miroir astronomique ou systèmes antimissiles. Elle offre une certaine traînée due au vent, aussi, selon l'invention, est-elle munie d'ailes et d’empennages, constituant ainsi un véritable planeur, qui possède alors une finesse comprise entre 5 et 10, sans que cela soit limitatif, contribuant ainsi à également maîtriser l’angle du ou des câbles de retenue quand le vent se fait sentir, le cas le plus défavorable étant le miroir astronomique, qui présente une grande prise au vent. Ce planeur, constituant donc la plate-forme objet de l'invention, est porté, grâce à un ensemble de suspentes, par le premier système, porteur principal, formé par la nappe de ballons et c’est de fait ce planeur qui est relié au sol par le ou l’ensemble de câbles cité plus haut, en nylon, verre armé, kevlar etc. Un exemple numérique, non limitatif, permettra de conforter le raisonnement théorique : A 50 Km d’altitude la masse spécifique est de 0,0022 pour l’air et de 0,00029 pour l’Hélium dont les ballons sont gonflés. En prenant en exemple un volume total des ballons de 45x 10 6 m 3 , la poussée d’Archimède résultante est d’environ 85 tonnes (830000Newton). Il faut déduire de cette force le poids des enveloppes constitutives des ballons, des filets, des appendices caudaux, de suspentes, etc. La force portante résiduelle est alors d’environ 70tonnes(690000N). Selon l’invention, le planeur sera réalisé en matériaux ultra légers. Ses ailes, sans que cela soit limitatif, pourront être constituées de boudins sous pression d’hélium, les mettant en traction, assistées par des haubans provenant d’un mât inférieur, lui-même, préférentiellement, selon l’invention, étayé par des contrevents s’appuyant sur la partie rigide du planeur. De plus, ce planeur peut recevoir, éventuellement, dans sa structure, des ballons lui permettant de flotter en l’air dans les basses couches de l’atmosphère. Le poids estimé de ce planeur est d’environ 30 tonnes. Reste donc 40 t de charge utile. L’énergie électrique nécessaire au fonctionnement de tous les auxiliaires est fournie par des batteries rechargées par des panneaux solaires. En cas de vent très fort, le câble ou les câbles de retenue, fixés au sol, peuvent être soumis à des efforts pouvant atteindre plusieurs centaines de milliers de Newton, ce qui induit pour eux une masse importante dont le poids devrait être supporté, quand il n'y a plus de vent, par la nappe de ballons, porteur principal, rendant le système non viable en l’absence de dispositions correctrices. Selon l’invention, alors, le câble ou l’ensemble des câbles de retenue sont soutenus, à intervalles réguliers, tous les kilomètres, par exemple non limitatif, par des engins planant intermédiaires, également aérostatiques, c'est-à-dire assortis de ballons, présentant une finesse appropriée, entre 5 et 10 par exemple, sans que cela soit limitatif. Le système, nappe de ballons, porteur principal et plateforme recevant la charge utile, est ainsi soulagé du poids du ou des câbles de retenue, n’ayant plus qu’a porter la charge supplémentaire formée par le tronçon de câbles compris entre la plateforme recevant la charge utile et le premier engin planeur aérostatique intermédiaire. Bien que le ou les câbles de retenue soient réalisés en matériau isolant, selon l’invention, ils seront accompagnés, maintenus à une certaine distance par des écarteurs isolants, par des fils de garde métalliques, destinés à écouler la foudre. La est une vue de face de l’ensemble du système avec une charge utile faite de fusées d’interception. La est une vue par-dessus d’un exemple (non limitatif) d’un système porteur composé d’un ensemble de ballons avec un ou des appendices caudaux. Chacun de ces ballons pouvant renfermer plusieurs ballons élémentaires afin de minimiser le risque en cas de crevaison. En référence à la , il est montré en (1) la nappe de ballons constituant le porteur principal. Ces ballons sont maintenus et arrangés, par un filet (2), de façon à former un ensemble horizontal, Des suspentes (3) supportent le planeur (4) recevant la charge utile composée de missiles d'interception (5) ou d’un miroir astronomique (6). Des ballons (7), gonflés préférentiellement à l’hélium sont solidaires de ce planeur (4) pour le faire flotter dans les basses couches de l’atmosphère quand il sera nécessaire de le redescendre. L'ensemble des câbles de retenue (8) fixés au sol, est assorti de fils de garde (9) tenus par des écarteurs isolants (10) permettant d’écouler les courants de foudre, préservant ainsi le ou les câbles (8). Cet ensemble des câbles de retenue (8) comporte, à intervalles réguliers, pour supporter son poids, des planeurs aérostatiques (11), intermédiaires. En référence à la , le miroir astronomique (6) repose sur le planeur aérostatique (4) par le système de support et d'orientation (12), permettant la visée et si besoin de le coucher à l'horizontale en cas de vent violent. En référence à la , la nappe de ballons (1) comprenant des ballons élémentaires (12) est munie d'un ou plusieurs appendices caudaux (13), terminés par des plans auxiliaires (14) horizontaux, verticaux ou disposés en V, comme la queue classique d'un avion. Plate-forme comprenant un ensemble de ballons (1) disposés en nappe, gonflés à l'hydrogène ou à l'hélium, comprenant également un planeur (4) porté par les ballons (1) grâce à des suspentes (3), comprenant encore un ou des câbles de retenue (8) fixés au sol, caractérisée par le fait qu'en cas de vent, la nappe de ballons (1) et le planeur (4) présentent une finesse suffisante pour limiter l'inclinaison du ou des câbles (8). 2) plate-forme selon la revendication 1 comprenant des écarteurs isolants (10) maintenant des fils de garde métallique (9), caractérisée par le fait que les courants de foudre empruntent ces fils (9), préservant ainsi l'intégrité du ou des câbles (8). 3) plate-forme selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant à intervalles réguliers des planeurs aérostatiques intermédiaires (11), caractérisée par le fait que le poids des câbles (8) est supporté par ces planeurs intermédiaires (11). 4) plate-forme selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant, attaché à la nappe de ballons (1), un appendice caudal, unique ou multiple (13), terminé à son extrémité libre par un ensemble de plans verticaux, horizontaux ou en V, caractérisée par le fait, qu'en cas de vent, la nappe de ballons (1) est stabilisée.