Jusqu’à quelle hauteur peut-on construire

Tu prends ton petit-déjeuner chez toi et tu salues les passagers d’un avion qui passe devant ta fenêtre. Tu vis au 739e étage de X-Seed 4000. C’est une ville entière contenue dans un immense gratte-ciel. Cela semble surréaliste aujourd’hui, mais ça pourrait un jour devenir une réalité. Voyons ce dont on aurait besoin pour que ça se produise. Mais d’abord, parcourons la liste des constructions qui ont été un jour les plus hautes du monde.

La Grande Pyramide de Gizeh, qui mesurait à l’origine 146 mètres, est restée pendant plus de 3 800 ans la plus haute structure jamais construite par les humains. La cathédrale de Lincoln n’a ravi ce titre à la Grande Pyramide qu’en 1311, avec une différence de seulement 30 cm.

Ensuite, le Washington Monument est devenu le nouveau champion. Puis, comme on commençait à utiliser de plus en plus l’acier, la Tour Eiffel est devenue la construction la plus haute du monde. Puis ça a été le tour de l’Empire State Building. Il n’a pas gardé le titre longtemps, car de plus en plus de gratte-ciel ont été construits dans le monde. Avançons rapidement jusqu’à l’actuel détenteur du record, le Burj Khalifa. Il compte 163 étages, il est deux fois plus haut que l’Empire State Building et environ 3 fois plus haut que la Tour Eiffel.

Par temps clair, on peut le voir à une distance de 100 km. Il faut une minute entière dans un ascenseur à grande vitesse pour passer du rez-de-chaussée au niveau 124, où se trouve l’une des plateformes d’observation. Il a fallu 6 ans pour terminer cette merveille architecturale, qui est devenue l’un des symboles de Dubaï. Son emplacement le rend encore plus admirable : si tu as déjà essayé de construire quelque chose dans le sable, tu sais à quel point il est difficile de rendre la construction stable.

Les ingénieurs ont dû percer 192 trous sous les fondations en béton de 110 000 tonnes de cette construction massive. Ils ont également apporté des millions de tonnes de sable d’Australie. Oui, alors même qu’on est dans un désert, du sable supplémentaire a été apporté car lors des tempêtes de poussière, le sable local devient fraible, presque comme de la neige. Le sable australien se tient mieux et se transforme en une base parfaite pour la construction.

Grâce à la friction entre le béton et le sol, les piles ne bougent pas du tout et la fondation reste stable. Le même architecte a conçu un autre bâtiment qui est censé devenir le nouveau détenteur du record. La Jeddah Tower en Arabie Saoudite est censée mesurer presque 183 mètres de plus que le Burj Khalifa. Une fois terminée, la construction faite de 80 000 tonnes d’acier accueillera l’observatoire le plus haut du monde.

La Tour Jeddah aura 59 ascenseurs, dont certains seront à deux étages. Le tiers inférieur du gratte-ciel sera composé d’espaces de bureaux, les niveaux suivants accueilleront un hôtel de luxe, et les 167 étages restants seront réservés aux appartements. La silhouette rétrécie du bâtiment est censée l’aider à résister aux vents et à la gravité. La base sera certainement extra large pour rendre l’ensemble de la construction stable.

Seul un tiers du bâtiment a été terminé jusqu’à présent, et la construction a été interrompue pour une période indéterminée. Les raisons de cette décision n’ont rien à voir avec la géologie ou le climat. Les humains ont appris à faire face à toutes sortes de sols et de conditions. Par exemple, si on voulait construire un futur gratte-ciel dans une zone sismique active, on devrait le rendre flexible.

Les piles peuvent supporter le poids du bâtiment, mais le socle en béton devra reposer sur d’énormes ressorts. Lors d’un tremblement de terre, le sol va trembler et bouger d’un côté à l’autre. Mais les ressorts amortiront et compenseront le mouvement, de sorte que le bâtiment restera en place. Le vent est un autre problème pour les gratte-ciel. Plus le bâtiment est haut, plus les vents l’affectent. C’est pourquoi la plupart des gratte-ciel sont construits pour pouvoir se balancer dans le vent, ou bien ils ont des trous pour permettre au vent de passer à travers au lieu de venir s’écraser contre la surface du bâtiment.

Donc, en théorie, si on a les bons matériaux et suffisamment d’argent, on peut aller aussi haut qu’on le souhaite. Il suffit d’agrandir la base pour rendre la construction stable. Comme notre planète est de forme sphérique, il faudra s’arrêter à un moment donné, mais même une base de cette taille serait suffisante pour supporter un gratte-ciel plus haut que le Mont Everest lui-même !

Le X-Seed 4000 devrait s’arrêterait à mi-chemin de cette course, à 45% de l’altitude du plus haut sommet du monde. Le Mont Fuji a été la source d’inspiration de ce projet qui pourrait être construit dans le port de Tokyo. Il s’agira d’une ville autonome dans un seul bâtiment, principalement alimentée par l’énergie solaire. Cette ville pourra accueillir jusqu’à un million de personnes ! Et elles n’auront peut-être même pas à quitter leur immense maison car il y aura aussi des bureaux à l’intérieur. Les ingénieurs devront résoudre plusieurs problèmes pour rendre le projet possible. Comme le bâtiment comptera 800 étages, il y aura une énorme différence de pression d’air entre les niveaux supérieurs et inférieurs ; ils devront trouver un moyen de l’équilibrer pour que les résidents se sentent bien.

Ensuite, imagine le nombre de câbles électriques qu’il faudra pour permettre le fonctionnement de tous les gadgets et mécanismes. Ils prévoient de les remplacer par des générateurs d’énergie renouvelable. La base du bâtiment devra avoir un diamètre d’environ 6 km pour supporter son énorme poids. C’est la même surface que la base d’une grosse montagne. L’ouverture au sommet laissera passer un peu d’air et de lumière naturelle à l’intérieur et allégera la charge sur les fondations. X-Seed 4000 détient actuellement le titre du plus grand bâtiment qui ait jamais été entièrement conçu, mais il ne figure pas sur la liste des bâtiments qui seront achevés dans un avenir proche. Les ingénieurs n’excluent pas qu’avec de nouveaux matériaux et des innovations en matière de conception, ce soit techniquement possible, mais cela coûterait beaucoup d’argent.

Un autre projet ambitieux qui n’est pour l’instant qu’à l’état de concept est un gratte-ciel de 20 km de haut. Ce qui correspond à 24 Burj Khalifa superposés. L’auteur de science-fiction Neal Stephenson, qui a développé le projet, a suggéré d’utiliser ce gratte-ciel comme rampe de décollage pour les fusées.

L’auteur a étudié la physique avant de se lancer dans la science-fiction, de sorte que le projet pourrait être réaliste avec un acier de haute qualité approprié. Stephenson a affirmé que ce serait le moyen le moins cher de lancer des fusées dans l’espace. Mais les ingénieurs devraient se pencher sur la question des vents, qui deviennent assez intenses à une telle altitude.

En parlant de voyage dans l’espace, nous n’aurons peut-être même plus besoin de fusées pour y aller dans un avenir pas si lointain. Un ascenseur spatial pourrait nous emmener jusqu’à une altitude de 35 000 km. L’idée a d’ailleurs près de 150 ans, et la NASA et les chercheurs de différents pays sont d’accord pour dire que nous sommes maintenant assez proches de sa réalisation. Certaines entreprises affirment pouvoir en construire un d’ici 2045.

La première grande étape vers cet objectif est de tester comment un ascenseur se comporterait dans l’espace. Il s’agira d’une expérience unique, et un mini ascenseur utilisé à cette occasion sera un prototype du futur grand projet. Les scientifiques essaient de trouver le bon matériau pour remplacer le câble ordinaire. Il devrait s’étendre sur des dizaines de milliers de kilomètres et serait trop lourd pour la future construction. Il semblerait qu’un matériau ultra résistant, le graphène, pourrait faire l’affaire.

Tester et construire l’ascenseur adapté à l’espace, ainsi qu’un câble suffisamment solide pour le retenir, n’est qu’un aspect du projet. Un autre problème est celui des débris spatiaux — ces morceaux de fusées et de vaisseaux spatiaux en orbite autour de la Terre qui pourraient endommager la construction s’ils tombent dessus. Mais comme de nombreux esprits brillants travaillent à résoudre ce problème, nous pouvons être optimistes et attendre le premier lancement dans quelques années. Cela ouvrira une toute nouvelle ère de l’exploration spatiale, car pour aller là-haut, il suffira désormais d’appuyer sur un simple bouton.