Sur tous les toits du monde

Pourrons-nous un jour... habiter dans des structures de la taille d'une ville ? Les villes de science-fiction sont souvent représentées comme des bâtiments englobants et personnels, mais dans quelle mesure serait-il possible de construire une ville immense à l'intérieur d'un bâtiment ? Les zones métropolitaines fermées sont devenues un raccourci narratif pour les établissements futuristes de la science-fiction. Il peut s'agir d'habitats fermés, intégrant toutes les infrastructures importantes, notamment la production d'énergie, la production de repas, la gestion des déchets et l'eau. L'idée d'une arcologie - une expression portmanteau mêlant structures et écologie - a été recommandée par l'architecte Paolo Soleri en 1969, alors qu'il cherchait à mêler construction et concepts environnementaux. Un an plus tard, Soleri a commencé à se concentrer sur Arcosanti, une ville expérimentale aux États-Unis, qui a montré ses concepts.

Les concepts de Soleri ont influencé la science-fiction en donnant à voir des zones métropolitaines innovantes : des environnements monolithiques où la population vit et fonctionne sans avoir à quitter le bâtiment. Au cinéma, on trouve notamment les structures massives à forte croissance dans Dredd (selon la personnalité de la bande dessinée Assess Dredd) et Skyscraper, même si peu de détails sont offerts sur leur fonctionnement. La science-fiction, quant à elle, a pu influencer certaines variantes du monde réel. La ligne de pêche proposée par l'Arabie saoudite est présentée comme une gigantesque ville sage qui pourrait abriter neuf millions de personnes au sein d'un seul développement de 200 m de large (660 pieds), s'étendant sur 170 km (105 kilomètres) et 500 m (1 650 pieds) de haut. La ligne de pêche sera alimentée par l'énergie solaire et les éoliennes, mais ne sera pas entièrement autosuffisante, car les citoyens auront toujours besoin de repas et d'autres fournitures, qui devront provenir de ressources extérieures.

Certains bâtiments similaires aux arcologies existent déjà réellement. Par exemple, les bases de recherche en Antarctique sont des quartiers assez autosuffisants, principalement en raison de leur éloignement. Les protections écologiques environnantes impliquent également qu'ils doivent être autonomes. La station McMurdo fournit des biens immobiliers à environ 3 000 experts et employés de soutien. Cependant, la station exige toujours d'importantes quantités de nourriture et d'énergie chaque année. Les avions, les sous-marins nucléaires et les plateformes pétrolières sont d'autres structures qui peuvent être aussi personnelles et autonomes que possible. Celles-ci disposent de toutes les zones de vie et de fonction nécessaires à l'équipe, même si elles sont utilisées à court terme. Un avion doit être ravitaillé toutes les quelques semaines, tandis qu'un sous-marin nucléaire peut rester sous l'eau pendant environ quatre semaines. Néanmoins, ni l'un ni l'autre ne sont des endroits particulièrement agréables à vivre. Les sous-marins, en particulier, sont bondés et malodorants, les dortoirs peuvent être partagés et il est recommandé à l'équipe de prendre des suppléments de vitamine D en raison du manque de lumière du jour.

Mais faut-il vraiment développer une arcologie ? Les dimensions de ce type de structure nécessiteraient d'énormes fondations pour en supporter le poids. "Vous êtes en mesure de développer presque tout ce qui est en cause", déclare Monika Anszperger, professionnelle de l'architecture de BSP Talking to. "Les charges seront massives, mais il n'y a rien d'irréalisable. Il sera juste plus coûteux de construire les fondations pour cela." L'obstacle le plus important causé par la hauteur d'un bâtiment est l'effet du vent soufflant. La charge due au vent soufflant est une préoccupation mineure pour toute maison ordinaire, mais les tours colossales, comme la Burj Khalifa à Dubaï, doivent tenir compte du flux de vent soufflant ainsi que des tourbillons qui en résultent. Un tourbillon est l'impact causé par le vent soufflant qui frappe la surface du développement, créant un endroit de pression réduite sur la partie opposée, puis tourbillonnant autour pour le remplir. C'est cette action tourbillonnaire qui provoque le balancement des grandes structures en cas de vents violents.

Les effets du balancement peuvent aller de l'ondulation des boissons à l'effondrement de la structure. Le pont de Tacoma Narrows, dans l'État de Washington, s'est effondré en 1940 à cause d'un vent fort qui a induit de plus en plus d'oscillations à haute fréquence (mouvements rapides) autour du pont, au point que celui-ci s'est mis en pièces. Les résultats des tourbillons peuvent être atténués par l'utilisation d'un amortisseur de masse accordé (un dispositif permettant de réduire les vibrations) pour réduire le mouvement, en plus de créer la structure pour perturber le flux de vent soufflant. "L'une des façons de minimiser les tourbillons est de modifier la forme du bâtiment à mesure qu'il s'élève", explique Adrian Smith, l'architecte de nombreuses grandes structures, dont Burj Khalifa. "Si vous ne modifiez pas la forme du bâtiment, ce tourbillon a l'occasion de se développer seul et de créer des sursauts de mouvement. Ils se synchronisent en utilisant le cadre du bâtiment et provoquent une chute progressive." Par conséquent, plutôt que de développer une arcologie comme un cadre de murs de cisaillement, comme présenté dans Dredd, il est plus probable qu'il pourrait être construit pour perturber le flux de vent, comme en utilisant une construction en escalier, comme les anciennes structures méso-américaines.

Un autre obstacle important est l'ère de l'énergie. Les technologies d'énergie renouvelable, comme les panneaux solaires et les éoliennes, pourraient être facilement installées à l'extérieur d'une arcologie, mais il est peu probable qu'elles fournissent à elles seules une solution énergétique complète. Parce qu'elles ne seraient efficaces qu'à des moments précis, des techniques d'énergie de secours et de stockage d'énergie seront nécessaires en cas de pénurie. Les réacteurs nucléaires constituent réellement une solution possible de production d'énergie renouvelable. Les petits réacteurs modulaires (SMR), des variantes miniaturisées fabriquées en usine de réacteurs nucléaires avancés, sont des sources d'énergie légères et efficaces. Les SMR présentent certains avantages par rapport aux grands réacteurs, construction entrepôts en termes de sécurité accrue et de prévention de la prolifération des composants nucléaires. Néanmoins, comme pour tous les réacteurs à fission, la manipulation et l'espace de stockage des déchets nucléaires constituent un véritable défi. En outre, les réacteurs à fusion seront plus sûrs et fourniront des formes d'énergie plus propres, mais les conceptions actuelles ne sont ni compactes (l'un d'entre eux, Iter, devrait peser 23 000 kg) ni viables financièrement, car ils n'ont jamais produit beaucoup plus d'énergie qu'ils n'en utilisent.

Il faut également tenir compte de la production de repas. L'agriculture traditionnelle serait irréaliste dans un bâtiment. On pourrait utiliser des fermes hydroponiques droites, qui peuvent offrir une forme d'atmosphère entièrement naturelle en essayant de la recycler. Néanmoins, l'éclairage nécessaire augmenterait la demande d'énergie et les restrictions d'espace pourraient rendre difficile la production de repas en quantité suffisante.