Le dirigeable orbital, ou «dirigeable spatial», est un moyen proposé de déplacer la cargaison du sol vers l’orbite terrestre basse sans utiliser de fusées conventionnelles. La conception d’un dirigeable orbital se compose de trois étapes, conçues pour déplacer des charges utiles de la Terre vers l’espace en environ une semaine. Bien que plusieurs organisations travaillent à la création d’un tel navire, le concept est le plus connu dans le cadre d’un programme appelé Airship to Orbit (ATO), envisagé par JP Aerospace, une organisation bénévole basée en Californie qui se considère comme un concurrent privé de la NASA. Malgré l’enthousiasme de JP Aerospace à propos de leur conception proposée, un certain nombre d’experts effectuant des analyses indépendantes ont fait valoir que certains détails sont physiquement impraticables.
Le premier étage d’ATO est un dirigeable conventionnel rempli d’hélium. En forme de V dans le but d’être aérodynamique, il est étiqueté Ascender. Le dirigeable orbital monte à environ 25 km, puis accoste à la deuxième étape, une plate-forme permanente avec équipage appelée Dark Sky Station (DSS).
Comme l’Ascender, la Dark Sky Station est une structure gonflée sans coque rigide. La première étape est empêchée de monter au-delà de 25 km car tout dirigeable orbital capable de survivre aux vents atmosphériques serait malheureusement trop lourd pour effectuer le voyage dans l’espace. Plusieurs prototypes de l’Ascender et de la Dark Sky Station ont déjà été créés.
La troisième étape de l’ATO est l’orbital Ascender, un vaisseau aérien / spatial de 6,000 1.8 pieds (93 km) de long conçu pour faire le voyage du DSS à 150 miles (25 km), ou orbite terrestre basse. Bien que l’hélium soit toujours plus léger que l’air à 40 km, cet effet diminue et finit par s’arrêter, rendant l’engin plus lourd que son environnement. À 93 km, la densité de l’air n’est que de trois milliardièmes de ce qu’elle est au niveau de la mer.
JP Aerospace a proposé de couvrir cet énorme Ascender dans des panneaux solaires et d’utiliser des moteurs ioniques pour accélérer l’engin à environ 5 miles par seconde (8,000 mètres par seconde), la vitesse requise pour que tout objet atteigne l’orbite. Il a été affirmé que ce processus prendrait environ cinq jours.
Malheureusement, certains calculs simples montrent que les moteurs ioniques couplés à des panneaux solaires ne fourniraient pas une poussée suffisante pour propulser l’enveloppe massive de gaz à la vitesse requise pour la sortie atmosphérique. Peut-être en brûlant de l’hydrogène à bord, en créant une conception de dirigeable qui se plie pendant l’ascension pour devenir plus aérodynamique, ou en transmettant l’énergie sous forme de micro-ondes de la station du ciel sombre à l’ascendeur orbital, ce schéma pourrait devenir pratique. Alternativement, la Dark Sky Station pourrait simplement être utilisée comme plate-forme pour le lancement de fusées chimiques.
De nombreux détails doivent encore être élaborés pour rendre le dirigeable orbital viable. Aucun engin plus léger que l’air n’a encore volé à des vitesses hypersoniques, ce qui conduit de nombreux experts à être sceptiques face aux propositions d’un dirigeable orbital.