L'AVENTURE SPATIALE:
L’année dernière, pas moins de 114 fusées ont été lancées à travers le monde. Avec une moyenne de deux lancements par semaine, on en oublie parfois la prouesse cachée derrière ce nombre. D’où vient cette technologie et comment fonctionnent ces engins hors-norme?
Les "flèches de feu" chinoises
Dans l’histoire, la toute première utilisation documentée de fusées remonte au 13ème siècle, lorsque les chinois repoussent l’armée mongole à l’aide de flèches de feu lors d’une bataille qui s’est déroulée en l’an 1232. Fabriquées à base de poudre noire (un mélange explosif à base de charbon, de salpêtre et de soufre), l’ancêtre des feux d’artifice sème alors la panique dans les troupes adverses en effrayant les chevaux. Au fil des guerres, l’utilisation des fusées se répand ensuite rapidement à travers le monde.
La fusée V2: un sinistre ancêtre
Sept siècles plus tard, ce sont encore les militaires qui feront avancer leur développement technologique. D’abord théorisé par le russe Constantin Tsiolkovski (aujourd’hui considéré comme le père de la cosmonautique moderne), le moteur-fusée permet notamment à l’allemagne nazie de concevoir le missile V2. Développé une quinzaine d’années seulement après les travaux du pionnier Robert Goddard, l’engin sinistrement connu est souvent considéré comme la première véritable fusée opérationnelle.
Le principe d'action-réaction
Depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale, les fusées modernes ont beaucoup évolué, tant par leur taille que par leur complexité et leur puissance. Pourtant, elles utilisent toujours le principe d’action réaction pour décoller: selon la troisième loi de Newton énoncée en 1687, les actions de deux corps l’un sur l’autre sont toujours égales et de sens contraires. Ainsi, tel un ballon de baudruche qu’on laisse se dégonfler, les fusées génèrent une poussée de sens opposé aux gaz qu’elles expulsent par les tuyères de leurs moteurs.
Qu'est-ce qu'un ergol?
Pour produire ces gaz, le système de propulsion des fusées brûle deux réactifs aussi appelés ergols: un carburant (réducteur) et un comburant (oxydant). En astronautique, le mot propergol désigne quant à lui le mélange de ces deux réactifs utilisés pour la combustion. A titre d’exemple, les boosters latéraux du SLS utilisent un propergol solide (un mélange de poudres chimiques compactées), tandis que son étage principal utilise des ergols liquides (de l’oxygène et de l’hydrogène).
Pourquoi utilise-t-on des ergols liquides?
Afin d’occuper un minimum d’espace dans les réservoirs, les ergols sont stockés à des températures extrêmement basses pour rester à l’état liquide. Contrairement aux boosters à poudre, la combustion du propergol liquide permet d’ajuster le flux de carburant injecté dans la chambre de combustion pour réguler la puissance de la fusée. Par ailleurs, les ergols liquides permettent le rallumage des moteurs, une technologie essentielle pour assurer le retour sur Terre des étages réutilisables comme ceux de la Falcon 9 ou du Starship.
Les secrets de la satellisation
Pour placer un satellite en orbite terrestre, les fusées sont en effet construites en plusieurs étages. Cette structure permet de progressivement se débarrasser de tout poids mort qui ralentirait sa propulsion. Pour cette raison, à chaque fois qu’un réservoir est vide, il est largué afin d’alléger la fusée. Grâce à ce procédé, le second étage d’une fusée peut plus facilement atteindre la vitesse nécessaire pour mettre sa charge utile en orbite: la fameuse vitesse de satellisation.
Pour qu’un objet reste en orbite basse autour de la Terre, il doit en effet atteindre une vitesse minimale de 8 km/s, soit huit fois la vitesse d’une balle de fusil! Pour en savoir plus sur ce sujet, le Journal De l’Espace vous invite à voir (ou revoir) la vidéo consacrée à l’histoire des satellites!
Pierre-Henri Le Besnerais
