Une vidéo nous montre à quoi ressembleraient les lancements de fusées si ces dernières avaient des coques transparentes. De quoi mieux appréhender les quantités de carburant brûlées, ainsi que les étapes de séparation des différents étages à mesure de leur ascension.
Depuis le début de l’ère spatiale, les humains utilisent des fusées conventionnelles – à propulsion chimique – pour échapper à l’attraction gravitationnelle de la Terre, avant de finalement pénétrer dans l’espace.
Pour ce faire, les ingénieurs s’appuient sur la troisième loi de Newton : si un objet A exerce une force sur un objet B, alors l’objet B exerce une force de même valeur et de sens opposé sur l’objet A. Par exemple, si vous poussez fort un mur immobile et que vous êtes sur des patins à glace, vous serez projeté en arrière avec la même force utilisée vers l’avant.
Ainsi, pour pouvoir se soulever, une fusée doit libérer du gaz émanant de combustibles brûlés vers l’arrière, autorisant alors une poussée vers le haut.
Dans les cas classiques, les moteurs comportent deux éléments essentiels : la chambre de combustion et la tuyère. Les ergols sont dans un premier temps brûlés dans la chambre de combustion à des températures de plusieurs milliers de degrés. La matière produite s’échappe ensuite de la chambre de combustion par un orifice relativement étroit occupé par une tuyère de Laval, qui permet d’accroître considérablement la vitesse des gaz expulsés.
L’énergie thermique de la combustion se transforme alors en énergie cinétique. C’est cette expulsion des gaz à grande vitesse (entre 2000 et 4 500 m/s selon les ergols) qui génère la poussée sur la fusée en sens opposé.
Une vidéo fascinante
Difficile néanmoins de se représenter l’envol d’une fusée. Tout que ce que nous sommes en mesure d’apprécier, avec nos yeux non avertis, ce sont ces fusées qui grimpent vers le ciel. Pour nous aider à y voir un peu plus clair, le Youtuber Hazegrayart a partagé une vidéo nous montrant à quoi ressembleraient ces lancements si les coques des fusées étaient transparentes.
L’animation nous montre les réservoirs qui se vident à mesure que le carburant choisi est brûlé. Le rouge correspond à du kérosène RP-1, une forme raffinée de kérosène. La couleur orange représente ici l’hydrogène liquide (LH 2), un carburant notamment utilisé par de nombreuses fusées de la NASA. Enfin, le bleu correspond à de l’oxygène liquide (LOx)
La vidéo ci-dessous compare les lancements de quatre fusées :
– La Saturne V, le lanceur à trois étages utilisé par la NASA de 1967 à 1973, notamment durant le programme Apollo. Notez que cette fusée reste à ce jour la plus puissante jamais déployée.
– La navette spatiale américaine, utilisée par la NASA entre 1981 et 2011. Ce vaisseau, composé d’un orbiteur, d’un réservoir externe et de deux propulseurs d’appoint, a permis le déploiement de nombreux satellites en orbite. Il a également aidé à la construction de la Station spatiale internationale (ISS).
– Le Falcon Heavy, le lanceur lourd développé par SpaceX. Cette fusée à la capacité de placer une charge utile de 63,8 tonnes en orbite basse. Le lanceur est également conçu de manière à permettre la récupération du premier étage et des deux propulseurs d’appoint. Pour rappel, son vol inaugural a eu lieu le 6 février 2018 depuis le pas de tir 39A du centre spatial Kennedy.
– Le Space Launch System (ou SLS), le lanceur spatial super-lourd de la NASA, dont le premier vol est planifié pour 2021. La fusée doit réaliser des vols habités vers la Lune et, à terme, permettre des missions lointaines, notamment vers Mars (horizon 2030).
