Pour s'élever, la fusée éjecte des gaz vers l'arrière, ce qui, par réaction, la propulse vers l'avant. Contrairement à une voiture, elle n'a donc besoin d'aucun appui matériel pour avancer. La propulsion est d'autant plus forte que la quantité de gaz produite est importante et que la vitesse d'éjection est élevée.
Les moteurs des fusées produisent beaucoup de gaz très chaud, envoyé à grande vitesse vers l'arrière. La fusée avance alors vers l'avant. Elle décolle et s'élève dans le ciel. Plus légère, plus rapide.
Les principaux propergols utilisés dans les fusées et les satellites sont l'hydrazine, qui est le carburant, et le peroxyde d'azote, la substance qui provoque la combustion. Ces substances sont performantes dans les propulseurs, mais elles présentent cependant des inconvénients.
"Dans l'Espace, la fusée éjecte des gaz vers l'arrière et se propulse par réaction, sans point d'appui extérieur : au mouvement de la masse de gaz vers l'arrière correspond un mouvement opposé de la fusée vers l'avant.
« Un lancement de fusée pour quatre personnes représente entre 200 à 300 tonnes de CO2. Dans ce cas de figure, chaque passager dépense en moyenne 4,5 tonnes de CO2 au cours d'un seul vol ».
Elle est énorme! À savoir 11,2 km/s (kilomètres par seconde), soit plus de 40 000 km/h.
La propulsion des fusées : les fusées ou les navettes (Les navettes ont des moteurs de fusée) se propulsent en utilisant le principe : « Action = réaction ». C'est la troisième loi de Newton, principe selon lequel à toute action correspond une réaction égale et de direction opposée.
La propulsion spatiale est un domaine de recherche actif, pourtant la plupart des véhicules spatiaux utilisent actuellement le même type de propulsion s'appuyant sur l'éjection de gaz à grande vitesse en arrière du véhicule au travers d'une tuyère. Ce genre particulier de propulsion est appelé moteur-fusée.
Ce qui en fait la fusée la plus grande de l'histoire spatiale. Saturn V est haute de 110,6 mètres avec un diamètre de 10 mètres, une masse totale supérieure à 3 000 tonnes au décollage et une capacité de mise en orbite en LEO (Low Earth Orbit) de 140 tonnes.
Le moteur-fusée est le type de moteur au principe de fonctionnement le plus simple : deux ergols brûlent dans une chambre de combustion, sont accélérés par une tuyère de Laval et sont éjectés à grande vitesse par une tuyère.
Environ 155 tonnes de kérosène liquide refroidi sont consommées lors d'un lancement, ainsi que 362 tonnes d'oxygène liquide. C'est beaucoup de carburant qui se trouve juste sous nos deux astronautes.
Elle est constituée d'un ou plusieurs satellites qui sont recouverts d'une coiffe à la forme aérodynamique qui les protège tant que la fusée traverse l'atmosphère et qui est larguée par la suite pour réduire la masse propulsée.
Alors qu'une deuxième tentative de lancer Artémis I vers la Lune devait avoir lieu le 3 septembre 2022, la Nasa a décidé de reporter le décollage à cause d'un problème technique. Une fuite d'hydrogène, que l'agence n'a pas pu colmater, a forcé à repousser encore le lancement de la première mission du programme Artémis.
Pour fonctionner au-delà de l'atmosphère, où il n'y a pas d'air, une fusée emporte à la fois son carburant et son comburant, appelés ergols. Les ergols sont stockés dans des réservoirs séparés. La combustion des ergols dans le moteur éjecte des gaz et propulse la fusée par réaction.
Diamètre : environ 5,40 m ; Poids : environ 750 tonnes au moment du décollage, soit un dixième de la Tour Eiffel ; Carburant : Propulseurs d'appoint (EAP) : 480 tonnes de poudre (propergol solide), répartis dans les deux étages d'accélération à poudre mis en place dans le bâtiment d'intégration lanceur.
Son rôle est donc de donner une vitesse suffisante au satellite pour qu'il reste en orbite autour de la Terre et "tombe" ainsi en permanence autour d'elle, attiré par sa gravité.
Le propulseur agit comme un bras de levier : il prolonge artificiellement le bras du chasseur. La force est donc appliquée à l'extrémité de la sagaie et non au milieu, ce qui évite les frottements (ralentisseurs) et accélère par 3 la vitesse imprimée au projectile.
Ils prennent une trajectoire horizontale qui permet de disposer le vaisseau sur une orbite transitoire dite « de transfert ». La vitesse de l'engin est celle communiquée par le lanceur au moment de leur séparation. Une fois largué, il peut ajuster sa trajectoire grâce à des poussées issues de son propre moteur.
Elle tourne à 31.000 tours par minute et développe à elle seule une puissance de 12 mégawatts. Le moteur cryotechnique est surmonté par deux réservoirs qui contiennent les ergols stockés sous forme liquide à très basse température.
On prend une bouteille de boisson gazeuse (eau minérale ou soda) que l'on remplit d'un tiers d'eau. Puis on met cette bouteille en pression à l'aide d'une pompe à vélo et d'un bouchon adapté. Quand on libère la bouteille, l'air sous pression éjecte l'eau et propulse la bouteille.
Sa fabrication nécessite du nitrate de potassium (oxydant) et du sucre (combustible ; majoritairement composé de saccharose). Ces réactifs peuvent être mélangés en proportion stœchiométrique. Les composés sont dissous dans de l'eau. Puis cette dernière est évaporée jusqu'à l'obtention d'une pâte blanche.
Parce qu'avec un seul étage, une fusée ne peut lutter contre l'attraction terrestre. En larguant un à un ses étages, elle s'allège à chaque fois et peut ainsi aller de plus en plus vite ! C'est si difficile de quitter la Terre ? Oui.
Alors que la conquête spatiale bat son plein ces dernières années, l'agence spatiale américaine peut désormais se targuer d'avoir construit l'engin le plus rapide de l'histoire : la sonde solaire Parker. Lancée en 2018, celle-ci a en effet frôlé le Soleil ce 29 avril à environ 532.000 km/h, soit plus de 140km/s.
La vitesse maximale d'une fusée aujourd'hui
Jusqu'alors, l'objet spatial le plus rapide du monde est la sonde Parker, embarquée par la fusée Delta IV Heavy en 2018. La sonde solaire Parker a ainsi atteint une vitesse proche des 600 000 km/h. Et les records risquent de pleuvoir encore dans les années à venir.