Fusée (astronautique)
véhicule qui se déplace dans l'espace grâce à un moteur-fusée / De Wikipedia, l'encyclopédie encyclopedia
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En astronautique, une fusée est un véhicule qui se déplace dans l'atmosphère ou l'espace propulsé par un ou plusieurs moteur-fusée(s). Ce type de propulsion permet d'une part d'atteindre des vitesses de plusieurs kilomètres par seconde tout en ne nécessitant pas la présence d'une atmosphère pour fonctionner (engin autopropulsé c'est à dire qui contient en lui-même toute l'énergie nécessaire à sa propulsion) et d'autre part permet de fournir des poussées pouvant atteindre plusieurs centaines de tonnes. En superposant plusieurs étages de fusée de taille décroissante largués au fur et à mesure de l'épuisement des ergols, une fusée permet de placer en orbite une charge utile (satellite artificiel), voire d'échapper à l'attraction terrestre pour explorer les différents corps célestes du système solaire. Les plus grosses fusées construites, comme Saturn V, permettent de placer jusqu'à 150 tonnes en orbite basse.
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Cet article concerne les caractéristiques techniques d'un engin propulsé par des moteurs-fusées mono ou multi étages. Pour les différentes utilisations, voir lanceur spatial, missile et fusée-sonde.
Pour les articles homonymes, voir Fusée (engin auto-propulsé).
Fusée | |
Décollage de la fusée Saturn V de la mission Apollo 11. | |
Appelé aussi |
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Utilisation | |
Utilisation | Transporter une charge explosive à des fins militaires ou envoyer des vaisseaux spatiaux (habités ou non, civils ou militaires) dans l'espace. |
Caractéristiques | |
Énergie | Propulsé par un ou plusieurs moteurs-fusées utilisant des ergols liquides ou solides |
modifier |
Le moteur-fusée est au cœur du fonctionnement d'une fusée. Les ergols (carburant et comburant puisés dans les réservoirs) sont injectés sous une pression très élevée dans sa chambre de combustion et les gaz produits par la combustion sont accélérés par une tuyère dont la forme est optimisée pour convertir l'énergie thermique en énergie cinétique. La loi de la conservation de la quantité de mouvement détermine l'accélération subie : celle-ci dépend de la masse des gaz brulés éjectés et de la vitesse d'éjection de ceux-ci (Équation de Tsiolkovski). Le rendement de cette propulsion, mesuré par l'impulsion spécifique, dépend principalement et de la pression dans la chambre de combustion (celle-ci est déterminée par la technique mise en œuvre par le système d'alimentation) et de la nature des ergols utilisés. Pour atteindre des vitesses permettant la mise en orbite, la fusée comprend plusieurs étages (généralement deux ou trois) assistés éventuellement de plusieurs propulseurs d'appoint qui sont largués au fur et à mesure de leur utilisation. La charge utile fixée au sommet de la fusée est protégée par une coiffe qui est larguée lorsque la fusée atteint les régions où la densité de l'atmosphère est faible.
Des fusées très rudimentaires et à très courte portée sont mises au point dès le Moyen-Age pour un usage militaire. La science des fusées est théorisée principalement par le russe Constantin Tsiolkovski à la fin du XIXe siècle et mise en pratique sur des fusées performantes dès 1935 par le chercheur américain Robert H. Goddard et surtout par des chercheurs allemands (Hermann Oberth) qui mettent au point au début des années 1040 le premier missile balistique V2 utilisé de manière intensive durant la Seconde Guerre mondiale. Durant cette même période sont développés d'autres applications militaires : roquette, fusée d'assistance au décollage, premiers missiles antiaériens. La période de la guerre froide, qui succède à ce conflit mondial, stimule la recherche qui aboutit au développement des missiles balistiques intercontinentaux pouvant porter une arme nucléaire de l'autre coté de la planète et capables d'anéantir des pays entiers. Vers la fin des années 1950 toutes les connaissances techniques nécessaires la mise au point de lanceurs spatiaux sont maitrisées : c'est le début de l'ère spatiale avec la mise en orbite des premiers satellites. Les fusées constituent progressivement un vecteur essentiel pour de nombreuses applications spatiales tant militaires que civiles : télécommunications, études scientifiques de la Terre et du système solaire, navigation, reconnaissance militaire. Chaque année de 100 à 200 lanceurs spatiaux décollent pour placer en orbite des satellites dont le nombre croit ces dernières années de manière exponentielle. La technologie des fusées est également au coeur de nombreux types d'armes allant du missile antichar au missile balistique embarqué sur sous-marin.
Les fusées modernes mettent en œuvre des technologies qui étaient pour l'essentiel déjà maitrisées durant la décennie 1960. Les recherches contemporaines poursuivent principalement deux objectifs : d'une part abaisser le coup de fabrication (un lanceur lourd capable de placer une vingtaine de tonnes en orbite basse peut couter plus de 100 millions €) et d'autre part, de manière plus marginale, augmenter le rendement de la propulsion. Le développement du lanceur partiellement réutilisable Falcon 9 devenu opérationnel durant la deuxième moitié de la décennie 2010 contribue largement au premier objectif et la mise au point d'un lanceur complètement réalisable est envisageable à court terme. L'augmentation du rendement de la propulsion, qui concerne plutôt l'étage supérieur des fusées, nécessite le passage au stade opérationnel de solutions techniques confinées aujourd'hui aux laboratoires : propulsion nucléaire thermique, Moteur VASIMR, etc...