A l’heure où l’exploration spatiale prend de l’envergure, le développement de fusées d’un nouveau genre est au cœur des efforts de nombreuses équipes d’ingénieurs. Zoom sur une technologie qui a mené l’humanité dans une nouvelle ère…
La composition d’une fusée
Une fusée, aussi appelée « lanceur », sert à envoyer divers objets dans l’espace, que ce soit un satellite ou une sonde spatiale. Cet engin dispose d’un moteur à réaction caractérisé par sa grande puissance.
Trois éléments constituent une fusée :
- les étages
- la case à équipements
- la coiffe
Chaque étage a un réservoir de carburant, un réservoir de comburant et des moteurs.
Dans la case à équipement, on retrouve les appareils de pilotage, de guidage et de localisation.
La coiffe, elle, joue le rôle de protection pour la charge utile. Elle se retrouve souvent à l’extrémité du lanceur. Elle a une forme aérodynamique.
Une fusée comprend plusieurs étages. Ceux-ci fonctionnent à tour de rôle jusqu’à ce que la charge utile soit lancée. Lorsque le premier étage utilise tout son carburant, le second étage prend le relais et ainsi de suite.
Le premier étage est le principal. Il peut être associé à des propulseurs d’appoint dans l’objectif d’améliorer son efficacité lors des premiers instants après la lancée. On ne dépasse pas souvent trois étages pour les fusées classiques. La composante horizontale de la vitesse de la charge utile lui est en grande partie communiquée par le dernier étage.
Le fonctionnement d’une fusée
Pour fonctionner, le lanceur émet du gaz vers l’arrière. Suivant le principe de l’interaction, cette force crée une réaction de sens opposé (donc orienté vers l’avant) et de même intensité, ce qui permet de déplacer le lanceur.
L’énergie utilisée pour le vol de l’engin est issue de la combustion des ergols. Les ergols peuvent avoir différentes compositions oxygène liquide/Kérosène ; Oxygène liquide/hydrogène liquide ; Oxygène liquide/Méthane, etc.
La réaction de combustion des ergols est exothermique, c’est-à-dire qu’elle s’accompagne du dégagement d’une importante quantité de chaleur et de gaz. La vitesse de ces gaz est amplifiée dans l’objectif de donner naissance à une poussée suffisante à la fusée.
Pour calculer la valeur de la poussée, il suffit de multiplier la vitesse des gaz par le débit massique. Le comburant se retrouve en permanence dans la fusée, ce qui différencie son moteur de ceux ordinaires et garantit son autonomie dans le vide
Le recyclage des lanceurs
Lorsqu’on lance une charge utile avec une fusée, il n’était pas du tout possible de la récupérer. Elle était donc totalement perdue par la suite. Ces pertes pouvaient atteindre jusqu’à 200 millions d’euros pour un seul lanceur.
Cependant, l’entreprise américaine Space X a développé diverses technologies permettant de réutiliser totalement ou partiellement les éléments de la fusée.
De plus en plus de lanceurs réutilisables sont développés, ce qui constitue une véritable avancée technologique. Cependant, Cette nouvelle technologie n’est pas sans conséquences puisque l’efficacité est plus faible et la charge utile susceptible d’être envoyée est moindre.