Comment lançons-nous des choses dans l’espace ?

La réponse courte :

Nous lançons des choses dans l’espace en les plaçant sur des fusées avec suffisamment de carburant – appelé propergol – pour les propulser au-dessus de la majeure partie de l’atmosphère terrestre. Une fois qu’une fusée atteint la bonne distance de la Terre, elle libère le satellite ou l’engin spatial.

Nous lançons des satellites et des engins spatiaux dans l’espace en les mettant sur des fusées transportant des tonnes de propergols. Les propergols donnent à la fusée assez d’énergie pour s’éloigner de la surface de la Terre. En raison de l’attraction de la gravité terrestre, les engins spatiaux les plus grands et les plus lourds ont besoin des plus grandes fusées et de la plus grande quantité de propergol.

L’engin spatial GRACE Follow-On a été mis en orbite en mai 2018. Crédit : NASA/Bill Ingalls

Comment une fusée décolle-t-elle ?

Il y a plus de 300 ans, un scientifique nommé Isaac Newton a énoncé trois lois fondamentales qui décrivent la façon dont les choses bougent. Une de ces lois dit que pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. C’est l’idée la plus importante derrière le fonctionnement des fusées.

Crédit : NASA/JPL-Caltech

Si vous voyez des photos ou des vidéos d’un lancement, vous verrez des gaz d’échappement s’écouler par le bas de la fusée. Les gaz d’échappement sont les flammes, les gaz chauds et la fumée qui proviennent de la combustion des propergols de la fusée.

Les gaz d’échappement poussent hors du moteur d’une fusée vers le bas, vers le sol. C’est la force d’action. En réponse, la fusée commence à se déplacer dans la direction opposée, en se soulevant du sol. C’est la force de réaction.

Une fois qu’une fusée est lancée, va-t-elle continuer à avancer ?

Ce n’est pas aussi simple. La gravité terrestre exerce toujours une traction sur la fusée. Lorsqu’une fusée brûle des propergols et pousse des gaz d’échappement, cela crée une force ascendante appelée poussée. Pour être lancée, la fusée a besoin de suffisamment de propergols pour que la poussée qui pousse la fusée vers le haut soit supérieure à la force de gravité qui tire la fusée vers le bas.

Crédit : NASA/JPL-Caltech

Une fusée doit atteindre une vitesse d’au moins 17 800 miles par heure et voler au-dessus de la majeure partie de l’atmosphère, dans une trajectoire courbe autour de la Terre. Cela garantit qu’elle ne sera pas attirée vers le sol. Mais ce qui se passe ensuite est différent, selon l’endroit où vous voulez aller.

Comment se mettre en orbite autour de la Terre:

Disons que vous voulez lancer un satellite qui tourne autour de la Terre. La fusée va se lancer, et lorsqu’elle arrivera à une distance spécifique de la Terre, elle libérera le satellite.

Crédit : NASA/JPL-Caltech

Le satellite reste en orbite parce qu’il a encore de l’élan – l’énergie qu’il a captée de la fusée – qui le tire dans une direction. La gravité de la Terre le tire dans une autre direction. Cet équilibre entre la gravité et l’élan maintient le satellite en orbite autour de la Terre.

Crédit : NASA/JPL-Caltech

Les satellites qui orbitent près de la Terre ressentent une plus forte traction de la gravité terrestre. Pour rester en orbite, ils doivent se déplacer plus rapidement qu’un satellite orbitant plus loin.

La station spatiale internationale orbite à environ 250 miles au-dessus de la Terre et se déplace à une vitesse d’environ 17 150 miles par heure. Comparez cela aux satellites de poursuite et de relais de données, qui nous aident à obtenir des informations vers et depuis d’autres missions de la NASA. Ces satellites orbitent à une hauteur de plus de 22 000 miles et se déplacent beaucoup plus lentement – environ 6 700 miles par heure – pour maintenir leur orbite élevée.

Crédit : NASA/JPL-Caltech

Comment se rendre sur d’autres planètes:

Si vous essayez de vous rendre sur une autre planète, vous aurez besoin d’une fusée à déplacement rapide pour surmonter la gravité de la Terre. Pour ce faire, vous devriez atteindre une vitesse d’environ 25 000 mph. Mais vous devrez également déterminer le meilleur moment pour quitter la Terre afin de vous rendre sur cette planète.

Par exemple, Mars et la Terre atteignent leur distance la plus proche l’une de l’autre environ tous les deux ans. C’est le meilleur moment pour aller sur Mars, car cela nécessite le moins d’ergols et de temps pour s’y rendre. Mais vous devrez tout de même lancer votre fusée au bon moment pour vous assurer que le vaisseau spatial et Mars arrivent au même endroit au même moment.

Vous devrez également planifier soigneusement vos voyages si vous voulez vous rendre dans le système solaire externe. Par exemple, si vous envoyez un vaisseau spatial pour étudier Saturne, voulez-vous rencontrer Mars et Jupiter en chemin ?

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