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Si les précédents épisodes suivaient une ligne plutôt chronologique et historique, ici on va commencer une petites série concernant le principe de base d'une fusée : la propulsion. Parce que c'est bien joli, mais comment ça vole une fusée ?

On va explorer les différents principes et différentes techniques employées, ce qui va permettre d'entrevoir pourquoi une fusée est à la fois simple et à la fois difficile à réaliser, et de comprendre pourquoi les belligérants de la guerre froide ont eu recours au savoir-faire nazi (au lieu de se débrouiller seuls).

 

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Épisode 3 - La propulsion
Généralités

 

Le moteur d'une fusée consiste à éjecter du gaz à haute vitesse vers l'arrière. Dans certaines bandes-dessinées par exemple, on voit le personnage utiliser un extincteur pour se propulser. Ceci suffit à faire accélérer la fusée par un principe bien connu : Action-Réaction (ou troisième Loi de Newton). Prenez un poids assez lourd, et jetez le fort devant vous, vous verrez que vous allez partir en arrière. Quand vous tirez au pistolet, ce dernier subit un recul, c'est la même chose.

C'est le point commun entre un missile et un obus : par analogie les molécules du gaz sont les obus, et le canon est le missile. Un missile (ou une fusée), quand il accélère, subit en fait le recul de l'éjection des gaz. Une fusée qui décolle s'apparente alors à un canon qui tire plein de petits obus vers le bas. C'est un peu l'inverse de l'idée du canon de Jules Verne du coup, il n'était pas loin du compte finalement !

La différence majeure alors entre une fusée/missile et un canon à obus, c'est qu'un missile ou une fusée propulse le gaz (et les molécules qui le composent) de manière continue, alors que l'obus se fait propulser d'un coup une fois et c'est tout.

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             Image du jeu mobile Jetpack Joyride - Le
   personnage utilise une mitraillette pointée vers
                                          le bas pour se propulser.

En clair, prenez un gros canon, de type char d'assaut, pointez le vers le sol et tirez. Vous allez partir en l'air. Une fois en l'air, tirez encore une fois vers le sol pour continuer à monter etc... Une fusée c'est ce principe, sauf que l'analogie serait meilleure avec une mitraillette plutot qu'un canon de tank, comme dans Jetpack Joyride.

 

Ce qui fait la différence justement entre une mitraillette et un canon de tank c'est la taille du projectile. On comprend alors que plus le projectile est petit plus la cadence d'éjection sera élevée, plus la propulsion sera "lisse" et sans à-coups, et plus la propulsion sera efficace. Quand c'est du gaz, les projectiles (les molécules) font quelques nanomètres c'est pourquoi un missile est plus efficace que notres obus tiré vers le bas.

Ceci est un paramètre qui va rentrer en compte dans la mesure de ce qu'on appelle l'Impulsion Spécifique ou ISP, qui est un nombre qui rend compte de l'efficacité d'un moteur de fusée (on reviendra sur cet ISP dans un autre épisode).

 

Ce principe des missiles a ouvert la voie a l'espace, car il permet d'accélérer aussi dans le vide spatial, étant donné que ce n'est que de l'action-réaction. On peut alors accélérer et freiner une fusée ou une sonde spatiale n'importe ou dans l'espace du moment qu'il y a du gaz à éjecter.

 

Si un avion a réaction utilise le même principe d'action-réaction qu'une fusée, la différence c'est qu'une fusée, elle, utilise un cycle fermé, c'est à dire que tout le gaz qui sert à propulser l'engin est contenu initialement dans un réservoir. Un avion au contraire utilise de l'aspiration d'air qui est déjà présent dans l'atmosphère, c'est le cycle ouvert.

Le cycle fermé c'est ce qui permet de se propulser dans le vide par exemple. Il permet aussi de développer une puissance mécanique beaucoup plus grande, puissance qui est nécessaire pour soulever toute la masse utile.

 

Dans les épisodes suivants

Les prochains posts vont parler des différents types de moteur de fusées, et ainsi des différents gaz de propulsion utilisés. Seront alors abordés :

  • La propulsion à gaz froids

  • La combustion solide et liquide

  • La "mono-combustion"

  • Les propulsions électriques et magnétiques

  • Les propulsions sans gaz

  • Les propulsions à fusion et fission nucléaire

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