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Lanceur
Une fusée est un véhicule qui se déplace dans l'espace grâce à un moteur-fusée. Celui-ci emporte à la fois le combustible et le comburant nécessaires à son fonctionnement.
Fonctionnement
Une fusée décolle grâce à une force appelée « action réaction » ; par exemple, si un canon tire une boule à 90 km/h (action), le canon reculera à 4,5 km/h (réaction). La fusée subit le même procédé, mais dans le sens vertical.
Structure
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Les parties de la fusée sont empilés dans un long tube :
- la charge utile (le matériel et/ou les personnes transportées) ;
- le carburant nécessaire à la poussée et l'air nécessaire à la carburation une fois l'atmosphère quittée ;
- le moteur.
Les plus gros volumes des fusées sont donc consacrés aux éléments nécessaires à l'accélération.
L'indice de structure d'une fusée est le rapport entre la masse d'un étage de fusée (réservoirs, structure, moteur) et sa masse au décollage. Plus cet indice est faible, plus la fusée est performante.
Pour se débarrasser des poids devenus inutiles une fois le carburant épuisé, et optimiser la poussée en fonction de la zone de l'atmosphère traversée, le système des étages largables a été développé dans les années 1950, puis celui des fusées externes dans les années 1970.
Inconvénients :
- Il ne reste pas beaucoup de poids disponible pour la charge utile (le matériel et/ou les personnes transportées) ;
- les carburants, très instables, sont stockés dans des réservoirs les plus fins possibles : les risques d'explosion sont très grands.
La découverte des nanotubes de carbone permet d'imaginer une alternative à la fusée : l'ascenseur spatial.
Deux types d'engins permettent la propulsion :
- Les moteurs-fusées à ergols sont très complexes et coûteux et ils ne peuvent être utilisés pour les poussées les plus élevées au décollage.
- Les moteurs-fusées à propergols solides sont moins performants mais ils sont capables de fournir des poussées très importantes.
Mise en orbite
Pour aller dans l'espace, la fusée ne doit pas aller tout droit, mais elle doit former une courbe. Le phénomène d'"action-réaction" 
permet à la fusée de partir dans l'espace, elle doit atteindre la vitesse de 7,9 km/s pour se mettre en"orbite" autour de la Terre. Pour se mettre en orbite, la fusée doit s'alléger:elle se sépare en donc en plusieurs étages. Ils se détachent quand ils ont brûlés tout le "kérosène" contenu dans leurs réserves. Les étages sont de plus en plus petits, donc moins lourds, il y a moins de place pour le carburant. Le dernier étage est un satellite artificiel qui est la seule partie pouvant se mettre en orbite. Quand il retourne sur Terre il se met à brûler à cause du frottement trop rapide avec l'air. Il déploie alors son parachute qui ralentit sa combustion. Il peut donc atterrir tout en douceur.
Pour aller sur la Lune
Pour aller sur la Lune, il faut d'abord se mettre en orbite autour de la Terre puis prendre la bonne direction (pas possible de se tromper, un ordinateur calcule la trajectoire à notre place !) pour la Lune. Il faut alors aller à 11,7 km/s. Cette fois, ce n'est pas qu'un satellite, car il est rattaché à un module lunaire. Le satellite le lâche quand il est en orbite lunaire. Deux personnes descendent avec le module tandis qu'une troisième reste dans le satellite en cas de problèmes. Le satellite a alors la puissance nécessaire pour se décrocher de l'attraction lunaire et revenir sur Terre.
Le feu dans l'espace
- Il n'y a pas d'air dans l'espace donc rien ne peut brûler : comment les fusées peuvent-elles alors brûler leur carburant ?
- Elles emportent avec elles de l'oxygène ou de l'oxydant
liquide: ceci est appelé le comburant.
Types de fusées
La fusée à eau est une véritable fusée à réaction qui peut atteindre 400 km/h, mais l'énergie qu'elle utilise (air comprimé) ne lui permet pas d'atteindre la vitesse critique d'échappement. Elle peut atteindre 100 mètres d'altitude. Le lancement nécessite l'utilisation d'une base de lancement. La propulsion d'une fusée à eau est basée sur le principe d'action/réaction. C'est un type de fusée très impressionnant ayant un moteur à réaction scientifiquement cellulaire grâce à sa force nucléaire. Il y a plusieurs moyens de construire une vraie fusée à eau mais il faut dans ce cas être riche pour pouvoir la financer.
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Article mis en lumière la semaine du 4 juillet 2016. |
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