L'AllemagneLe récit détaillé de l'évolution technique des fusées est trop long pour être décrit ici. Entre les deux Guerres mondiales, et particulièrement dans les années 1930, des clubs lançant avec enthousiasme des fusées étaient actifs en Allemagne, EU, Russie et d'autres pays. Des fusées expérimentales étaient conçues, essayées et volaient parfois. Certaines expérimentations utilisaient du carburant liquide, mais des fusées à combustibles solides ont aussi été développées. Dans ce cas, le carburant est graduellement brûlé (comme dans les premières fusées à poudre) et le réservoir de carburant est entièrement sous pression, fournissant directement le gaz chaud au bec de De-Laval.
Le centre de l'ensemble des fusées était l'Allemagne, où Hermann Oberth, un roumain transplanté, avait vigoureusement défendu l'idée de vol spatial, bien que sa thèse de doctorat "la Fusée dans l'Espace Interplanétaire" ait été rejetée par l'université de Heidelberg. Oberth était un des premiers membres de la "Verein für Raumschiffahrt" ou "VfR" (Société pour la Navigation spatiale) fondée en 1927. En 1930 le VfR a essayé avec succès un moteur à carburant liquide avec une tuyère conique qui développait une poussée de 70 newtons (environ 10 newtons soulèvent 1 kg). Dès 1932 des fusée volaient avec des moteurs de 600 Newtons. La Fusée V2Pendant ce temps, l'armée allemande avait commencé à développer des fusées pour son propre usage. En 1932 elle enrôla un jeune ingénieur nommé Wernher Von Braun. Les fusées militaires étaient plus grandes et plus ambitieuses et l'A2 qui a volé en 1934 développait une poussée de 16000 Newtons. Sa conception a mené en fin de compte à l'A4, conçue et essayée sous la surveillance de Von Braun, une fusée de 12 tonnes avec une poussée de 250 000 newtons, un poids en charge utile de 1 tonne et une portée de 300 km (environ 200 milles).
Rebaptisées V-2 ("Arme de Vengeance 2") par l'armée allemande, des centaines des fusées de ce type ont visé Londres fin 1944, une cible suffisamment étendue pour assurer des dégâts sérieux même sans suivi précis. Comme ces missiles volaient beaucoup plus haut et beaucoup plus vite que n'importe quel avion, la Grande-Bretagne n'avait pas le pouvoir de les intercepter . Le bombardement de leurs aires de lancement était lui aussi difficile, puisque des lanceurs mobiles étaient utilisés avec le V-2 (comme pour les missiles en Irak, en 1991). L'agression ne s'est arrêtée que lorsque l'armée allemande a été repoussée au-delà de la portée de la fusée. Aujourd'hui un V-2 est exposé au Musée Aérien et Spatial National de l'Institution Smithsonian à Washington . (image de droite) Les U.S.A.
Pendant ce temps un ensemble de fusées se développait aux EU, conséquence des efforts de Robert Goddard. Un célèbre pionnier en fut Théodore Von Karmán, originaire de Hongrie et diplômé du Minta, un des célèbres lycées de Budapest ,d'ou sont issus nombre de scientifiques distingués. Karmán est devenu une autorité de l'aérodynamique et dans les années 1930 a été professeur d'aéronautique à Caltech, l'Institut de Technologie Californien de Pasadena. Avec Frank Malina, un de ses étudiants de troisième cycle, Karmán a commencé à concevoir et construire des fusées au Laboratoire Aéronautique Guggenheim de Caltech (fondation de la famille Guggenheim ,qui avait aussi financé le travail de Goddard). Parce que les fusées avaient une connotation douteuse "d' au delà", ils avaient intitulé leur travail "Jet Propulsion." (Propulsion par Réaction) Finalement, Karmán et Malina ont installé à Caltech un laboratoire consacré aux fusées, le JPL: Jet Propulsion Laboratory (Laboratoire des Propulsions à réaction); aujourd'hui le JPL fait pratiquement partie de la NASA, le grand laboratoire spécialisé dans l'exploration du système solaire au-delà de la Terre. Un autre élève distingué de Karmàn fut Hsue Shen Tsien, qui retourna plus tard en Chine et aida à établir un programme spatial dans ce pays. L'équipe de Karmán avait construit des fusées à combustibles solides et carburant liquides. Pendant la Deuxième Guerre mondiale les avions, trop lourds pour les porte-avions posaient des problèmes que Karmán et ses ingénieurs ont résolu en concevant la fusée JATO, (pour " Jet Assisted Take Off " "Fusée à réaction d'aide au décollage)." Elle consommait à l'origine un mélange de goudron et perchlorate, composé riche en oxygène, semblable à celui employé par les enseignants de chimie pour produire de l'oxygène en classe de démonstrations. Le goudron était le carburant et le perchlorate fournissait l'oxygène. (Robert Goddard avait conçu un autre carburant liquide pour la fusée JATO, mais sans succès.) Plus tard ils ont conçu des combustibles solides réservé à l' usage militaire et une plus grande fusée à carburant liquide "Corporal " "le Caporal". Ce dernier a été adapté à la recherche en haute altitude , comme "WAC le Caporal" (WAC vient de Corps Auxiliaire de Femmes) qui, avec une poussée de 6700 newtons, atteint en 1945 une hauteur de 70 km; Ultérieurement, une plus grande fusée scientifique en a été développée, l'Aerobee. Utilisations MilitairesEn plus du V-2, les diverses armées de la seconde guerre mondiale, ont utilisé des fusées à combustibles solides, suivant la voie de Congreve, pour bombarder massivement, ou couvrir des débarquements sur les plages, ou pour des attaques. Par exemple l'armée russe avait son célèbre "Katyusha".
L' Allemagne avait aussi développé des avions de chasse "à moteur de fusée" (= à réaction), dont les moteurs brûlaient juste assez longtemps pour leur permettre d' atteindre les bombardiers américains. Après, ils planaient vers le sol, et atterrissaient sans moteur. Cependant, ces armes étaient encore expérimentales et la guerre se termina avant qu'ils ne soient vraiment employés. Après la guerre, en 1947, les EU construisirent un avion- fusée qui a volé, le X-1 , premier avion à dépasser la vitesse du son en vol horizontal, le 14 octobre 1947. On peut voir aussi le X-1 au musée Smithsonian. Structure et Technologie des FuséesChacune de ces fusées avait un seul moteur qui la faisait monter puis tombait en panne de carburant. Mais une meilleure façon d'atteindre de grandes vitesses est de placer une petite fusée en complément de la grande et de la mettre à feu quand la première était épuisée . Supposons que l'on veuille envoyer, le plus haut possible, un poids de faible charge utile, 10 kilogrammes par exemple, au moyen d'une fusée V-2-. Le poids en charge utile normal de la fusée V-2 était d'une tonne (1000 kg) et permettait d'atteindre une hauteur d'environ 100 km. Réduire ce poids de charge utile à 10 kg augmente un peu la hauteur, mais pas de beaucoup, puisqu'il faut également monter les 3 tonnes de la fusée à vide. 
L'armée des E.U. avait capturé des V-2 pendant la guerre, et les avait perfectionné pour des vols expérimentaux en haute atmosphère. Elle a remplacé la charge utile par une autre fusée, dans ce cas un "WAC le Caporal," lancée au sommet de l'orbite.,Le V-2, devenu inutile, et pesant 3 tonnes, pouvait alors être abandonné et le poids utile en charge de la plus petite fusée atteindre une altitude beaucoup plus haute. Tel était la fusée "Bumper" (à droite) qui, en février 1949, atteignit une altitude de 393 km. Aujourd'hui, bien évidemment, presque toutes les fusée spatiale possèdent plusieurs étages, laissant tomber celui qui vient de brûler et continuant avec un autre, plus petit et plus léger. La sonde explorer 1 qui a lancé en janvier 1958 le premier satellite artificiel des EU, utilisait une fusée à 4 étages. Même la navette spatiale emploie deux grands " boosters " à combustibles solides qui sont abandonnés après leur combustion (le désastre "de Challenger" en 1986 est survenu parce que l' un d'entre eux est tombé en panne). Le carburant des moteurs propres à la navette, hydrogène liquide et oxygène vient d'un énorme réservoir détachable. Au cours de la consommation de ce carburant, la masse diminue fortement et l'accélération augmente en conséquence, selon la 2ème loi de Newton, (il est difficile de réduire la poussée du moteur, quoique la navette puisse le faire à un degré limité). Pour réduire l'accélération et éviter aux astronautes et au véhicule une agression excessive, deux des trois moteurs sont coupés, à un point choisi dans le vol. Même alors, quand le carburant arrive à sa fin, l'accélération s'atteint 6g, soumettant chaque astronaute à une force supplémentaire de 6 fois son poids. Les personnes non familières avec les vols spatiaux se rendent rarement compte que le carburant représente presque toute la masse de la fusée au lancement . La masse de carburant au lancement du V-2 était d'environ 75 %, et 25 % pour la fusée, mais si cela semble important, ce n'est pas suffisant pour un vol dans l'espace. En 1948 dans un article intitulé "Pourrons-nous voler vers la Lune ?" dans le Journal américain de Physique, les auteurs répondent par un "non!" catégorique. Ils avaient extrapolé la technologie V-2 à de plus grandes fusées, et évalué à 80 % le poids du carburant, concluant qu'un poids utile en charge de 10 kg pourrait être envoyé sur la lune, mais jamais un être humain. La Fusée Atlas
Les vols vers la lune n'ont été possibles qu'avec une technologie ou le carburant était en proportion beaucoup plus grande que la masse. Dans celle du missile Atlas, construit dans les années 1950 et employé par les premiers astronautes, il y avait environ 97 % de carburant. Cette fusée a été décrite comme "un ballon d'acier inoxydable, maintenant sa forme par le gaz pressurisé qu'il contient, utilisé aussi pour la poussée du carburant. C'est avec ce véhicule que le 20 février 1962 John Glenn est devenu le premier Américain en orbite Terrestre. Le réservoir du carburant étant très léger, Atlas n'abandonnait que deux fusées motrices à la fin de la première étape de son vol, puis continuait comme navette sur la troisième. |
