Houston, quand c'est qu'on arrive ?

article original publié par Science @ Nasa
auteur : Trudy E. Bell
traduction de Didier Jamet
9 SEPTEMBRE 2002

Les astronautes Edward White (au second plan sur la gauche) et James Mac Divitt prêts au décollage à bord de leur capsule Gemini IV
Les astronautes Edward White (au second plan sur la gauche) et James Mac Divitt prêts au décollage à bord de leur capsule Gemini IV

Nasa

Afin d'expédier ses astronautes à travers le système solaire de façon sure et rapide, la NASA développe actuellement différentes nouvelles technologies. En voici un panorama.

Première Partie:

"Maman, c'est encore loin ?"

Tous les parents ont déjà entendu cette question en provenance de la banquette arrière. Généralement, ça commence environ un quart d'heure après le début de tout déplacement familial. Heureusement que nous voyageons rarement plus de quelques centaines, voire milliers de kilomètres.

Mais imaginez que vous partiez pour, disons, Mars. Même au plus proche, lors de l'opposition qui se produit tous les deux ans, elle n'est jamais à moins de 60 millions de kilomètres de nous. Six mois à l'aller, six au retour - au mieux.

"Houston, c'est encore loin Mars ?"

"Les fusées à propulsion chimique sont désespérément lentes" se lamente Les Johnson, Directeur des technologies de transport spatial au centre spatial Marshall de la NASA.

"Elles brûlent tout leur carburant au début du vol et le vaisseau finit le voyage en roue libre".

Bien que le vaisseau puisse bénéficier de l’assistance gravitationnelle pour gagner en vitesse - une chance céleste fournie par les planètes dont bénéficia Voyager 1 autour de Saturne et qui le projeta aux limites du système solaire - les temps de trajet aller-retour entre les planètes se mesurent encore en années voire en dizaines d’années. Quant à un voyage vers l’étoile la plus proche, il durerait des siècles, voire des millénaires.

Pire encore, les fusées à propulsion chimique ont un faible rendement. Essayez donc de traverser un continent désertique sans station-service avec une voiture à la consommation délirante. Il vous faudra alors emporter l’équivalent d’un pétrolier rempli de carburant, et il vous restera bien peu de place pour les bagages.

Dans les missions spatiales, tout ce que vous pouvez emporter avec vous qui ne soit pas du carburant (ou des réservoirs de carburant) est appelé la charge utile – c’est à dire les gens, les capteurs, les échantillonneurs, les moyens de communication et la nourriture. De la même façon que la consommation en litre aux cent kilomètres est un indicateur utile de l’efficacité énergétique d’une voiture, la « fraction de charge utile » - le rapport de la charge utile de la mission sur sa masse totale – est un bon indicateur des mérites des systèmes de propulsion.

Avec les fusées à propulsion chimique actuelles, la fraction de charge utile est très faible. « Pour envoyer un équipage de 6 personnes vers Mars depuis la surface terrestre, même en suivant une trajectoire optimale, la masse totale au décollage avec un système de propulsion chimique dépasserait les 1000 tonnes – dont 90% serait du carburant » affirme Bret G. Drake, analyste en chef du lancement spatial au Centre Spatial Johnson. Le carburant seul pèserait deux fois plus que la Station Spatiale Internationale dans sa version achevée.

Une simple expédition vers Mars avec les technologies de propulsion chimique actuelles nécessiterait des dizaines de lancements – la plupart consistant simplement à des ravitaillements en carburant.

C’est un peu comme si votre voiture d’une tonne avait besoin de 9 tonnes d’essence pour rallier New York à San Francisco, en consommant 235 litres aux cent kilomètres en moyenne.

En d’autres termes, le faible rendement des systèmes de propulsion est la raison majeure pour laquelle les Hommes n’ont pas encore posé le pied sur Mars.

Des systèmes de propulsion plus efficaces augmentent la fraction de charge utile en fournissant une « consommation plus basse aux cent kilomètres » dans l’espace. Moins vous avez besoin de carburant, plus vous pouvez emporter de choses, utiliser un véhicule plus petit, et/ou vous rendre à destination plus vite et moins cher. « l’idée qu’il faut garder présente à l’esprit est la suivante: il nous faut des techniques de propulsion d’avant garde pour rendre possible une mission martienne à coût raisonnable. » déclare Drake.

Aussi, la NASA développe actuellement des moteurs ioniques, des voiles solaires, et autres technologies exotiques de propulsion qui ont depuis des décennies emmené l’homme vers les autres planètes et les étoiles – dans les livres de science fiction.



Suite de cet article : De la tortue au lièvre
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Dans notre dictionnaire de l'astronomie...

"La nuit étoilée à Saint-Remy", de Van Gogh.<br>Pour voir l'Univers tel qu'il est, il faut soit la rigueur du scientifique, soit la sensibilité de l'artiste.Tout le reste n'est qu'illusion...
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