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Sur orbite

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Ken Tapping, le 10 août 2011

Dans le ciel, cette semaine...

> Saturne rase l’horizon au sud-ouest une fois le soleil couché.

> Jupiter apparaît vers minuit et Mars, environ deux heures plus tard.

>La Lune sera pleine le 13.

>Surveillez la pluie de météores des Perséides dans la nuit du 12 au 13 août.

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Notre capacité à placer des objets sur orbite, autour de la Terre, et, de là, à les expédier vers d'autres planètes a eu un impact énorme. Nous avons exploré une grande partie du système solaire et atterri sur des mondes étrangers. Désormais, nous savons mieux que jamais à quoi ressemble notre planète et comment elle fonctionne. Par ailleurs, la mise de télescopes en orbite a révolutionné l'astronomie. Enfin, de tout cela sont nés d'innombrables services et applications commerciales tels les communications, la navigation par GPS et les satellites de radiodiffusion. Toutefois, peu importe l'application, déployer celle-ci signifie qu'il faut hisser quelque chose pour le mettre en orbite. Ce qu'on souhaite faire tourner autour de la Terre ou envoyer dans l'espace est une " cargaison " et inévitablement, d'autres objets finissent par y échouer eux aussi.

Placer un objet sur orbite suppose deux tâches principales : soulever la cargaison jusqu'à une altitude où la friction de l'air est minime, puis lui donner une poussée pour qu'elle atteigne une vitesse d'environ 30 000 km/h, suffisante pour lui faire suivre une trajectoire semblable à un long arc de cercle qui la fera tomber vers la Terre sans jamais heurter le sol. Il faut pour cela une grande quantité d'énergie qui, actuellement, vient de la combustion d'un formidable volume de carburants chimiques extrêmement explosifs.

Des flots de fumée et de vapeur filtrent la lumière ardente du lancement de la navette spatiale Endeavour. Crédit : Sandra Joseph et Kevin O'Connell de la NASA

Des flots de fumée et de vapeur filtrent la lumière ardente du lancement de la navette spatiale Endeavour. Crédit : Sandra Joseph et Kevin O'Connell de la NASA

Chaque kilo de masse exigeant de nombreux kilos de carburant pour être placé sur orbite, on s'efforce de supprimer toute masse inutile. C'est pourquoi on se débarrasse des éléments du système de propulsion une fois qu'ils ont rempli leur dessein et qu'on n'en a plus besoin. Il en va ainsi des gros réservoirs vides de carburant et de la structure qui les soutient. De plus, les puissants moteurs nécessaires durant la première phase du lancement n'ont plus guère d'utilité par la suite. Puisque les fusées de lancement fonctionnent mieux à plein régime, un petit moteur s'avèrera préférable à un gros lorsqu'il s'agira de donner à la cargaison la légère poussée qui la placera sur orbite, alors on se défait aussi des gros moteurs.

La solution usuelle consiste à utiliser une fusée à étages, c'est-à-dire deux, trois ou quatre fusées empilées les unes sur les autres. Le premier étage soulève l'ensemble et lui donne son accélération. Il se détache quand il arrive à court de carburant et le deuxième prend la relève. Un troisième et éventuellement un quatrième étage peuvent s'avérer nécessaires pour porter la cargaison à l'altitude désirée et lui imprimer la vitesse adéquate.

Le réservoir extérieur modifié est soulevé hors de son transporteur: lorsque les préparatifs étaient terminés, le réservoir était « accouplé » aux fusées à combustible solide de la navette sur la plate-forme de lancement mobile. Crédit : NASA

Le réservoir extérieur modifié est soulevé hors de son transporteur: lorsque les préparatifs étaient terminés, le réservoir était « accouplé » aux fusées à combustible solide de la navette sur la plate-forme de lancement mobile. Crédit : NASA

Finalement, le dernier étage s'est éteint et l'engin spatial est sur orbite. Pourtant, des gaz s'en échappent et le combustible qui subsiste pourrait exploser. Des ressorts, de petites fusées ou d'autres mécanismes détachent donc la cargaison pour qu'elle s'éloigne lentement. L'ultime étage et les parties dont on s'est débarrassé demeurent cependant en orbite comme détritus spatiaux.

La situation était passablement différente avec la navette spatiale. Les moteurs de cette dernière et ses deux fusées à carburant solide s'allumaient tous au lancement, les moteurs principaux de la navette puisant leur combustible dans un gros réservoir externe. Les fusées à carburant solide effectuaient la majeure partie du travail au départ, puis elles se détachaient et les moteurs principaux brûlaient le combustible restant dans le réservoir pour que la navette poursuive son ascension. Ce qu'il y avait de bien dans un tel système, c'est que les pièces détachées de la navette retombaient toutes sur Terre et que les astronautes pouvaient tester les satellites avant leur déploiement. Après plus de 30 années de service, la navette vient de prendre sa retraite. D'un côté, on peut déplorer la fin d'une époque palpitante. Cependant, cette mise au rancart en inaugure une nouvelle qui multipliera nos chances de découvrir d'autres moyens pour accéder à la dernière frontière.

Une des fusées à combustible solide récupérée et transportée à Cap Canaveral par le bateau Freedom Star.

Une des fusées à combustible solide récupérée et transportée à Cap Canaveral par le bateau Freedom Star.