Depuis quelques années, les perspectives liées au vol de fusées font l’objet d’ardentes discussions aussi bien dans les milieux concernés, que non professionnels. On peut constater une divergence aigüe des points de vue les plus divers, qui, dans la plupart des cas, n’est pas due à une adhésion enthousiaste ou à un prudent scepticisme, mais aussi à une totale incompréhension de la problématique soulevée par le fonctionnement et l’utilisation de la fusée en général. J’ai souvent entendu des ingénieurs tenir des propos dénigrants, du genre : « Les fusées, ah, ce sont les gens qui veulent aller sur la Lune ! Ce n’est pas sérieux ! »
Les tâches auxquelles les chercheurs sur les fusées sont actuellement confrontés n’ont rien à voir avec la Lune. Ils doivent développer un nouveau type de moteur, qui en est encore au stade embryonnaire, pour une utilisation pratique. Ce moteur, est le moteur-fusée.
Il ne faut pas se laisser induire en erreur par le terme moteur-fusée. Un moteur pour fusée n’a presque rien à voir avec un feu d’artifice : il ne lui ressemble pas et ne fonctionne pas de la même manière. Il n’y a qu’une chose en commun : ils utilisent le principe de propulsion directe par éjection de gaz.
C’est un principe qu’il convient d’expliquer très brièvement. Tout le monde connaît le phénomène de recul lorsque l’on tire au fusil, cela vient du fait que la poudre qui explose, repousse le fusil avec la même force qu’elle expulse le projectile dans la direction opposée. Il est évident que cet effet de recul se produirait également si l’on tirait avec le fusil dans le vide de l’espace, car au début, ce recul n’a rien à voir avec la présence d’air. Un moteur-fusée n’est rien d’autre qu’un fusil capable de tirer des millions de petites billes à chaque seconde, à savoir les molécules d’un gaz de combustion qui sort d’une tuyère. De tous les petits chocs isolés de chaque molécule qui s’envole, on obtient alors une force d’action constante, appelée vitesse d’éjection du moteur-fusée. Ce recul est une mesure de l’efficacité du moteur de la fusée. Il est facile de comprendre que le recul augmente d’une part avec le nombre de molécules qui s’écoulent par seconde, c’est-à-dire la quantité de gaz produite par seconde, d’autre part à une vitesse d’écoulement croissante.
Le moteur-fusée est donc un moteur qui n’a pas besoin de pièces rotatives ou en mouvement. C’est la raison pour laquelle il possède par rapport à tous les autres types de moteurs, l’avantage d’une bien meilleure conversion de l’énergie, car ses pertes sont très faibles du fait de sa conception simple.
Un moteur-fusée a récemment été testé avec succès à l’aérodrome des fusées de Berlin à Reinickendorf-Ouest, avec une consommation de carburant de 500 grammes, la vitesse d’éjection des gaz de ce moteur a été d’environ 2 000 mètres par seconde.
Si l’on veut exprimer sa puissance de la manière habituelle, en chevaux, avec un moteur d’une masse de 1,5 kg, on obtient une puissance constante indexée de 2 660 cv !
Ces moteur-fusées modernes de l’aérodrome de Berlin fonctionnent avec des carburants liquides, principalement de l’essence et de l’oxygène liquide, et plus récemment avec de l’alcool et de l’oxygène liquide. Lorsqu’un nouveau moteur est essayé, on le laisse d’abord fonctionner sur un banc d’essai fixe où ses performances sont enregistrées par des instruments de mesure. Ce n’est que lorsque le nouveau moteur aura réussi ces tests, ainsi que « l’épreuve de vérité » au cours de laquelle le moteur est testé dans des conditions extrêmes, qu’il peut être monté dans une fusée et voler. À ce jour, l’aérodrome de Berlin a procédé à environ 200 essais sur banc d’essai et 85 lancements de fusées à propulsion liquide.
Une telle fusée à ergols liquides, c’est-à-dire utilisant des carburants liquides, contrairement aux fusées à poudre utilisées jusqu’ à présent, est une machine tout à fait ordinaire. Elle possède des réservoirs pour le carburant et l’oxygène liquide, des tuyaux, des vannes et, à la tête de l’engin, le moteur-fusée qui propulse la fusée en l’air. Les fusées les plus puissantes de ce type atteignent une altitude de 3 000 à 4 000 mètres après un décollage à partir d’un échafaudage de lancement, et une durée de propulsion d’environ 25 secondes. Au point le plus élevé de leur trajectoire, ils déploient un parachute, puis ils redescendent doucement vers la Terre.
Il n’y aurait pas de difficulté particulière à concevoir des fusées à ergols liquides de manière à ce qu’ils puissent atteindre des altitudes de 50 ou 100 kilomètres.
Malheureusement, jusqu’à présent, de tels projets ont toujours été ajournés en raison de la sempiternelle question d’argent.
Mais il reste à espérer que le financement de ces fusées à haute altitude sera bientôt possible, d’autant plus qu’atteindre de telles altitudes présente également un intérêt scientifique, car elles pourraient nous fournir de nouvelles connaissances sur la nature des couches supérieures de l’atmosphère.
La question de savoir si les véhicules terrestres peuvent également être équipés de moteur-fusées est intéressante au regard de plusieurs tentatives déjà effectuées. En soi, c’est tout à fait possible, mais une chose ne doit pas être négligée : plus le moteur-fusée fonctionne longtemps, plus la vitesse du projectile est élevée.
Vous pouvez vous en rendre compte assez facilement : si le moteur s’arrête, toute l’énergie va dans les gaz ; Cependant, s’il se déplace vers l’avant à la vitesse d’éjection des gaz, ces derniers sont immobilisés par rapport au monde extérieur et toute l’énergie est désormais au service du moteur-fusée.
Étant donné que la vitesse d’écoulement est d’environ 2 000 mètres par seconde, le moteur-fusée devrait pouvoir atteindre une vitesse propre d’au moins 500 mètres par seconde, et mieux encore. C’est définitivement hors de portée des véhicules terrestres.
C’est différent pour les avions. Ici, des vitesses illimitées sont théoriquement possibles avec un moteur assez puissant pour les produire. Mais on ne peut pas non plus imaginer le futur vol des fusées comme ceux des vols aérodynamiques avec des ailes portantes. Cela s’apparentera plus à un lancé.
Une vitesse initiale suffisamment élevée permet de jeter une pierre au-dessus d’une rivière. À une vitesse encore plus élevée, vous pourriez aussi bien projeter une pierre de l’Europe à l’Amérique à travers l’océan Atlantique. Un calcul montre qu’une telle portée impliquerait une vitesse initiale d’environ 7 000 mètres par seconde et prendrait environ 25 minutes.
Une personne ne pourra jamais imprimer une telle vitesse initiale à une pierre, mais le moteur-fusée est capable de le faire : après un temps de fonctionnement de quelques minutes, une fusée à carburant liquide suffisamment puissante pourrait réaliser un tel vol.
En plus de la fusée destinée à l’exploration de l’atmosphère, la fusée à longue portée pourrait par exemple révolutionner le transport postal, d’autant plus que son exploitation bon marché garantie également la rentabilité d’une telle entreprise. Même dans un avenir lointain, il n’est pas exclu que l’on parvienne à équiper de telles fusées longue portée, de sorte qu’il soit possible d’atteindre n’importe quel point de la Terre en peu de temps.
Ce n’est qu’une fois que toutes ces choses seront devenues banales dans la vie quotidienne que l’on pourra évoquer la fusée lunaire. Aujourd’hui, on ne peut dire qu’une seule chose sur la possibilité d’atteindre des corps célestes étrangers, c’est qu’aucune loi physique ne s’y oppose, c’est une possibilité théorique. Mais d’ici là, il reste encore un long chemin à parcourir, dont nous ne pouvons encore aujourd’hui connaître l’issue.
Restons donc tranquillement sur Terre pour l’instant. Le développement d’un service économique de fusées postales pourra peut-être être mis en place dans les prochaines années et promet non seulement de devenir une entreprise extrêmement intéressante sur le plan technique, mais aussi de créer un nouveau domaine d’activité bénéfique pour l’industrie allemande.
Wernher von Braun
