Les principes de la fusée ont été testés pour la première fois il y a plus de 2000 ans, mais ce n'est vraiment que depuis 70 ans environ que ces machines ont été utilisées pour des applications dans l'exploration spatiale. Aujourd'hui, les fusées emportent régulièrement des vaisseaux spatiaux vers d'autres planètes de notre système solaire. Plus près de la Terre, les fusées transportant des fournitures jusqu'à la Station spatiale internationale peuvent retourner sur Terre, atterrir seules et être réutilisées.
Fusée précoce
Il y a des histoires sur la technologie des fusées utilisées il y a des milliers d'années. Par exemple, vers 400 av.J.-C., Archytas, un philosophe et mathématicien grec, a montré un pigeon en bois suspendu à des fils. Le pigeon a été repoussé par la vapeur qui s'échappait, selon la NASA.
Environ 300 ans après l'expérience du pigeon, le héros d'Alexandrie aurait inventé l'aeolipile (également appelé moteur du héros), a ajouté la NASA. L'appareil en forme de sphère était assis au-dessus d'une piscine d'eau bouillante. Le gaz de l'eau fumante est entré à l'intérieur de la sphère et s'est échappé à travers deux tubes en L sur les côtés opposés. La poussée créée par la vapeur qui s'échappait fit tourner la sphère.
Les historiens croient que les Chinois ont développé les premières vraies roquettes autour du premier siècle après JC.
Pendant les quelques centaines d'années suivantes, les roquettes ont été principalement utilisées comme armes militaires, y compris une version appelée fusée Congreve, développée par l'armée britannique au début des années 1800.
Pères de la fusée
À l'ère moderne, ceux qui travaillent dans les vols spatiaux aujourd'hui reconnaissent souvent trois «pères de la fusée» qui ont aidé à pousser les premières fusées dans l'espace. Un seul des trois a survécu assez longtemps pour voir des roquettes utilisées pour l'exploration spatiale.
Le russe Konstantin E. Tsiolkovsky (1857-1935) a publié ce qui est maintenant connu comme «l'équation de fusée» en 1903, dans un magazine d'aviation russe, selon la NASA. L'équation concerne les relations entre la vitesse et la masse de la fusée, ainsi que la vitesse à laquelle le le gaz s'échappe lorsqu'il sort de l'échappement du système propulseur et la quantité de propulseur qui s'y trouve. Tsiolkovsky a également publié une théorie des fusées à plusieurs étages en 1929.
Robert Goddard (1882-1945) était un physicien américain qui a envoyé la première fusée à propulsion liquide en altitude à Auburn, Massachusetts, le 16 mars 1926. Il avait deux brevets américains pour l'utilisation d'une fusée à propulsion liquide et aussi pour une fusée à deux ou fusée à trois étages utilisant du combustible solide, selon la NASA.
Hermann Oberth (1894-1989) est né en Roumanie et a ensuite déménagé en Allemagne. Selon la NASA, il s'est intéressé très tôt à la fusée, et à 14 ans, il a imaginé une "fusée à recul" qui pourrait se déplacer dans l'espace en utilisant uniquement son propre échappement. À l'âge adulte, ses études portaient sur des fusées à plusieurs étages et sur la façon d'utiliser une fusée pour échapper à la gravité terrestre. Son héritage est entaché par le fait qu'il a aidé à développer la fusée V-2 pour l'Allemagne nazie pendant la Seconde Guerre mondiale; la fusée a été utilisée pour des bombardements dévastateurs sur Londres. Oberth a vécu pendant des décennies après le début de l'exploration spatiale et a vu des fusées amener les gens jusqu'à la lune et a regardé les équipages de navette spatiale réutilisables dans l'espace encore et encore.
Des fusées dans les vols spatiaux
Après la Seconde Guerre mondiale, plusieurs spécialistes allemands des fusées ont émigré à la fois en Union soviétique et aux États-Unis, aidant ces pays dans la course à l'espace des années 1960. Dans ce concours, les deux pays se sont battus pour démontrer leur supériorité technologique et militaire, en utilisant l'espace comme frontière.
Des roquettes ont également été utilisées pour prendre des mesures du rayonnement dans la haute atmosphère après des essais nucléaires. Les explosions nucléaires ont principalement cessé après le Traité d'interdiction limitée des essais nucléaires de 1963.
Alors que les fusées fonctionnaient bien dans l'atmosphère terrestre, il était difficile de déterminer comment les envoyer dans l'espace. L'ingénierie des fusées en était à ses balbutiements et les ordinateurs n'étaient pas assez puissants pour effectuer des simulations. Cela signifiait que de nombreux tests en vol se terminaient avec les fusées explosant de façon spectaculaire quelques secondes ou minutes après avoir quitté la rampe de lancement.
Avec le temps et l'expérience, cependant, des progrès ont été réalisés. Une fusée a été utilisée pour la première fois pour envoyer quelque chose dans l'espace lors de la mission Spoutnik, qui a lancé un satellite soviétique le 4 octobre 1957. Après quelques tentatives infructueuses, les États-Unis ont utilisé une fusée Jupiter-C pour voler son Explorer 1 satellite dans l'espace le 1er février 1958.
Il a fallu plusieurs années de plus pour que l'un ou l'autre pays se sente suffisamment en confiance pour utiliser des roquettes pour envoyer des gens dans l'espace; les deux pays ont commencé par les animaux (singes et chiens par exemple). Le cosmonaute russe Yuri Gagarin a été le premier humain dans l'espace, quittant la Terre le 12 avril 1961, à bord d'une fusée Vostok-K pour un vol à plusieurs orbites. Environ trois semaines plus tard, Alan Shepard a effectué le premier vol suborbital américain sur une fusée Redstone. Quelques années plus tard, dans le cadre du programme Mercury de la NASA, l'agence est passée aux fusées Atlas pour atteindre l'orbite, et en 1963, John Glenn est devenu le premier Américain à orbiter autour de la Terre.
Pour viser la lune, la NASA a utilisé la fusée Saturn V, qui, à 363 pieds de haut, comprenait trois étages - le dernier conçu pour être assez puissant pour se détacher de la gravité terrestre. La fusée a lancé avec succès six missions d'alunissage entre 1969 et 1972. L'Union soviétique a développé une fusée lunaire appelée N-1, mais son programme a été définitivement suspendu après plusieurs retards et problèmes, dont une explosion mortelle.
Le programme de navette spatiale de la NASA (1981 à 2011) a utilisé pour la première fois des fusées solides pour propulser les humains dans l'espace, ce qui est remarquable, car contrairement aux fusées liquides, elles ne peuvent pas être désactivées. La navette elle-même avait trois moteurs à carburant liquide, avec deux propulseurs à fusée solides attachés sur les côtés. En 1986, le joint torique d'un propulseur à propergol solide est tombé en panne et a provoqué une explosion catastrophique, tuant sept astronautes à bord de la navette spatiale Challenger. Les propulseurs à fusée solide ont été repensés après l'incident.
Les fusées ont depuis été utilisées pour envoyer des vaisseaux spatiaux plus loin dans notre système solaire: après la lune, Vénus et Mars au début des années 1960, qui se sont ensuite étendues à l'exploration de dizaines de lunes et de planètes. Les fusées ont transporté des vaisseaux spatiaux dans tout le système solaire afin que les astronomes aient maintenant des images de chaque planète (ainsi que de la planète naine Pluton), de nombreuses lunes, comètes, astéroïdes et petits objets. Et, grâce à des fusées puissantes et avancées, le vaisseau spatial Voyager 1 a pu quitter notre système solaire et atteindre l'espace interstellaire.
Les fusées du futur
Plusieurs sociétés dans de nombreux pays fabriquent désormais des fusées sans équipage - États-Unis, Inde, Europe et Russie, pour n'en nommer que quelques-unes - et envoient régulièrement des charges utiles militaires et civiles dans l'espace.
Et les scientifiques et les ingénieurs travaillent continuellement à développer des fusées encore plus sophistiquées. Stratolaunch, la société de conception aérospatiale soutenue par Paul Allen et Burt Rutan, vise à lancer des satellites à l'aide d'avions civils. SpaceX et Blue Origin ont également développé des fusées de premier étage réutilisables; SpaceX dispose désormais de fusées Falcon 9 réutilisables qui effectuent régulièrement des trajets vers la Station spatiale internationale. [En photos: le premier succès du lancement de la fusée Falcon Heavy de SpaceX!]
Les experts prédisent que les fusées du futur seront capables de transporter de plus gros satellites dans l'espace et pourraient être capables de transporter plusieurs satellites en même temps, a rapporté le Los Angeles Times. Ces fusées pourraient utiliser de nouveaux matériaux composites, des avancées en électronique ou même en intelligence artificielle pour effectuer leur travail. Les futures fusées pourraient également utiliser des combustibles différents - tels que le méthane - qui sont plus sains pour l'environnement que le kérosène plus traditionnel qui est utilisé dans les fusées aujourd'hui.
