Qu'est-ce qui propulse les fusées ?

Nous utilisons les fusées pour repousser les frontières de l'exploration humaine et déployer la technologie qui relie les individus à travers le monde et permet de créer et mettre en œuvre nos technologies les plus complexes. Pourtant, parmi tous les moteurs qui nous déplacent, le moteur-fusée est probablement le plus simple.

Combustion

Quand un carburant brûle, il se combine avec l'oxygène pour former des gaz plus légers et de la chaleur. C'est la combustion. Les gaz se dilatent rapidement car ils sont beaucoup moins denses que le carburant. Dans un pétard, les gaz en expansion n'ont nulle part où aller, l'augmentation brutale de pression détruit l'enveloppe. Dans une cartouche, le joint faible entre l'étui et la balle laisse les gaz en expansion propulser la balle hors du canon. Cela repousse aussi l'arme en arrière, causant le recul. Les moteurs à combustion brûlent du carburant pour créer du mouvement, mais là où les moteurs à essence utilisent cette combustion pour actionner des mécanismes complexes, les fusées utilisent leur puissance directement. Dans un moteur-fusée, comme pour une balle, la force créée par la combustion est focalisée dans une direction : vers l'ouverture du canon pour une arme, vers l'orifice inférieur pour une fusée. Au lieu d'utiliser la combustion pour éjecter un projectile, le moteur-fusée utilise cette force pour se propulser loin des gaz en expansion, exactement comme le recul d'un fusil.

Comburant

Le propergol de fusée est un mélange de carburant et de comburant. Le carburant a besoin d'oxygène pour brûler. L'oxygène présent dans l'air à l'intérieur du moteur-fusée est rapidement consumé pendant la combustion. Les moteurs-fusées utilisent des comburants, substances qui libèrent de l'oxygène pendant la combustion du carburant, pour fournir une source constante d'oxygène. Les deux principaux types de carburant utilisés dans les propergols sont les propergols solides et liquides.

Propergol solide

Les propergols solides sont légers et stables à température ambiante. Ils sont conçus avec un cœur creux qui permet aux gaz en expansion de s'échapper pendant la combustion. Le comburant est incorporé dans le mélange. Une fois allumés, les propergols solides ne peuvent pas être arrêtés ; ils brûlent jusqu'à épuisement. Les deux propulseurs à propergol solide de la navette spatiale fournissent la poussée principale au décollage. En raison de leur stabilité et simplicité, ils sont aussi utilisés dans les fusées modèles commerciales.

Propergol liquide

Dans une fusée à propergol liquide, le carburant et le comburant sont stockés dans des réservoirs séparés. Les deux liquides sont mélangés, souvent pulvérisés ensemble dans la chambre de combustion, et s'enflamment au contact ou par une source d'allumage externe, selon le type de propergol. Ces carburants sont moins stables que les solides : l'oxygène liquide, comburant courant, doit être maintenu à très basse température pour rester liquide. La combustion du propergol liquide peut cependant être réglée, voire arrêtée avant épuisement. Le grand réservoir externe de la navette spatiale contient le propergol liquide utilisé au décollage.