comment décollent les fusées?


Voyons tout d’abord une fusée de plus près…

Prenons l’exemple du lanceur Ariane 5. Une belle bête de 773 tonnes

Voici le système de propulsion avec le moteur vulcain de l’étage principal et les deux propulseurs à poudre pour l’accélération.

Ils assurent près de 90% de la poussée totale au décollage

Ces 3 étages sont rempli d’ergol :

pour simplifier pour l’instant nous dirons qu’il s’agit de carburant

C’est eux qui assurent le décollage de la fusée, nous verrons tout à l’heure comment ils fonctionnent.

Au dessus, il s’agit de l’étage supérieur qui dispose aussi de son système de propulsion. Il est protégé par une coiffe aérodynamique

Dans le cas présent, l’étage supérieur contient deux satellites près à être mis en orbite

Voilà nous avons fait rapidement le tour de la fusée voyons maintenant son système de propulsion.

Nous voilà donc avec 773 tonnes à faire décoller !

Il faut propulser l’engin de façon à l élever dans ciel

et pour cela nous devons lutter contre l’attraction terrestre et contre les forces de frottement.

Pour trouver une force suffisante, nous allons utiliser la 3ème loi de Newton aussi appelée principe des actions réciproques

cette loi nous dit que 

Lorsqu’un corps A exerce une force sur un corps B alors celui-ci exerce sur le corps A une force opposée d’intensité égale

Voyons un exemple pratique avec mon assistant : assis sur une chaise à roulette, il va pousser un mur : ses pieds exercent donc une force sur le mur et la réaction inverse se produit : mur exerce sur lui une même force et le fait reculer.

Donc pour en revenir à notre fusée, si celle exerce une poussée suffisamment forte sur la terre, la réaction opposée la fera décoller,

Et contenu de leur masse, ni la terre, ni le le mur ne vont bouger…

voyons maintenant de plus près le fonctionnement du propulseur pour comprendre comment la fusée exerce sa poussée

Voici le schéma simplifié du propulseur.

Nous avons ici un réservoir de carburant qui sert de combustible et un réservoir de comburant qui permet la combustion.

Dans un moteur classique, on n’ajoute pas de comburant car l’oxygène de l’air joue ce rôle. Mais dans notre cas, la réaction doit être particulièrement puissante et surtout pouvoir fonctionner en haute altitude ou la concentration en oxygène deviens très faible.

Sous l’action de turbopompes , le mélange du carburant et du comburant se fait provoquant une explosion.

Il entraîne un dégagement de gaz à très haute pression dans la tuyère ce qui assure la propulsion de la fusée.

Voici donc notre fusée qui décolle.

 

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