ESPACE (CONQUÊTE DE L')Des pionniers à la fin de la guerre froide

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Les pionniers de l'astronautique

Prélude

Alors qu'il est instituteur à Kalouga, Tsiolkovski publie en 1883 un ouvrage, L'Espace libre, dans lequel il propose d'utiliser la propulsion par réaction pour les vols dans l'espace. Mais c'est son ouvrage de 1903, L'Exploration de l'espace cosmique à l'aide d'engins à réaction, et ses additifs de 1911, 1912, 1914 et 1926 qui vont faire autorité. Tsiolkovski est le premier à comprendre et à mettre en équation le fonctionnement de la fusée. Notons qu'un autre Russe, Konstantin Ivanovitch Konstantinov, dans son Traité d'artillerie (1857), avait cerné le principe fondamental du fonctionnement de la fusée. Il écrivait, en effet, que « la quantité de mouvement communiquée à la fusée par la combustion du combustible et du comburant est, à tout instant, égale à la quantité de mouvement des gaz éjectés ». Tsiolkovski s'intéresse à la propulsion à liquides et préconise, plus de cinquante ans avant son avènement, l'utilisation de l'hydrogène et de l'oxygène liquides. Il envisage le refroidissement des parois de la chambre de combustion et de la tuyère par circulation d'un ergol (un des agents propulsifs des fusées à liquides). Il imagine plusieurs composants fondamentaux, comme les déflecteurs de jet pour le pilotage des fusées. Il établit la théorie des fusées à étages et calcule la quantité d'ergols qui est nécessaire pour qu'une fusée se libère de l'attraction terrestre. Il est aussi le premier à décrire ce que pourraient être des satellites artificiels et des stations spatiales circumterrestres et s'interroge sur le comportement du corps humain au cours d'un voyage prolongé en impesanteur.

Konstantin Edouardovitch Tsiolkovski

Photographie : Konstantin Edouardovitch Tsiolkovski

Le savant russe Konstantin Tsiolkovski (1857-1935) est le premier théoricien de l'astronautique. Véritable précurseur, il expose dès le début du XXe siècle le principe de la propulsion par réaction. Tsiolkovski est aussi l'auteur d'ouvrages de science-fiction. Convaincu que « l'humanité... 

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En 1918, il insistera sur la nécessité d'une coopération internationale pour explorer l'espace et évoquera la construction de grandes cités dans le cosmos. Considéré, à juste titre, comme le « père de l'astronautique », Tsiolkovski est l'auteur de plus de six cents publications concernant l'astronautique, l'astronomie, la biologie, la psychologie, la philosophie et la sociologie. Mais, à l'instar de celle d'Oberth, son activité restera essentiellement théorique, au contraire de Goddard et d'Esnault-Pelterie, à la fois théoriciens et réalisateurs de fusées ou de composants.

Hermann Oberth

Photographie : Hermann Oberth

L'Allemand Hermann Oberth (1894-1989), à gauche, et sa première fusée opérationnelle, en 1931. Il affirmait pouvoir un jour transporter le courrier de Berlin à New York en 24 minutes. On comptait, parmi ses collaborateurs, Nebel et von Braun. 

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L'Américain Goddard s'intéresse dès 1899 à la navigation spatiale. En 1906, il énonce la possibilité d'utiliser la propulsion électrique qui, au lieu d'éjecter un gaz, rejette des électrons ou des ions accélérés par un champ électrostatique. En 1907, il envisage la propulsion nucléaire pour les voyages interplanétaires puis, en 1911, il montre, lui aussi, que l'hydrogène et l'oxygène sont les meilleurs éléments pour la propulsion. Il se lance alors dans la conception théorique des fusées. En 1914, il dépose des brevets concernant des sous-ensembles : tuyères, chambres de combustion et systèmes d'alimentation en carburants. Toutefois, à cette époque, les expérimentations qu'il effectue concernent essentiellement les fusées à poudre. En décembre 1919, il achève son ouvrage fondamental, A Method of Reaching Extreme Altitudes (« Une méthode pour atteindre les altitudes extrêmes »), qui est publié en janvier 1920.

Le 16 mars 1926, à Auburn, dans le Massachusetts, Goddard est le premier à procéder au lancement d'une fusée à ergols liquides. Certes, cette fusée, d'une masse de 4,6 kilogrammes, à essence et oxygène liquide, ne s'élève que d'une douzaine de mètres, mais c'est cette première mondiale qui va ouvrir la voie à la fusée moderne fonctionnant avec des « carburants » – les ergols – liquides, plus performants que la poudre.

Après avoir pris connaissance des travaux de Tsiolkovski, Hermann Oberth se livre à l'étude des fusées à partir de 1917. Il propose à l'armée allemande de réaliser des missiles à ergols liquides. Mais les militaires s'opposent à ses idées, convaincus que la portée des fusées ne dépassera jamais 7 kilomètres ! Oberth se tourne alors vers la navigation spatiale. En 1922, il soumet à l'université de Heidelberg un projet de thèse, intitulé Die Rakete zu den Planetenräumen (« La fusée vers les espaces planétaires »), qui est refusé comme invraisemblable. Oberth sera malgré tout à l'origine de l'engouement extraordinaire pour l'espace qui se manifeste en Allemagne à la fin des années 1920. Par ses idées, il sera l'inspirateur du V2, la première fusée moderne.

Après avoir inventé le « manche à balai », le moteur en étoile et l'avion monoplan métallique, le Français Robert Esnault-Pelterie se lance, à partir de 1907-1908 dans une réflexion sur les voyages dans l'espace. En février 1912, à Saint-Pétersbourg, il prononce une conférence qu'il reproduit, le 15 novembre suivant, à Paris, devant la Société française de physique. Le titre en est plutôt sibyllin : « Considérations sur les résultats d'un allègement indéfini des moteurs », alors qu'il avait originellement prévu « Sur la possibilité du voyage sidéral », titre qui fut refusé comme trop osé. Esnault-Pelterie démontre que, pour aller sur Mars et Vénus en des temps réduits – quelques dizaines d'heures –, il faut fournir des vitesses considérables et que, par conséquent, la propulsion nucléaire fondée sur le radium qu'il préconise constitue une bonne solution. Le 8 juin 1927, il franchit une étape très importante. À la Sorbonne, lors de l'assemblée générale de la Société française d'astronomie, il présente une conférence dont le titre est cette fois dénué de toute ambiguïté : « L'exploration par fusées de la très haute atmosphère et la possibilité des voyages interplanétaires ». Il y insiste, pour ce qui concerne la propulsion, sur l'importance de la vitesse d'éjection des gaz et sur le rapport des masses initiale et finale de la fusée ; il présente une théorie de la détente des gaz de combustion dans une tuyère convergente-divergente.

Les sociétés d'astronautique

Si la conférence d'Esnault-Pelterie du 8 juin 1927 représente une date marquante dans l'histoire de l'astronautique française, outre-Rhin, un événement majeur se produit un mois plus tard : le 5 juillet 1927, ce qui va devenir l'une des plus célèbres sociétés savantes ayant pour thème le voyage spatial est créée à Breslau. Oberth en deviendra le président en 1929. Il s'agit de la fameuse Verein für Raumschiffahrt (Société pour la navigation dans l'espace) ou VfR, dont le journal, Die Rakete (« La Fusée »), contribuera largement à sa notoriété, et à la propagation des idées de navigation spatiale.

La même année 1927, en décembre, un comité dénommé Comité d'astronautique est constitué en France à l'initiative d'Esnault-Pelterie, afin de promouvoir le voyage dans l'espace. Parmi ses membres figuren [...]

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Jacques VILLAIN, « ESPACE (CONQUÊTE DE L') - Des pionniers à la fin de la guerre froide », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 29 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/espace-conquete-de-l-des-pionniers-a-la-fin-de-la-guerre-froide/