Le NERVA.

Ainsi, on a pensé à mettre au point des moteurs fonctionnant de manière différente, et en particulier des moteurs thermonucléaires. La propulsion thermique nucléaire est très attrayante, même si les problèmes politiques semblent difficiles à surmonter. Dans le cadre du projet NERVA, mené entre 1960 et 1972, les Américains avaient développé un moteur nucléaire bien plus puissant que les moteurs chimiques conventionnels. L'énergie libérée par une pile atomique sert à chauffer un gaz qui sortira à très haute température de la tuyère. Le choix du gaz est crucial. Plus il est léger, plus il sortira avec une vitesse importante. C'est pourquoi tous les projets de moteurs thermonucléaires utilisent de l'hydrogène. Pour augmenter la vitesse de sortie, on peut aussi jouer sur la température fournie par le réacteur. Avec un réacteur à cœur gazeux, on pourrait atteindre 30 à 70 km/s ! La température de sortie du gaz est tellement élevée que n'importe quel métal utilisé pour confectionner la tuyère ne pourrait résister. Le flux de sortie est alors confiné grâce à des champs magnétiques très puissants. Ainsi, l'énergie du combustible nucléaire remplace celle des réactions chimiques utilisée dans les lanceurs classiques. Le NERVA aurait alors permis de réduire la durée d'un voyage vers Mars à quelques mois seulement.


De plus, d'après la NASA, à cause des distances parcourues et du délai de communication entre Mars et la Terre, l'autonomie du vaisseau spatial devra être presque totale. Le vaisseau spatial devra sans doute posséder un système écologique auto-suffisant, ou plus simplement des procédés de recyclage de l'eau et des déchets humains pour économiser l'eau, l'oxygène et les rations alimentaires. Tout sera retraité : urine et excréments.

Comment fonctionne une fusée ?

L'envoi d'une fusée est aujourd'hui régie par les lois de la physique, en particulier par les trois lois de Newton sur le mouvement. Tout d'abord, il n'y a pas d'action sans réaction. De ce fait, une fusée doit provoquer une poussée suffisante pour permettre d'échapper à la pesanteur terrestre qui la maintient au sol. Pour provoquer une poussée suffisante, il faut provoquer une réaction chimique extrême entre un comburant et un carburant. Pour le comburant (ce qui brûle), on utilise de l'hydrogène liquide. (plus facile à stocker et moins dangereux que le kérozène, utilisée au début de l'ère spatiale). Pour le carburant (ce qui fait brûler), on utilise aujourd'hui du dioxygène liquide. Le principe du moteur d'une fusée est de réaliser la combustion d'un combustible par un oxydant (comburant) dans une chambre de combustion. Cette réaction produit des gaz à très hautes températures qui cherchent à sortir de la chambre, qui ne possède qu'une ouverture (appelée la tuyère) : les gaz sont donc dirigés et éjectés par la tuyère. Cette éjection est l'action, appelée poussée. Et la réaction fait avancer la fusée dans le sens inverse de celui de l'éjection des gaz. Cette réaction se produit à l'intérieur du moteur et ne nécessite aucune présence d'oxydant extérieur, comme l'oxygène contenu dans l'air. En brûlant dans une chambre, le carburant dégage des gaz dont la pression augmente au fur et à mesure de la combustion. Si la chambre est fermée, elle explose. Si l'on permet aux gaz de s'échapper par le bas (action), ils créent une poussée vers le haut (réaction) qui fait décoller la fusée. La loi de Newton étant valable en tout lieu, ce principe peut aussi bien fonctionner dans l'atmosphère terrestre que dans le vide spatial.

Il est ensuite possible :
- soit de disposer le couple combustible-comburant, appelés propergols, dans la chambre de combustion. Dans ce cas, les propergols sont solides.
- soit d'injecter les propergols séparément qui sont alors stocké dans des réservoirs . Dans ce cas, les propergols sont liquides et on parle de moteur à propergol liquide.

Lorsque le combustible brûle durant la montée, la masse diminue. En s'éloignant de la Terre, la masse et la gravité décroissent. A poussée constante, la vitesse de la fusée augmente donc.

Un moteur à poudre est plus simple à mettre en œuvre qu'un moteur fonctionnant avec des liquides. On ne peut cependant pas arrêter la combustion une fois que le moteur est allumé, contrairement aux moteurs alimentés par des liquides qui peuvent être arrêtés après l'allumage et même redémarrés ensuite.

Avec des composés solides, on peut atteindre une vitesse de 3 km/s. Le mélange oxygène/hydrogène, utilisé par exemple pour la navette spatiale, permet d'obtenir des vitesses de l'ordre de 4,5 km/s. Enfin, certains couples comme le mélange oxygène/BeH2 ou fluor/LiH2 permettraient d'atteindre 7 km/s, mais ces composés hautement explosifs ne sont pas utilisés. Pour dépasser ces vitesses et aller encore plus vite, il faut changer de système !

La propulsion par réaction chimique ?

Parallèlement, dans le projet d'un vol habité vers Mars, la NASA prévoit en priorité d'envoyer une fusée dont la propulsion fonctionne par réaction chimique. En effet, même si le voyage martien ne sera pas vraiment une croisière de tout repos pour l'équipage, il existe un moyen de rendre le trajet plus agréable et moins dangereux : c'est d'aller plus vite. Le voyage ne prendrait alors que quelques mois, et l'importance de nombreux problèmes biomédicaux diminueraient fortement. Nos données actuelles, pour une durée de voyage assez courte, pourraient même être suffisantes, sans que l'on soit obligé de s'investir dans des recherches plus poussées. Pour aller plus vite, le vaisseau spatial devra être équipé de systèmes de propulsions bien plus puissants que ceux actuellement employés (réacteur nucléaire, moteur ionique, voile solaire).


Envoyer une grande fusée équipée de l'orbite de la Terre à Mars exige beaucoup carburant de fusée. Cela a été indiqué dans le travail d'études du docteur Wernher Von Braun publié en 1952 :"The Mars Project". Von Braun y décrit le premier scénario d'une mission humaine vers Mars. Cette exigence suggère que l'énergie nécessaire doit être plus grande pour propulser la fusée de l'orbite de la Terre vers Mars. De ce fait, la NASA prévoit d'utiliser une fusée d'ions pour fournir la poussée de longue durée. Cette approche a été utilisée avec succès par la NASA pour la propulsion d'une sonde sans pilote. Cette technologie réduit la quantité de carburant qui doit être porté à bord mais il exige une provision assez abondante à bord d'énergie électrique. Ce compromis est probablement valable et la fusée d'ion pourrait potentiellement raccourcir le temps de voyage pour atteindre Mars.

Anti-gravitation : les avancées scientifiques.

Il semble donc, comme l’avait pressenti ces auteurs, que si un jour l’homme parvient à quitter son minuscule système solaire, ou même seulement parvient à l’explorer par lui-même, ce ne sera pas en utilisant des fusées qui dès maintenant montrent leurs limites, mais en maîtrisant l’intensité de la gravité. Bien entendu, cette réalité incontournable n’a pas échappé non plus à quelques-uns de nos chercheurs contemporains pour qui le concept « d’antigravité » ne se résume plus à opposer à cette force de gravité des forces d’une autre nature comme par exemple, des forces électromagnétiques. Ainsi, les modèles théoriques sur l'antigravité dans les revues scientifiques sont aujourd'hui de plus en plus nombreux. Les physiciens, même s'ils n'ont pas de réponses catégoriques, ne sont plus effrayés par ce sujet qui a perdu de son intangibilité. Même si certains scientifiques s'attellent à la tâche, selon les théories de la physique moderne largement reconnues et vérifiées dans nombre d’expériences, on estime que l’antigravité est fort peu probable voire impossible. Néanmoins, quelques descriptions logiques et rigoureuses de l'antigravitation sont compatibles avec les théories physiques actuelles, c'est à dire la relativité générale d'Einstein (= la gravité de Newton complétée par une description plus générale de la gravitation) et la mécanique quantique, soit la théorie qui décrit le monde subatomique.



D'après Marcel PAGES, qui a proposé sa théorie au Congrès International des Satellites et des missiles et auteur du livre “Le défi de l’Anti-Gravitation”, il s’agirait, au contraire, de définir les éventuels procédés qui permettraient de modifier directement l’intensité la gravité. Pourtant, pour l’instant, sur le plan théorique, nos connaissances sont encore rudimentaires.

Les scientifiques de la NASA en sont à construire des prototypes d'engins afin de déterminer si l'antigravité est possible, tandis que d'autres scientifiques affirment d'ores est déjà qu'elle l'est. En 2000, la NASA a attribué $600.000 à un projet de recherche dans l'espoir de pouvoir reproduire un dispositif qui bloque la force de la pesanteur. L'intérêt de la NASA dans l'anti-gravité est évident et purement pratique, quelque chose qui soulage les fusées du fardeau de la pesanteur de la terre étant éminemment intéressant. Si un dispositif pouvait alléger même en partie le poids d'une fusée qui doit se libérer de la pesanteur de la terre, l'engin aura besoin de moins de force de poussée pour atteindre l'espace. Néanmoins, la plupart des scientifiques pensent que c'est impossible.

Les vaisseaux anti-gravitationnels dans la Science-fiction.

Dans les oeuvres de science-fiction, la plupart des vaisseaux spatiaux utilise l'antigravité comme moyen de propulsion. Le terme d’antigravité est aussi parfois utilisé pour se référer à une forme de propulsion sans réaction, autrement dit sans expulsion à l’arrière du véhicule d’une matière dans un sens pour entraîner son mouvement dans le sens opposé. La notion d’antigravité fait sa première apparition sous le nom de « Cavorite » dans l’ouvrage de H.G Wells : The first men in the Moon. Certains auteurs s'en sont ensuite inspirés.

Par exemple, Across the Zodiac de Percy Greg, paru en 1880, présente un terrien utilisant la gravité négative pour se déplacer dans l'espace, et décrit un voyage vers Mars en 1830. De même, la nouvelle A Plunge into Space écrite en 1891 par le journaliste irlandais Robert Cromie narre l'histoire d'un inventeur, Henry Barnett, qui fabrique un moteur à anti-gravité après 20 ans de recherches. Il s'en sert pour construire un vaisseau spatial dans le but de s'envoler vers Mars avec un groupe d'amis. Plus tard, en 1917, l'américain John Ames Mitchell écrit Drowsy où on retrouve un télépathe qui découvre lui aussi le secret de l'anti-gravité puis s'en sert pour visiter la Lune ainsi que la Planète Rouge. Ainsi l'antigravité est un thème récurrent.

Présentation du journal de bord.

Nous exposerons sur ce site le journal de bord du voyage vers Mars : des préparations techniques à l'arrivée sur la planète rouge.