Pour bien se rendre compte à quel point les trajectoires interplanétaires sont éloignées de la ligne droite et directe, voici un dessin représentant le voyage de la sonde Mars Express en 2003 (année du rapprochement maximum entre la Terre et Mars).

En 1: les positions respectives de la Terre (en bleu) et de Mars (en orange) au moment du départ de la sonde le 02-06-2003.
En 2: les positions respectives de la Terre (en bleu) et de Mars (en orange) à mi-chemin.
En 3: les positions respectives de la Terre (en bleu) et de Mars (en orange) à l'arrivée sur Mars à Noël 2003.
Le voyage est donc bien long (dans ce cas: 6 mois).

Le problème, c'est, que nos fusées actuelles sont beaucoup trop lentes. Elles sont même moins rapides que ne le laissent supposer les chiffres fréquemment donnés (par exemple: 40000 Km/h pour Apollo) car ces chiffres ne donnent que la vitesse MAXIMUM atteinte en fin de combustion du dernier étage du lanceur.

Après cela, la capsule poursuit sa route sur sa lancée, sans propulsion, heureusement sans frottement, mais pas sans influence gravitationelle La Terre continue d'attirer la capsule qui, par conséquent, perd de la vitesse.

La vitesse d'Apollo en partance pour la Lune était de près de 40.000 Km/h en fin de combustion de l'étage SIV-B, mais d'à peine un peu moins de 4.000 Km/h en arrivant dans la zone où l'attraction lunaire devient prépondérante.
Une perte de plus de 35.000 Km/h!

Trop de gens croient que espace signifie automatiquement apesanteur, c'est faux, l'attraction gravitationnelle ne s'arrête pas à la frontière de l'espace.

Pourquoi les satellites et les astronautes en orbite autour de la Terre sont-ils en apesanteur alors?

Première explication, la plus facile à comprendre, la plus populaire:
en tournant autour de la Terre, le satellite est soumis à une force centrifuge (puisqu'il tourne), et cette force centrifuge compense exactement la force de pesanteur TOUJOURS PRÉSENTE. Si la force centrifuge était inférieure à la pesanteur (vitesse plus faible), le satellite retomberait, et si la force centrifuge était supérieure à la pesanteur (vitesse plus grande), le satellite échapperait à l'attraction terrestre et s'éloignerait à tout jamais dans l'espace.

Deuxième explication, préférée par les scientifiques parce que plus fiable, et ne faisant pas appel à la notion de force centrifuge (voir au bas de la page):
un objet en orbite est objet en chute libre, mais dont la vitesse tangentielle (horizontale si vous préférez) est telle qu'il tombe constamment au-delà de l'horizon, et donc ne peut se rapprocher de la Terre.

Quelque soit l'explication choisie, l'important est de savoir qu'une fusée qui s'éloigne de la Terre perd de la vitesse à cause de l'attraction gravitationnelle .

Vous avez sûrement déjà entendu parler de vitesse de libération. La vitesse de libération est la vitesse minimum qu'un objet doit avoir atteinte en fin de propulsion pour échapper totalement à l'attraction d'un astre. Pour une vitesse inférieure, l'objet retombe, tôt ou tard, pour une vitesse supérieure, l'objet poursuit sa route indéfiniment à la vitesse qu'il lui reste.

Pour la Terre, cette vitesse de libération est de 11,11 Km/sec, soit 39.600 Km/h. C'est cette vitesse que la Terre prend ou donne selon que l'on s'élève ou que l'on tombe vers ou depuis l'infini.

Conséquence: si l'on veut, par exemple, s'éloigner de la Terre avec une vitesse de 100.000 Km/h il faut THÉORIQUEMENT atteindre 139.600 Km/h pour qu'il en reste 100.000 après la décélération due à la gravitation.
Pourquoi théoriquement?

Parce que la décélération ne peut commencer que après la fin de la phase de propulsion (après l'extinction des moteurs), et ceci n'a lieu, en réalité, qu'à une certaine distance de la Terre, là où la force de gravitation est déja un peu plus faible (elle diminue comme le carré de la distance), et donc induit une perte de vitesse plus petite.

Toutefois, même si la perte de vitesse est bien inférieure à 39.600 Km/h, elle est réelle, et importante.
Pour aller sur Mars à une vitesse suffisamment élevée que pour obtenir une durée de voyage raisonnable, ce n'est donc pas simple; c'est même presque hors de portée de la propulsion chimique; tout dépend, bien sûr de ce que l'on entend par raisonnable.

Pour ma part, en tous cas: six mois de voyage aller (et encore plus pour revenir (**))
enfermés dans une "boite", cela me semble inhumain.

(**) Le voyage de retour est plus long, entre autre parce que la distance Terre-Mars qui était minimum au départ, a augmenté pendant leur séjour, qui est prévu pour être assez long. Les trajectoires en direction de planètes plus proche du Soleil sont aussi plus compliquées (et la Terre est plus proche du Soleil que Mars).

Pour augmenter la vitesse et diminuer le temps du voyage il faudra faire appel à des moyens de propulsion nouveaux.

Les plus en vue actuellement sont les moteurs ioniques ou plasmiques qui seraient utilisés en vol de croisière après la phase de propulsion chimique du départ; ils accéléreraient le vaisseau très doucement mais continuellement pendant la moitié du voyage, et le décéléreraient ensuite pendant l'autre moitié. Malgré leur modeste poussée, leur influence sur la diminution de la durée du voyage serait réelle.

On parlera beaucoup plus en détails de ces moteurs ioniques et plasmiques dans la partie consacrée à la propulsion dans l'espace.

Dans le monde de la propulsion plasmique, il existe un prototype, actuellement à l'étude, bien plus prometteur que ses prédécesseurs parce qu'il peut permettre des poussées très, très largement supérieures, c'est le Vasimr; on en parle déjà au bas de cette page ci, ainsi qu'à la suivante, et on en reparlera dans la partie consacrée à la propulsion dans l'espace.

Le Vasimr est un candidat sérieux pour espérer aller plus loin encore, et peut-être un jour voir ce genre d'image depuis un vaisseau habité explorant le "système" de Jupiter.

Il est, par contre, beaucoup plus difficile de prédire s'il sera possible un jour de vivre des aventures telles que évoquées par cette image:

Pour ceux qui ne l'ont pas reconnu, c'est le vaisseau USS Enterprise de la série de science fiction Star Trek.

La force centrifuge n'a plus bonne presse parce qu'elle est en fait fictive; en effet, pour qu'une force soit reconnue comme réelle, il faut qu'elle soit appliquée soit directement par contact (poussée d'une main ou traction sur un câble par exemple) soit à distance par action d'un champs électrique ou magnétique, par exemple.
Ce n'est pas le cas de la force centrifuge. En effet, lorsque vous vous sentez comprimé sur la vitre latérale de votre voiture tant le virage est serré, RIEN NI PERSONNE ne vous y pousse.
La seule force qui agisse réellement, est celle qui pousse la voiture (et vous avec) vers l'intérieur du virage, c'est la force centripète.
Lorsque vous prenez le bus et que le manque de place assise vous force à rester debout, l'accélération du bus vous pousse en avant et seulement en avant.
Par contre comme tout objet possédant une masse, vous avez tendance à résister à la poussée que l'on fait sur vous; on appelle cela l'inertie.
C'est cette tendance à résister à la force qui agit sur vos pieds posés sur le plancher du bus qui vous fait basculer en arrière.
En fait rien ne vous POUSSE en arrière c'est vous qui refusez d'avancer en même temps que vos pieds!
De la même façon, rien ne vous pousse en dehors d'un virage ce que vous ressentez c'est l'inertie de votre corps face à la force centripète. Il n'existe donc pas de réelle force centrifuge, c'est seulement une réaction d'inertie à la force centripète.