L'ULTIME FRONTIERE

Se pourrait-il qu'un jour, les avions soient capables de quitter l'atmosphère ? Que, comme dans les films, les mêmes appareils puissent évoluer aussi bien dans l'atmosphère que dans l'espace? C'est un rêve que les ingénieurs caressent depuis longtemps.

Si l'on parvient à mettre au point des avions hypersoniques capables d'atteindre plus de 10.000 km/h à plus de 50.000mètres, ne pourraient-ils pas, avec l'appoint de moteurs fusées par exemple, atteindre une vitesse suffisante pour se sattelliser en orbite basse (200 km d'altitude par exemple, ce serait déja bien) ?

Pour y répondre, rappelons tout d'abord les grands principes de la fusée et comment sattelliser un objet.

Une fusée est propulsée grâce au principe de l'action et de la réaction, qui nous dit ceci :

Si un objet A exerce une force sur un objet B, B exercera une force rigoureusement de même intensité en direction de A.

Exemple : Mettez vos patins, et munissez vous d'un ballon, de préférence assez lourd ou d'une boule de bowling par exemple. Lancez le ballon ou la boule le plus violemment possible devant vous. Résultat : vous reculez.

Que se passe-t-il ? Vos main ont appliqué une force de, par exemple, 98.1 N (10Kg) sur le ballon ou la boule et vous avez donc reçu, de sa part, une force de 9.81 N (10Kg) dirigée, cette fois vers vous (donc en sens contraire), qui vous a fait reculer (les patins servant à empêcher vos pieds d'adhérer au sol pour vous laisser reculer librement).

La même chose se passe si l'on remplace le ballon par un tuyau d'arrosage (sous forte pression quand même). Sauf que, cette fois, au lieu de lancer un ballon, vous "lancez" une multitude de molécules d'eau. Une "rafale" de" ballons" hypermicroscopiques, en quelque sorte (les molécules).

Sur une fusée, l'eau est remplacée par des gaz chauds, mais le principe est le même.

Il est très important que la tuyère soit adaptée, car c'est dans ce cas que la poussée est la plus élevée.

Si la pression statique en sortie est trop basse (au centre) la pression extérieure, plus forte comprime le jet, qui ralentit (écoulement supersonique dans un convergent). Or la poussée d'un moteur fusée dépend directement de la vitesse d'éjection des gaz comme nous le verrons bientôt.

Si la pression statique en sortie est trop haute (à droite), elle l'emporte sur la pression extérieure, et le jet s'écarte. Non seulement, une part de la poussée est "désaxée" si le jet devient franchement divergent, mais, en plus, ce surplus de pression aurait pu (aurait du) être transformé en vitesse d'éjection plus grande grâce à une tuyère adaptée.

Comment adapter une tuyère ? En lui donnant la bonne longueur. En effet, les gaz accélèrent en perdant de la pression statique tout au long du divergent; si leur pression statique est trop basse, c'est que la "divergence" a duré trop lontemps, donc que la tuyère est trop longue. Et vice versa.

Puisque la pression extérieure diminue avec l'altitude, une tuyère prévue pour fonctionner à haute altitude sera contruite plus longue que pour la basse altitude. On a même construit des tuyères avec "rallonge" se déployant avec l'altitude.

Dans le principe d'action et de réaction, les 2 forces sont de même intensité, mais de sens contraire. Leur somme est donc nulle. Comment, dès lors, en tirer quelque chose ?

Lorsque le patineur lance son ballon, les forces qui agissent sur le ballon sont : la poussée de la main du patineur et un peu de frottement RIEN D'AUTRE. La force de réaction du ballon ne s'applique pas au ballon mais à la main!

La résultante, pour le ballon, n'est donc pas nulle. De même, la main ne reçoit que la force de réaction en provenance du ballon et un peu de frottement, mais la force de poussée de la main n'agit QUE sur le ballon pas sur la main.

Là encore, la résultante n'est pas nulle. La seule chose qui soit nulle, c'est la résultante totale appliquée à l'ensemble patineur + ballon. En remplaçant le patineur par la fusée et le ballon par les gaz,les choses sont parfaitement semblables. N'oublions pas que l'on peut obtenir une grandeur totale nulle sans que tout ce qui la compose soit nul : Par exemple : 0=1-1; 2-2; 3-3 etc.....

Une croyance trop répandue veut que la poussée d'un moteur fusée soit augmentée si le jet rencontre un obstacle (par exemple : le sol). Certains pensent même que la fusée ne marche que si son jet "s'appuie" sur quelque chose. C'est totalement faux!

Revenons au patineur et son ballon. Si vous lancez un ballon en étant sur des patins (à glace ou à roulettes, peu importe), vous reculez EN LANCANT le ballon (c'est à dire : pendant que votre main pousse sur le ballon pour l'accélérer). et PAS pendant qu'il traverse l'air ni quand il frappe, par exemple, le mur du fond.

Si vous aviez un million de bras pour lancer un milion de ballons en rafale, chaque ballon vous repousserait au moment du lancé, et, un observateur vous regardant de si loin que la rafale de ballon lui semblerait continue aurait tort de croire que c'est le mur du fond qui vous repousse en appuyant sur une imaginaire colonne de ballon.

Les ballons successifs ne se touchent pas, ils ne constituent pas un milieu continu, c'est pareil pour les gaz de la fusée, ils poussent la fusée PENDANT LEUR EJECTION et PAS en s'appuyant sur le sol, ou sur tout autre support extérieur!!