Course à l'espace 1er round: Spoutnik/Explorer 1

[invite01ed04d4]

Bonjour.

Petit rappel historique préliminaire:

En 1957, les Russes satellisent Spoutnik 1, d'une masse totale de 86 kg, grâce à leur fusée R-7 Semiorka (30m de haut, un peu moins de 300 tonnes).

Les Américains se sont faits devancés et le président de l'époque, Eisenhower demande à la marine américaine de mettre à leur tour un satellite en orbite.

Ceux-ci ne parviennent pas à lancer une charge utile supérieure à 2 kg avant 1958, où grâce à la contribution de l'ingénieur Von Braun, ils parviennent enfin à satelliser Explorer 1, d'une charge de 14 kg.

C'est une moindre performance par rapport aux Russes, mais l'honneur est sauf.

(Vu dans les compléments de "In The Shadow Of The Moon", de Ron Howard).

Je ne saisis pas très bien la notion de "charge utile" pour la mise en orbite des satellites.

Sont mis en jeu des lanceurs de plusieurs centaines de tonnes, de plusieurs dizaines de mètres de haut, équipés de moteurs extrêmement puissants, d'une poussée de plusieurs mégatonnes, alors ou se trouve la difficulté à satelliser des charges à peine plus importantes??

Instinctivement, on pourrait se dire que les 72kg de différence entre Spoutnik et Explorer 1 pourrait être facilement comblé en allégeant un peu la fusée non? (en la raccourcissant de 2 mm, ou en remplaçant deux plaques d'acier par de l'alu non )?

Enfin, je me doute bien que le problème est autre...

Merci de m'éclairer.
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Quand le moteur du dernier étage d'une fusée met un satellite en orbite il se met nécessairement lui aussi avec le réservoir de carburants. Une fois en orbite, ni le moteur ni le réservoir ne servent à rien et ne sont pas utiles. La seule charge utile est le satellite lui même.

Et non, c'est le problème des fusées. La plupart de l'énergie sert à soulever et accélérer le carburant qui devra être éjecté plus tard le plus vite possible vers l'arrière. Augmenter un peu la charge utile demande augmenter énormément la masse de départ. Si on ne tient pas compte des éffets de la gravité (et qui empirent les choses) la vitesse finale d'une fusée est donnée par:



Où 'u' est la vitesse d'éjection des produits de la combustion et Mi et Mf les masses initiale et finale.

Cela explique pourquoi alléger les masses est si important que pour un des lancements d'Ariane, on avait évité de peindre la fusée.
Au revoir.

[invite01ed04d4]

D'accord, tout s'explique.

Une courbe logarithmique, c'est pas de chance, on est passé tout près de l'exponentielle et on serait déjà sur Mars depuis longtemps.


Ok, merci bien.
Au revoir.