Pour s’échapper de l’attraction terrestre ou de tout corps céleste il faut pouvoir propulser un objet selon la loi d’action-réaction qui constitue la 3e loi de Newton qui annonce que "Tout corps A exerçant une force sur un corps B subit une force d'égale intensité, de même direction mais de sens opposé, exercée par le corps B".

Pour simplifier, toute action génère une réaction égale et opposée. L’exemple le plus ludique consiste à lâcher un ballon gonflé et de le voir se déplacer dans la direction opposée au jet d’air.

C’est le principe de tout moteur à réaction utilisé en aviation ou dans le domaine spatial. Dans le cas d’une fusée l’action est réalisée par un propulseur dirigé vers le bas et la réaction qui en résulte propulse la fusée vers le haut.

La vitesse de satellisation correspond à la vitesse minimale nécessaire à un objet pour être placé sur une orbite circulaire autour d’un corps céleste. Si la vitesse de l’objet est inférieure à la vitesse de satellisation minimale, celui-ci retombe sur le corps ; si la vitesse est égale à la vitesse de satellisation minimale, l’objet est placé en orbite circulaire à distance R du corps céleste ; si la vitesse est supérieure à la vitesse de satellisation minimale l’objet aura une trajectoire elliptique ou circulaire de rayon plus important.

Le calcul de la vitesse de satellisation dépend de la constante de gravitation universelle, de la masse du corps céleste et de la distance à laquelle l’orbite est définie au-delà du rayon du corps céleste.

Ainsi sur Terre il faut atteindre une vitesse de 7,9 km par seconde, soit un peu plus de 28 000 km/h pour qu’une fusée puisse s’échapper de la gravité terrestre.

Enfin il existe une vitesse dite de libération qui permet à un projectile ou une sonde spatiale d’échapper définitivement à l'attraction gravitationnelle d'un astre dépourvu d'atmosphère et s'en éloigner indéfiniment. Cette vitesse est supérieure à la vitesse de satellisation, soit pour la Terre 11,2 km par seconde.

On comprend que l’énergie nécessaire à une fusée est énorme, ce qui explique la masse importante d’une fusée au regard de la masse de l’objet ou du satellite à mettre sur orbite.

Faites-le vous même

Il existe de nombreux dispositifs ludiques comme les fusées à eau qui permettent d’aborder le principe de base de l’action-réaction et jouer à l’apprenti ingénieur.

Photo : Lanceur Ariane 6 © CNES/ESA/Arianespace/Optique Vidéo CSG/S Martin, 2023