Que la force soit avec votre vaisseau spatial 23/06/2020 |  8 minutes

Si cette force vous permet de rester les pieds sur Terre, elle peut aussi dans l’espace être utilisée pour affecter la vitesse et la trajectoire d’un objet spatial.

En avril de cette année, un an et demie après son lancement par Ariane 5, la sonde BepiColombo est (re)venue faire un tour de la Terre. Avait-elle perdu son chemin ? Et non ! Au cours de son voyage, BepiColombo, mission européenne à la planète Mercure effectuera huit autres survols planétaires. Deux autour de Vénus et six autour de Mercure, avant d’arriver à sa destination, sept ans après son départ.

Autre exemple : en 2004, la sonde Rosetta s’est embarquée à bord d’une fusée Ariane 5 en route pour un rendez-vous avec la comète Churyumov-Gerasimenko. Une fois lancée, elle a quand-même passé cinq ans à voler autour du système solaire intérieur, faisant trois fois le tour de la Terre en 2005, 2007 et 2009, et une fois autour de Mars en 2007, avant d’atteindre « Tchouri » en 2014.

Évidemment tous ces détours sont programmés. Ces missions, comme la plupart des voyages interplanétaires, utilisent l’« assistance gravitationnelle » d’un corps céleste pour modifier la vitesse ou la trajectoire de l’engin spatial.

L’attraction gravitationnelle peut être utilisée pour accélérer ou ralentir un vaisseau spatial ou encore pour rediriger sa trajectoire.

Le passage volontaire d’un objet à travers le champ gravitationnel d’une planète ou d’une lune applique un « effet de fronde » modifiant la vitesse du vaisseau spatial par rapport au soleil. Plus la planète ou la lune est massive, plus sa puissance gravitationnelle est forte.

Le vaisseau s’approche dans la même direction que l’orbite de la planète. Le champ gravitationnel de celle-ci attire de plus en plus la sonde qui voit sa vitesse augmenter : le premier survol de la Terre de Rosetta a augmenté sa vitesse de 11 000 kilomètres / heure. En utilisant plusieurs « gravicélérations », on obtient une sorte de « ricochet cosmique ».

Si le vaisseau arrive dans le sens opposé de la planète, cela le ralentit. BepiColombo passe la majeure partie de son voyage à freiner. Comme Mercure est très proche du Soleil, les objets qui se dirigent vers lui sont attirés par la gravité solaire, ce qui les fait accélérer. Au rythme des gravicélérations, BepiColombo perd de la vitesse afin de pouvoir atteindre en sécurité l’orbite de Mercure.

C’est une question de carburant. Les vaisseaux spatiaux interplanétaires ne peuvent tout simplement pas en transporter suffisamment pour faire ce type de trajet.

Même si un lanceur pouvait le placer sur une trajectoire se dirigeant directement vers sa cible (qui, n’oubliez pas, se déplace rapidement sur une orbite courbe !), une sonde devrait alors transporter une énorme quantité de carburant pour le voyage. Elle serait donc beaucoup plus lourde.

Cela signifierait que la fusée qui la lancerait devrait également transporter beaucoup plus de carburant pour réussir à décoller. Et comme ce carburant supplémentaire augmenterait également la masse de la fusée elle-même, il faut d’autant plus de carburant, etc.

Si l’on résume : une fois libéré de son lanceur, plus le vaisseau spatial peut profiter de la gravité pendant son voyage, moins il a besoin de carburant pour l’emporter et plus il peut aller loin.

Cette utilisation intelligente des lois de la nature nous permet vraiment de repousser les frontières de l’espace et d’avancer avec bravoure vers de nouveaux horizons.