Pourquoi les fusées ne montent-elles pas en ligne droite ?

Une fusée qui monterait en ligne droite jusqu'à 400 km puis couperait ses moteurs retomberait comme une pierre, car être en orbite ne consiste pas à être en altitude, mais à se déplacer si vite à l'horizontale que la courbure de la chute coïncide avec la courbure de la Terre. Cette vitesse, environ 7,8 km/s en orbite basse, est le véritable objectif du lancement ; l'altitude ne sert qu'à sortir de l'air, qui à cette vitesse détruirait n'importe quel véhicule par frottement.

La phase verticale initiale ne dure que quelques secondes et sert à dégager la tour de lancement et à traverser le plus vite possible les couches les plus denses de l'atmosphère. La fusée effectue ensuite une petite manœuvre de tangage et, à partir de là, laisse la gravité incliner progressivement sa trajectoire : c'est ce qu'on appelle le virage gravitationnel. Garder le nez aligné avec la direction du vol minimise les charges aérodynamiques latérales, qui pourraient briser la structure, et répartit efficacement la poussée entre gain d'altitude et gain de vitesse. À la fin de la montée, l'étage supérieur vole presque parallèlement au sol.

Tant que la fusée pointe vers le haut, une partie de la poussée est simplement dépensée à soutenir le véhicule contre la gravité, sans produire de vitesse utile. Les ingénieurs appellent cela la perte gravitationnelle, et pour un lancement typique elle se situe entre 1 et 1,5 km/s, à quoi s'ajoutent les pertes dues à la résistance de l'air. Une montée entièrement verticale multiplierait cette facture et exigerait beaucoup plus d'ergols. C'est pourquoi les trajectoires réelles sont un compromis : verticales juste assez pour échapper à l'air, et horizontales le plus tôt possible pour accumuler la vitesse qui maintient le véhicule en orbite.