Combien de temps une fusée met-elle pour atteindre la Lune ?

La Lune est à environ 384 400 km de distance, mais le temps de trajet dépend presque entièrement de l'énergie que le lanceur investit au départ. Apollo utilisa une trajectoire quasi d'évasion : le troisième étage de la Saturn V se ralluma en orbite terrestre basse, l'ensemble avança en perdant de la vitesse tout au long du trajet et, environ trois jours plus tard, arriva suffisamment lentement pour être capturé par la gravité lunaire. Apollo 11 quitta la Floride le 16 juillet 1969, freina jusqu'à entrer en orbite lunaire le 19 juillet et posa l'Eagle le 20 juillet. Toutes les missions habitées ultérieures suivirent pratiquement le même calendrier.

Une sonde sans équipage à maintenir en vie peut être lancée avec beaucoup plus de force. Poussé directement sur une trajectoire d'évasion, un vaisseau traverse la distance jusqu'à la Lune en bien moins d'un jour, bien qu'il aille alors trop vite pour s'arrêter, ce qui ne sert qu'à un survol. L'autre extrême est l'économie propulsive. SMART-1 voyagea jusqu'à une orbite de transfert en charge secondaire en septembre 2003, puis monta en spirale grâce à un moteur ionique au xénon dont la poussée équivaut au poids d'une carte postale, atteignant l'orbite lunaire en novembre 2004, plus de 13 mois plus tard.

Chaque heure économisée à l'aller se paie deux fois : une fois pour accélérer et une fois pour freiner à l'arrivée, et le propulseur pour ces deux manœuvres doit être emporté depuis la Terre. Les vols habités acceptent cette facture parce que les consommables, l'exposition aux radiations et l'endurance de l'équipage coûtent cher dans une autre monnaie. Les missions robotiques, qui peuvent se permettre la patience, achètent de plus en plus un trajet bon marché jusqu'à une orbite haute et compensent la différence avec des moteurs efficaces et de longues spirales à travers les ceintures de radiation.