Qu'est-ce qu'une fusée ?

La physique des fusées s'inscrit dans la troisième loi de Newton : en expulsant de la masse vers l'arrière à grande vitesse, le véhicule reçoit une poussée égale et opposée vers l'avant. À la différence d'un moteur à réaction qui puise l'oxygène dans l'atmosphère, une fusée transporte son propre oxydant, qu'il s'agisse d'oxygène liquide, de peroxyde d'azote ou d'un composant mélangé à un propergol solide. C'est pourquoi c'est le seul système de propulsion qui fonctionne dans le vide et le seul capable d'atteindre la vitesse orbitale, environ 7,8 km/s en orbite terrestre basse.

Les fusées à propergol solide, comme les propulseurs latéraux du SLS ou d'Ariane 6, sont simples et puissantes, mais ne peuvent pas être coupées une fois allumées. Les fusées à propergol liquide, comme les moteurs Merlin de la Falcon 9 ou les Raptor de Starship, peuvent être modulées et rallumées, ce qui explique qu'elles dominent les étages principaux et les étages d'atterrissage. Les hybrides combinent un solide avec un oxydant liquide, et les propulseurs électriques, à la poussée minuscule mais très efficace, déplacent les satellites déjà en orbite.

Un lanceur orbital est divisé en étages qui se séparent à mesure que leurs réservoirs se vident, afin que la fusée ne transporte pas de masse inutile. Le premier étage surmonte la gravité et l'air dense ; le second accélère la charge utile jusqu'à la vitesse orbitale. Depuis 2015, certains premiers étages reviennent se poser pour voler à nouveau. Le même principe, dans une version bien plus petite, fait fonctionner aussi bien les fusées de signalisation que les fusées amateurs, et dans une version géante, des véhicules de plus de 100 m de haut qui emportent des personnes et des satellites dans l'espace.