Les défis de la propulsion
Les enjeux de l’architecture des lanceurs dans le contexte du New Space

2.1 Les moteurs-fusées : liquides, solides, hybrides

• Fonctionnement d’un moteur-fusée

  Les moteurs-fusées jouent un rôle essentiel dans l'exploration spatiale en fournissant l'énergie nécessaire pour permettre à une charge utile d'échapper à l'attraction terrestre et de propulser des véhicules dans l'espace, en utilisant des systèmes propulsifs pouvant s’affranchir de la présence d’air. Les systèmes propulsifs utilisés actuellement peuvent être classés en fonction du type d'énergie stockée, et peuvent être classifiés en trois grands groupes : propulsion chimique, nucléaire et électrique. La propulsion électrique ne permet d’atteindre que des poussées très modestes et la propulsion nucléaire présente des problèmes de sécurité qui ont empêché son développement pour l’accès à l’espace. Ainsi, les lanceurs utilisent une propulsion chimique pour la mise en orbite des satellites. Dans ce type de propulsion, la chaleur de réaction délivrée par la combustion entre un oxydant et un carburant est transformée en énergie cinétique par la détente de ces gaz dans la tuyère. Avec une propulsion chimique peuvent être atteintes des impulsions spécifiques dans le vide de l’ordre de 500 s et des poussés de l’ordre du 1 000 kN. Les systèmes de propulsion chimique sont généralement regroupés en trois catégories principales : les systèmes à propergols solides, les systèmes à ergols liquides et plus récemment, les systèmes hybrides qui combinent les deux.

  Poussée et impulsion spécifique

  D’après le théorème des quantités de mouvement, et avec les notations de la figure 5, la poussée totale $T$ exprimée en newtons est donnée par l’expression suivante :

  $$T=\dot{m}\mathrm{ }{v}_{\mathrm{ej}}+(p_{\mathrm{...}}$$