La fusée de Tintin m’a mené en bateau

Objectif Lune

Mon aventure de Tintin préférée de Tintin a toujours été le diptyque lunaire :

  • Quand j’étais gosse, pour sa fantastique plongée dans l’inconnu
  • Quand j’étais ado, pour le stress ressenti avec Baxter, quand la fusée lunaire ne répond plus
  • Plus tard, ce sont les explications scientifiques du professeur Tournesol qui m’ont intéressé.

Or, ce sont justement une de ces affirmations scientifiques que je voudrais mettre en défaut.

Mais commençons par le menu : il faut rappeler que cette double aventure est parue dans le journal de Tintin entre 1950 et 1953, soit dix-neuf ans avant le lancement d’Apollo 11 [1]. Il est par conséquent normal qu’il y ait certaines approximations.

L’excellente documentation d’Hergé et ses approximations

D’ailleurs, ces approximations sont pour la plupart mineures, beaucoup d’aspects de l’album coïncidant avec la réalité (Apesanteur dans la fusée, faible pesanteur sur la surface de la Lune, l’absence de scintillement des étoiles faute d’atmosphère, l’absence de son ...). Hergé s’est considérablement documenté avant de rédiger son album, et ça se voit, Tintin allant même jusqu’à décrire la Lune de la même manière que Buzz Aldrin, qui n’y posera le pied que plus de quinze ans plus tard [2] !

Roland Lehoucq, astrophysicien spécialisé dans la vulgarisation scientifique, a décortiqué ces aspects de l’œuvre dans un article très intéressant publié chez Futura-Sciences : On a marché sur la Lune : les secrets de Tintin. La seule grosse fantaisie d’Hergé sera d’y avoir imaginé de l’eau (À l’état solide) sur la Lune.

Propulsion continue

Pour ma part, le principal reproche que j’aurai à faire à l’œuvre y est le mécanisme de propulsion de la fusée. En effet, lors du lancement de la X-FLR6 (Premier essai à petite échelle, de l’envoi d’un engin radioguidé destiné à photographier la face cachée de la Lune) comme lors du vol « réel », le moteur de la fusée conçue par le professeur Tournesol ne cesse jamais de fonctionner. Comme beaucoup de lecteurs, j’ai par conséquent conclu logiquement que, pour aller sur la Lune (Et ça aurait été valable pour n’importe quel autre voyage spatial), il est nécessaire de viser la cible, d’enclencher le turbo et d’y aller en ligne droite.

La « véritable » méthode

Cette méthode est peut-être envisageable, mais elle s’opère au détriment d’une consommation énorme de carburant, qui airait pu être économisée en utilisant le principe de l’assistance gravitationnelle. Le principe est relativement simple (Les données utilisées sont celles d’Apollo 11) :

  • Il faut d’abord placer la fusée en orbite terrestre, puis couper ses moteurs une première fois [3]. Le temps d’allumage de ce premier étage est de 2 minutes 30 [4].
  • Au cours de l’orbite ainsi effectuée, il faut allumer le moteur du second étage un court laps de temps (6 minutes [4]) pour passer en orbite de transfert vers la Lune, puis couper les moteurs une seconde fois. L’orbite de la fusée a changé de manière à croiser la course de la Lune.
  • Au cours de ce trajet tous moteurs éteints, le second étage est largué, et l’allumage du troisième étage pendant 2 minutes 45 [4] est nécessaire pour placer le module en orbite lunaire. Le réacteur est ensuite coupé.
  • Pour passer sur une nouvelle orbite de transfert menant sur Terre, un second allumage de ce troisième étage pendant 5 minutes 35 [4] est suffisant.

Une animation très détaillée peut être aperçue ici (En anglais) : We choose the Moon.

Avec un temps total d’allumage des réacteurs de 16 minutes et 51 secondes [4] (Je fais ici abstraction du temps d’allumage du LEM qui a atterri et redécollé de la Lune) pour une mission de plus de 195 heures, on est bien loin du ratio du professeur Tournesol !

Prise de conscience

Mais, pour en venir à cette réflexion, il m’a fallu un déclencheur. C’est que, récemment, j’ai retenté de jouer à Kerbal Space Program (KSP) [5], un simulateur de vol spatial permettant de concevoir ses propres fusées et de les envoyer dans l’espace.

Comme beaucoup de débutants, j’ai au départ opté pour la méthode brutale : j’ai mis plein de réservoirs et lancé ma fusée (ou plutôt ma roquette) à la verticale jusqu’à épuisement du carburant. La fusée monte certes très haut, mais elle finit fatalement par retomber, attirée par la gravité terrestre.

On comprend d’ailleurs très vite pourquoi, en affichant simplement la vue orbitale : faute d’avoir incliné la fusée, sa trajectoire est quasi rectiligne et sa vitesse horizontale ne permet pas de rentrer en orbite.

Après quelques tutoriaux [6], j’ai mieux compris la méthode : nul besoin de charger la bête avec une quantité astronomique de boosters et autre réservoirs, il suffit d’avoir un premier étage suffisant pour réduire l’attraction terrestre (Ou kerbalienne dans le cas de KSP), et d’arrondir la trajectoire afin d’obtenir une orbite circulaire (167 km dans le cas d’Apollo 11). Toutes ces manœuvres sont énormément plus économes en carburant, surtout qu’une fois sur orbite, le moteur est coupé.

En conclusion

Je ne cherche surtout pas à accabler la mémoire d’Hergé : son travail de documentation est impressionnant, et son récit d’anticipation incroyablement réaliste. je voulais juste clarifier ce point qui me semble important dès lors qu’on recherche à comprendre les principes de vols orbitaux.

De plus, si j’ai réussi à titiller votre curiosité sur Kerbal Space Program, j’en suis ravi. Une version de démonstration est disponible sur le site officiel.

Edit du 24 avril 2014

Randall Munroe, auteur du blog XKCD, a récemment publié un strip résumant bien la situation :

Notes

[1Qui est, rappelons-le, la première mission à avoir réussi à atterrir sur la Lune

[2Avant même de poser le pied sur le sol lunaire, Tintin décrit «  [...] un paysage de mort, effrayant de désolation  ». Buzz Aldrin, quant à lui, utilisera le terme «  magnificent desolation  », sitôt le pied posé sur le satellite

[3Dans l’espace, sans air pour ralentir, un corps conserve sa vitesse. Une propulsion ne sert qu’à changer cette vitesse

[4Toutes les données de temps d’allumage sont issues de l’article Saturn V (Le lanceur d’Apollo 11) de la version anglaise de Wikipedia, la version Française ne donnant pas ces détails

[5Disponible aussi sur Steam

[6Dont ceux de Scott Manley, un astronome/geek écossais très pédagogue

Post-scriptum :

Pour aller plus loin : La mécanique spatiale simplifiée.

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