Les fusées d'aujourd'hui sont des collections remarquables d'ingéniosité humaine qui ont leur les racines dans la science et la technologie du passé. Ce sont des excroissances naturelles de littéralement des milliers d'années d'expérimentation et de recherche sur fusées et propulsion de fusée.
L'un des premiers appareils à utiliser avec succès les principes du vol de fusée a été un oiseau en bois. Un Grec du nom d'Archytas vivait dans la ville de Tarente, qui fait maintenant partie du sud de l'Italie, vers 400 av. Archytas a mystifié et amusé les citoyens de Tarente en volant un pigeon en bois. La vapeur qui s'échappait a propulsé l'oiseau suspendu à des fils. Le pigeon a utilisé le principe d'action-réaction, qui n'a pas été déclaré comme un droit scientifique jusqu'au 17ème siècle.
Le héros d'Alexandrie, un autre Grec, a inventé un appareil similaire à une fusée appelé aeolipile environ trois cents ans après le pigeon d'Archytas. Il utilisait également la vapeur comme gaz propulsif. Le héros a monté une sphère au-dessus d'une bouilloire. Un feu sous la bouilloire a transformé l'eau en vapeur, et le gaz a voyagé à travers des tuyaux vers la sphère. Deux tubes en L sur les côtés opposés de la sphère ont permis au gaz de s'échapper et ont donné une poussée à la sphère qui l'a fait tourner.
Les Chinois auraient eu une forme simple de poudre à canon à base de salpêtre, de soufre et de poussière de charbon de bois au premier siècle A.D.Ils ont rempli les tubes de bambou avec le mélange et les ont jetés dans des incendies pour créer des explosions pendant les religieux festivals.
Certains de ces tubes n'ont probablement pas explosé et ont plutôt sauté des flammes, propulsés par les gaz et les étincelles produites par la poudre à canon en feu. Les Chinois ont alors commencé à expérimenter avec les tubes remplis de poudre à canon. Ils ont attaché des tubes de bambou aux flèches et les ont lancées avec des arcs à un moment donné. Bientôt, ils ont découvert que ces tubes à poudre pouvaient se lancer uniquement grâce à la puissance produite par le gaz qui s'échappait. La première vraie fusée est née.
La première utilisation de vraies roquettes comme armes aurait eu lieu en 1232. Les Chinois et les Mongols étaient en guerre l'un contre l'autre, et les Chinois repoussaient le Envahisseurs mongols avec un barrage de "flèches de feu volant" pendant la bataille de Kai-Keng.
Ces flèches de feu étaient une simple forme de fusée à propergol solide. Un tube, bouché à une extrémité, contenait de la poudre à canon. L'autre extrémité a été laissée ouverte et le tube a été attaché à un long bâton. Lorsque la poudre a été enflammée, la combustion rapide de la poudre a produit du feu, de la fumée et du gaz qui se sont échappés par l'extrémité ouverte, produisant une poussée. Le bâton a agi comme un simple système de guidage qui maintenait la fusée dirigée dans une direction générale lorsqu'elle volait dans les airs.
On ne sait pas à quel point ces flèches de tirs volants étaient efficaces comme armes de destruction, mais leurs effets psychologiques sur les Mongols ont dû être formidables.
En Angleterre, un moine nommé Roger Bacon a travaillé sur des formes améliorées de poudre à canon qui ont considérablement augmenté la portée des roquettes.
En France, Jean Froissart a découvert que des vols plus précis pouvaient être obtenus en lançant des fusées à travers des tubes. L'idée de Froissart était le précurseur du bazooka moderne.
Les roquettes sont tombées en disgrâce en tant qu'armes de guerre au 16e siècle, même si elles étaient encore utilisées pour feux d'artifice s'affiche. Johann Schmidlap, un fabricant allemand de feux d'artifice, a inventé la «fusée à degrés», un véhicule à plusieurs étages pour lever des feux d'artifice à des altitudes plus élevées. Une grande flèche montante du premier étage portait une plus petite flèche montante du deuxième étage. Lorsque la grosse fusée a brûlé, la plus petite a continué à une altitude plus élevée avant de couvrir le ciel de cendres rougeoyantes. L'idée de Schmidlap est fondamentale pour toutes les fusées qui entrent dans l'espace aujourd'hui.
Un responsable chinois moins connu du nom de Wan-Hu a présenté des roquettes comme moyen de transport. Il a assemblé une chaise volante propulsée par une fusée avec l'aide de nombreux assistants, attachant deux grands cerfs-volants à la chaise et 47 roquettes à flèche de feu aux cerfs-volants.
Wan-Hu s'est assis sur la chaise le jour du vol et a donné l'ordre d'allumer les roquettes. Quarante-sept assistants de fusée, chacun armé de sa propre torche, se sont précipités pour allumer les fusibles. Il y eut un énorme rugissement accompagné de nuages de fumée tourbillonnants. Lorsque la fumée s'est dissipée, Wan-Hu et sa chaise volante ont disparu. Personne ne sait avec certitude ce qui est arrivé à Wan-Hu, mais il est probable que lui et sa chaise ont été détruits en morceaux parce que les flèches de feu étaient aussi aptes à exploser qu'à voler.
La base scientifique du voyage spatial moderne a été posée par le grand scientifique anglais Monsieur Isaac Newton pendant la dernière partie du 17ème siècle. Newton a organisé sa compréhension du mouvement physique en trois lois scientifiques qui expliquaient comment les fusées fonctionnaient et pourquoi elles étaient capables de le faire dans le vide de l'espace. Les lois de Newton ont rapidement commencé à avoir un impact pratique sur la conception des fusées.
Des expérimentateurs et des scientifiques allemands et russes ont commencé à travailler avec des fusées de masse supérieure à 45 kilogrammes au XVIIIe siècle. Certains étaient si puissants que leurs flammes d'échappement qui s'échappaient foraient des trous profonds dans le sol avant le décollage.
Les fusées ont connu une brève renaissance comme armes de guerre à la fin du XVIIIe siècle et au début du XIXe siècle. Le succès des tirs de roquettes indiennes contre les Britanniques en 1792 et à nouveau en 1799 a attiré l'attention du colonel William Congreve, expert en artillerie, qui a décidé de concevoir des fusées à l'usage des Britanniques militaire.
Les roquettes Congreve ont connu un grand succès au combat. Utilisés par les navires britanniques pour battre Fort McHenry pendant la guerre de 1812, ils ont inspiré Francis Scott Key à écrire "l'éclat rouge des fusées" dans son poème qui deviendra plus tard le Bannière étoilée.
Même avec les travaux de Congreve, cependant, les scientifiques n'avaient pas beaucoup amélioré la précision des roquettes depuis les premiers jours. La nature dévastatrice des roquettes de guerre n'était pas leur précision ou leur puissance mais leur nombre. Lors d'un siège typique, des milliers de personnes pourraient être tirées sur l'ennemi.
Les chercheurs ont commencé à expérimenter des moyens d'améliorer la précision. William Hale, un scientifique anglais, a développé une technique appelée stabilisation de spin. Les gaz d'échappement qui s'échappaient ont heurté de petites aubes au bas de la fusée, la faisant tourner autant qu'une balle en vol. Des variantes de ce principe sont encore utilisées aujourd'hui.
Les roquettes ont continué à être utilisées avec succès dans les batailles sur tout le continent européen. Cependant, les brigades de roquettes autrichiennes ont rencontré leur match contre des pièces d'artillerie nouvellement conçues dans une guerre avec la Prusse. Les canons à chargement par la culasse avec des canons rayés et des ogives explosives étaient des armes de guerre bien plus efficaces que les meilleures roquettes. Une fois de plus, les roquettes ont été reléguées à des utilisations en temps de paix.
Konstantin Tsiolkovsky, instituteur et scientifique russe, a proposé pour la première fois l'idée de l'exploration spatiale en 1898. En 1903, Tsiolkovsky a suggéré l'utilisation de propergols liquides pour les fusées pour atteindre une plus grande portée. Il a déclaré que la vitesse et la portée d'une fusée n'étaient limitées que par la vitesse d'échappement des gaz qui s'échappaient. Tsiolkovsky a été appelé le père de l'astronautique moderne pour ses idées, ses recherches minutieuses et sa grande vision.
Robert H. Goddard, un scientifique américain, a mené des expériences pratiques en fusée au début du 20e siècle. Il était devenu intéressé à atteindre des altitudes plus élevées que celles qui étaient possibles pour les ballons plus légers que l'air et a publié une brochure en 1919, Une méthode pour atteindre des altitudes extrêmes. Il s'agissait d'une analyse mathématique de ce qu'on appelle aujourd'hui la fusée à sondage météorologique.
Les premières expériences de Goddard étaient avec des fusées à propergol solide. Il a commencé à essayer différents types de combustibles solides et à mesurer les vitesses d'échappement des gaz brûlants en 1915. Il est devenu convaincu qu'une fusée pouvait être mieux propulsée par du carburant liquide. Personne n'avait jamais construit de fusée à propergol liquide réussie auparavant. C'était une entreprise beaucoup plus difficile que les fusées à propergol solide, nécessitant des réservoirs de carburant et d'oxygène, des turbines et des chambres de combustion.
Goddard a réalisé le premier vol réussi avec une fusée à propergol liquide le 16 mars 1926. Alimentée par de l'oxygène liquide et de l'essence, sa fusée n'a volé que deux secondes et demie, mais elle a grimpé de 12,5 mètres et a atterri à 56 mètres dans une parcelle de chou. Le vol n'était pas impressionnant par rapport aux normes d'aujourd'hui, mais la fusée à essence de Goddard a été le précurseur d'une toute nouvelle ère dans le vol de fusées.
Ses expériences dans les fusées à propergol liquide se sont poursuivies pendant de nombreuses années. Ses fusées sont devenues plus grosses et ont volé plus haut. Il a développé un système de gyroscope pour le contrôle de vol et un compartiment de charge utile pour les instruments scientifiques. Des systèmes de récupération des parachutes ont été utilisés pour renvoyer les roquettes et les instruments en toute sécurité. Goddard a été appelé le père de la fusée moderne pour ses réalisations.
Un troisième grand pionnier de l'espace, Hermann Oberth d'Allemagne, a publié un livre en 1923 sur les voyages dans l'espace. De nombreuses sociétés de petites fusées ont vu le jour à travers le monde à cause de ses écrits. La formation d'une telle société en Allemagne, la Verein fur Raumschiffahrt ou Society for Space Travel, a conduit au développement de la Fusée V-2 utilisé contre Londres pendant la Seconde Guerre mondiale.
Des ingénieurs et scientifiques allemands, dont Oberth, se sont réunis à Peenemunde sur les rives de la Baltique Mer en 1937, où la fusée la plus avancée de son temps a été construite et volée sous la direction de Wernher von Braun. La fusée V-2, appelée A-4 en Allemagne, était petite par rapport aux conceptions d'aujourd'hui. Il a atteint sa grande poussée en brûlant un mélange d'oxygène liquide et d'alcool à raison d'environ une tonne toutes les sept secondes. Le V-2 était une arme formidable qui pouvait dévaster des blocs entiers de la ville.
Heureusement pour Londres et les forces alliées, le V-2 est arrivé trop tard dans la guerre pour changer son issue. Néanmoins, les scientifiques et ingénieurs allemands des fusées avaient déjà établi des plans pour des missiles avancés capables de s'étendre sur l'océan Atlantique et l'atterrissage aux États-Unis. Ces missiles auraient eu des étages supérieurs ailés mais une très faible charge utile capacités.
De nombreux V-2 et composants inutilisés ont été capturés par les Alliés avec la chute de l'Allemagne, et de nombreux scientifiques allemands de fusées sont venus aux États-Unis tandis que d'autres sont allés en Union soviétique. Les États-Unis et l'Union soviétique ont réalisé le potentiel de la fusée en tant qu'arme militaire et ont commencé une variété de programmes expérimentaux.
Les États-Unis ont commencé un programme avec des fusées à sondage atmosphérique à haute altitude, l'une des premières idées de Goddard. Une variété de missiles balistiques intercontinentaux à moyenne et longue portée ont été développés plus tard. Celles-ci sont devenues le point de départ du programme spatial américain. Des missiles tels que le Redstone, l'Atlas et le Titan finiraient par lancer des astronautes dans l'espace.
Le monde a été stupéfait par la nouvelle d'un satellite artificiel en orbite autour de la Terre lancé par l'Union soviétique le 4 octobre 1957. Appelé Spoutnik 1, le satellite a été la première entrée réussie dans une course à l'espace entre deux nations de superpuissance, les Soviétiques Union et États-Unis Les Soviétiques ont suivi avec le lancement d'un satellite portant un chien nommé Laika à bord moins d'un mois plus tard. Laika a survécu dans l'espace pendant sept jours avant d'être endormie avant que son approvisionnement en oxygène ne s'épuise.
Les États-Unis ont suivi l'Union soviétique avec son propre satellite quelques mois après le premier Spoutnik. Explorer I a été lancé par l'armée américaine le 31 janvier 1958. En octobre de la même année, les États-Unis ont officiellement organisé leur programme spatial en créant NASA, la National Aeronautics and Space Administration. La NASA est devenue une agence civile dans le but d'explorer pacifiquement l'espace au profit de l'humanité tout entière.
Soudain, de nombreuses personnes et machines ont été lancées dans l'espace. Les astronautes ont orbité autour de la terre et ont atterri sur la lune. Un vaisseau spatial robot s'est rendu sur des planètes. L'espace est soudainement ouvert à l'exploration et à l'exploitation commerciale. Les satellites ont permis aux scientifiques d'étudier notre monde, de prévoir les conditions météorologiques et de communiquer instantanément dans le monde entier. Un large éventail de fusées puissantes et polyvalentes a dû être construit à mesure que la demande de charges utiles de plus en plus importantes augmentait.
Les fusées ont évolué de simples dispositifs de poudre à canon en véhicules géants capables de voyager dans l'espace depuis les premiers jours de la découverte et de l'expérimentation. Ils ont ouvert l'univers à l'exploration directe par l'humanité.