Tsiolkovski, Esnault-Pelterie, Goddard, Oberth : les pionniers qui ont inventé l'astronautique
Un professeur de mathématiques russe, un aviateur français, un physicien américain et un étudiant de Transylvanie ont posé, entre 1897 et 1930, les bases théoriques et pratiques du vol spatial.
Le 16 mars 1926, dans un champ enneigé du Massachusetts, une fusée haute d'environ trois mètres s'élève pendant deux secondes et demie, monte à une douzaine de mètres et retombe dans un carré de choux, à 56 mètres de là. Le vol est modeste ; l'événement est immense. Robert Goddard vient de faire voler la première fusée à ergols liquides de l'histoire. Mais l'aventure avait commencé bien avant, sur le papier, et elle s'est écrite dans quatre pays à la fois.
Tsiolkovski, le professeur de Kalouga
Konstantin Tsiolkovski (1857-1935) devient presque sourd à neuf ans, après une scarlatine. Il enseigne les mathématiques au lycée et passe l'essentiel de sa vie dans une maison de bois en lisière de Kalouga, à environ 200 km de Moscou. Le 10 mai 1897, il note dans ses cahiers une formule qui portera son nom : elle relie la vitesse qu'une fusée peut gagner à la vitesse d'éjection de ses gaz et au rapport entre sa masse au départ et sa masse à l'arrivée.
En 1903, il en tire les conséquences dans un article intitulé L'Exploration de l'espace cosmique au moyen d'engins à réaction. Il y calcule qu'il faut environ 8 km/s pour se maintenir en orbite autour de la Terre, et que seule une fusée à plusieurs étages, brûlant de l'hydrogène et de l'oxygène liquides, pourrait y parvenir. C'est exactement le couple d'ergols qu'utiliseront plus tard les étages supérieurs les plus performants. En 1911, il résume sa vision dans une lettre restée célèbre : la Terre est le berceau de l'humanité, mais « on ne peut pas vivre éternellement dans un berceau ».
Esnault-Pelterie, l'aviateur qui donna son nom à la discipline
En France, Robert Esnault-Pelterie (1881-1957) est d'abord un pionnier de l'aviation : on lui doit des monoplans et le principe du manche à balai. Le 15 novembre 1912, à Paris, il présente devant des physiciens une conférence au titre sobre, publiée en 1913 : Considérations sur les résultats d'un allègement indéfini des moteurs. Il y établit lui aussi l'équation de la fusée et chiffre l'énergie nécessaire pour atteindre la Lune et les planètes voisines.
Le mot lui-même naît plus tard. Le 26 décembre 1927, lors d'un dîner réunissant Esnault-Pelterie et le banquier André-Louis Hirsch, l'écrivain J.-H. Rosny aîné propose « astronautique », par analogie avec « aéronautique ». Les deux hommes créent dans la foulée le prix REP-Hirsch, décerné par un comité d'astronautique fondé à Paris pour récompenser les meilleurs travaux du domaine. En 1930, Esnault-Pelterie publie L'Astronautique, premier traité consacré à la discipline. Un cratère de la Lune porte aujourd'hui son nom.
Goddard, le professeur qui fit voler la théorie
Robert Goddard, professeur à l'université Clark, publie en 1919, avec la Smithsonian Institution, A Method of Reaching Extreme Altitudes. En janvier 1920, un éditorial du New York Times se moque de lui : une fusée, affirme le journal, ne peut pas avancer dans le vide puisqu'elle n'a rien sur quoi « s'appuyer ». C'est faux, une fusée se propulse en éjectant sa propre matière. Le quotidien publiera un rectificatif… le 17 juillet 1969, pendant le voyage d'Apollo 11 vers la Lune.
Le vol de 1926 utilise de l'essence et de l'oxygène liquide. Goddard poursuit ensuite ses essais au Nouveau-Mexique, avec le soutien de la fondation Guggenheim : en décembre 1930, l'une de ses fusées atteint environ 600 mètres d'altitude.
Oberth, le théoricien que la France récompensa
Né en 1894 en Transylvanie, Hermann Oberth voit sa thèse sur les fusées refusée par l'université en 1922. Il la publie l'année suivante à ses frais : Die Rakete zu den Planetenräumen (« La fusée vers les espaces interplanétaires ») démontre mathématiquement qu'une fusée peut échapper à l'attraction terrestre. Son ouvrage de 1929, Wege zur Raumschiffahrt, reçoit le premier prix REP-Hirsch. Conseiller scientifique du film La Femme sur la Lune de Fritz Lang, mentor des jeunes passionnés de l'association allemande VfR, consacrée au voyage spatial, il est assisté en 1929 par un étudiant de dix-huit ans, Wernher von Braun.
Et sur Terre ?
Les idées de ces pionniers ont quitté les cahiers pour l'industrie. L'hydrogène liquide de Tsiolkovski est devenu un vecteur d'énergie étudié pour les camions, les navires et l'industrie. Mais il est difficile à garder : à −253 °C, il s'évapore dès que l'isolation faiblit. Les techniques de stockage cryogénique sans pertes, développées d'abord pour les étages de fusées, intéressent donc directement la filière hydrogène (voir la marche I-OUT-01). Et l'équation de 1897 continue de dicter les choix : comme le carburant pèse de plus en plus lourd à mesure qu'on veut aller vite, les projets les plus audacieux cherchent à laisser la source d'énergie au sol, par exemple avec des voiles poussées par la lumière (voir la marche A-SPC-01).
Tsiolkovski est mort en 1935, bien avant le premier satellite artificiel. Ces pionniers ont pourtant légué une méthode : poser le problème par le calcul, puis l'éprouver par l'expérience, même modeste. Un siècle après le vol d'Auburn, la question qu'ils se posaient n'a pas changé d'échelle mais de destination : il ne s'agit plus d'atteindre l'orbite, mais l'étoile voisine.