1 Pour vouloir naviguer entre les astres, il faut savoir que ceux-ci existent. Cette évidence n’en était pas une il y a quelques millénaires, voire quelques siècles, quand les hommes levaient les yeux vers un ciel dégagé. Quel sens donner à ces visions transcendantes ? Comment savoir que les étoiles innombrables sont autant de soleils, que la Voie lactée est une galaxie parmi cent milliards d’autres, que la Lune et les planètes sont des objets solides comme la Terre, que les étoiles filantes sont des morceaux de matière brûlant dans l’atmosphère, que les comètes sont des blocs de poussières et de glace s’évaporant sous la chaleur solaire ? Les mystères des cieux s’ajoutaient alors aux mystères de l’eau, de l’air, de la terre, du feu, de la vie et de la mort.

2 Si cette contemplation cosmique ne lui avait pas été donnée, l’humanité aurait-elle suivi les chemins incertains qui l’ont menée à la rationalité et à la science ? Il ne faut pas sous-estimer l’influence considérable que l’étude du ciel a eue sur l’évolution de la conscience humaine.

3 La civilisation technologique procède de cette longue marche vers la compréhension du cosmos, depuis les pierres levées de Stonehenge jusqu’aux éphémérides gravées dans l’argile des astrologues babyloniens, de l’émergence de la rationalité dans le monde grec à la réappropriation de cet héritage à la Renaissance européenne, jusqu’à la révolution scientifique et industrielle qui a permis le voyage spatial.

Précession martienne

4 C’est aux anciens Grecs que nous devons le mot « astronomie », qui veut dire « loi des astres ». C’est par la géométrie qu’ils expliquent le monde céleste parfait des philosophes platoniciens. Leur logique est intuitive : l’Univers est géocentrique, il tourne autour de la Terre. D’Aristote à Ptolémée, tous les mouvements du ciel vont s’inscrire dans les objets idéaux que sont le cercle et la sphère. Tous sauf un : la précession périodique de Mars. Tous les vingt-six mois, la planète rouge semble rebrousser chemin avant de repartir dans le bon sens, faisant ainsi, vue de la Terre, une boucle dans le ciel [1]. Le phénomène est commun aux planètes du système solaire, mais contrairement aux autres, la précession de Mars « saute aux yeux » de l’observateur. C’est le grain de sable dans les rouages du « monde parfait ».

5 Pour expliquer cette précession, il faut placer le Soleil au centre du système et que la Terre tourne autour : c’est l’héliocentrisme. Au risque considérable de contredire le géocentrisme chrétien hérité du monde gréco-romain [2], Nicolas Copernic franchit le pas. Mais, prudent, il publie ses travaux à la veille de sa mort, en 1543. Galilée, trop sûr de lui, doit, au siècle suivant, renier l’héliocentrisme devant un tribunal ecclésiastique.

6 Au début du XVII^e siècle, la publication des lois de Johannes Kepler et la diffusion des observations astronomiques de Galilée achèvent la révolution copernicienne. Ainsi, à cause de cette boucle que le petit point rouge de Mars effectue dans le ciel, la perspective humaine bascule radicalement : nous ne sommes plus le centre ni le nombril du monde !

7 Kepler ne savait pas pourquoi le Soleil et les planètes s’organisaient ainsi. Pas plus que les Grecs, il n’avait la moindre idée de l’attraction gravitationnelle. Vient alors le génial Isaac Newton. Il met les instruments mathématiques qu’il a développés – le calcul différentiel – au service de l’explication de l’observation physique. Il établit le lien entre une force agissant à distance – la gravitation – et la notion d’accélération. Il découvre ainsi les lois fondamentales de la dynamique et de la gravitation universelle. Son ouvrage majeur, Principia Mathematica, est publié à Londres en 1687.

8 À cet instant de l’Histoire, l’humanité change de paradigme. C’est le point de départ de la civilisation technologique qui va transformer l’Occident puis s’étendre à toutes les cultures du monde. La science quitte l’état empirique, intuitif, et commence à être pensée en fonction de modèles justes de fonctionnement de la nature. Le champ de connaissance qui s’ouvre est immense.

9 Avec Newton, tout le corpus théorique nécessaire au voyage spatial est là. On dispose de l’outil mathématique pour décrire les trajectoires qui permettent de se déplacer de la Terre à la Lune ou n’importe où dans le système solaire. On devient capable de théoriser le mouvement d’une fusée et comprendre qu’elle peut se déplacer et changer de trajectoire dans le vide.

Propergol et envol

10 Il faut pourtant qu’adviennent « l’optimisme scientifique » du XIX^e siècle et ses applications à la révolution industrielle (thermodynamique, électricité, électromagnétisme, chimie) pour qu’un Jules Verne « invente » littéralement le voyage spatial avec son roman, De la Terre à la Lune, publié en 1865. Romancier des machines, Verne ouvre la porte aux trois grands pionniers de l’astronautique : le Russe Constantin Tsiolkovski (cf. entretien Arnould), l’Américain Robert Goddard et l’Allemand Hermann Oberth.

11 Imprégné de philosophie « cosmiste » et lecteur de Verne, Tsiolkovski imagine, seul, la fusée à propergol liquide. Un bond fantastique comparé à la propulsion solide, à poudre, inventée mille ans plus tôt en Chine et dont Verne s’est inspiré pour son canon lunaire ! Tsiolkovski a compris qu’on pouvait faire autrement avec un oxydant et un réducteur qui réagissent ensemble, mais à l’état liquide. Il propose de les mélanger dans une chambre de combustion, d’où les gaz résultants sont éjectés à très grande vitesse. Tout cela se contrôle finement. On peut allumer le moteur, augmenter ou réduire sa puissance, le stopper, rallumer : le vaisseau est pilotable. Les engins d’aujourd’hui ne fonctionnent pas autrement. À partir de là, le savant russe a produit de remarquables concepts de vaisseaux spatiaux avec, à l’avant, une cabine et, derrière, les réservoirs. Il a décrit le principe de la fusée multi-étages, des moteurs verniers, des gyroscopes pour stabiliser le lanceur, des stations orbitales, des sas pour les sorties dans le vide spatial, etc. Il publie ses travaux à partir de 1903 sous le titre L’exploration de l’espace cosmique à l’aide de machines à réaction, dans l’indifférence à peu près générale.

12 Robert Goddard est plus jeune d’une génération. C’est un expérimentateur. Adolescent, il a lu La guerre des mondes de Herbert George Wells, un romancier des machines comme Jules Verne. Le livre suscite sa vocation pour l’espace. Il effectue les mêmes recherches que Tsiolkovski (dont il ignore les travaux à l’époque) et fait sa thèse vers 1910. Avant de construire ses premiers engins, il publie en 1919 un ouvrage technique fondateur : A Method of Reaching Extreme Altitudes.

13 Goddard est le premier à construire une fusée à propergol liquide. Il la lance en mars 1926. L’engin vole 2,5 secondes et monte à 12 mètres. C’est pour le moins modeste, mais l’expérience prouve que la propulsion liquide fonctionne. Les tirs se succèdent jusqu’en 1941, avec un record d’altitude à 2 700 mètres pour 22,3 secondes de vol en mars 1937. Goddard ne cherche pas à battre des records, mais à mettre au point les éléments essentiels d’une fusée. Il s’est entouré d’une petite équipe d’ingénieurs, mais reste assez isolé.

14 C’est que l’intérêt pour les fusées reste très faible outre-Atlantique, malgré les tentatives de Goddard d’y intéresser les militaires. La guerre n’y change pas grand-chose. En outre, le physicien rechigne à partager ses idées. Pour se protéger, il a pris des brevets (deux cent quatorze au total) sur tous les aspects de la propulsion par fusée, les chambres de combustion, les tuyères, les systèmes de guidage et de contrôle de vol. Ils constitueront le socle de la technique spatiale américaine.

15 Contemporain de Goddard, Hermann Oberth est un théoricien, comme Tsiolkovski. Son sujet de doctorat a été refusé par l’université en 1922 : on l’a jugé chimérique parce qu’il décrivait l’utilisation de fusées pour voyager dans l’espace ! Du coup, il en fait un livre fondateur, Die Rakete Zü den Planetenräumen (la fusée dans l’espace interplanétaire). Conseiller du cinéaste Fritz Lang pour Une femme sur la Lune (1928), il compte financer une fusée lunaire avec les bénéfices du film ! Autour de lui se rassemblent de jeunes ingénieurs dans une sorte de club, la Verein für Raumschiffahrt (Société du vol spatial), où l’on parle théorie et pratique. Ces passionnés essaient leur premier moteur-fusée à ergols liquides en 1929.

Début de course

16 C’est alors qu’entrent en scène les deux architectes de la course à l’espace qui va opposer, dans la seconde partie du siècle, les États-Unis et l’Union soviétique. Le premier s’appelle Wernher von Braun ; il est allemand. L’autre est russe, c’est Serguei Korolev.

17 Quand triomphe la révolution bolchevique, Constantin Tsiolkovski est enfin reconnu. Élu à l’Académie des sciences en 1918, il fédère autour de lui de jeunes ingénieurs talentueux, un peu comme Oberth au même moment. Parmi eux, Korolev. En 1931, celui-ci fonde le GIRD (Gruppa Isutcheniya Reaktivnovo Dvisheniya, groupe d’étude du vol à réaction) avec Friedrich Tsander, un autre disciple de Tsiolkovski, qui a lu Oberth et Goddard. Deux ans plus tard, le GIRD fait voler la première fusée soviétique à propulsion liquide.

18 Contrairement aux militaires américains avec Goddard, l’armée allemande s’est vite intéressée aux travaux d’Oberth. Après la Grande Guerre, les vainqueurs ont interdit à la Wehrmacht l’usage de l’artillerie à longue portée.

19 Du coup, on cherche un substitut. Or rien dans le traité de paix n’empêche l’Allemagne d’effectuer des recherches sur les fusées. On remarque un jeune ingénieur excessivement brillant dans la petite « société » d’Oberth : Wernher von Braun. En 1932, il est engagé sur le programme militaire de fusées balistiques Aggregat. Sous son impulsion, les Aggregat (A-1, A-2, A-3) s’envolent.

20 Le 3 octobre 1942, une fusée A4 (futur missile balistique V2) monte à 83 kilomètres d’altitude. On sait que von Braun planchait parallèlement sur des plans de fusées habitées capables de rejoindre l’orbite terrestre. Lorsque les premières V2 tombent sur Londres [3], il aurait eu ce commentaire : « Elles fonctionnent parfaitement, mais n’atterrissent pas sur la bonne planète. » Une nouvelle fois, l’humanité s’apprête à changer de paradigme. Récupérés par les États-Unis en mai 1945, Wernher von Braun et une centaine de ses ingénieurs vont y enseigner la fuséologie aux héritiers de Robert Goddard et lancer en février 1958 le premier satellite américain, Explorer-1, juché sur une fusée de leur conception, la Juno. Ils dresseront aussi les plans d’une famille de lanceurs, les Saturn, dont la mouture ultime décrochera la Lune.

21 Coté soviétique, Staline possède la bombe atomique depuis 1949, mais contrairement aux Américains, il n’a pas les bombardiers stratégiques pour la transporter. Il lui faut une puissante fusée balistique capable d’atteindre les États-Unis. Serguei Korolev saisit sa chance. Son bureau d’études, l’OKB-1, est chargé de la mettre au point. Le 21 août 1957, la fusée R-7 expédie, depuis la base de Baïkonour, une bombe factice vers la Sibérie, à 6 000 kilomètres de distance. Le 4 octobre, la même R-7 met en orbite le premier satellite artificiel de l’histoire : Spoutnik-1. Pour le meilleur et pour le pire, l’aventure commence.

22 Cet article reprend des idées développées par les auteurs dans Le destin cosmique de l’humanité, essai paru aux éditions Odile Jacob, 2020.