Les formes typiques de propulsion spatiale aujourd’hui sont les propulseurs à poudre, les fusées à liquide et les fusées hybrides. Tous transportent leur carburant à bord et utilisent de l’énergie chimique pour produire une poussée. Malheureusement, ils peuvent être très coûteux : il peut falloir 25 à 200 kilogrammes de fusée pour acheminer une charge utile de 1 kilo en orbite terrestre basse. Levage d’un kg vers une orbite terrestre basse coûte au moins 4,000 2008 $ US (USD), à partir de 10,000. XNUMX XNUMX $ US peut être plus typique.
L’approche des fusées chimiques pour le lancement et le voyage dans l’espace est fondamentalement limitée. Parce qu’une fusée doit propulser son propre carburant vers le haut à travers la partie la plus dense de l’atmosphère, ce n’est pas très rentable. Une invention plus récente est le vaisseau spatial privé SpaceShipOne, qui a utilisé un vaisseau porteur (White Knight) pour le transporter à 14 km (8.7 mi) d’altitude avant le lancement. À cette hauteur, plus élevée en altitude que le mont. Everest, SpaceShipOne est déjà au-dessus de 90 % de l’atmosphère, et est capable d’utiliser son petit moteur hybride pour parcourir le reste du chemin jusqu’aux confins de l’espace (100 km d’altitude). Les premiers vaisseaux spatiaux touristiques bon marché et réutilisables seront probablement basés sur ce modèle.
Au-delà du paradigme de la fusée chimique, plusieurs autres formes de propulsion spatiale ont été analysées. Les propulseurs ioniques, en particulier, ont déjà été utilisés avec succès par plusieurs engins spatiaux, dont Deep Space 1, qui a visité la comète Borrelly et l’astéroïde Braille en 2001. Les propulseurs ioniques fonctionnent comme un accélérateur de particules, projetant des ions à l’arrière du moteur à l’aide d’un moteur électromagnétique. domaine. Pour les voyages plus longs, comme de la Terre à Mars, les propulseurs ioniques offrent de meilleures performances que les formes conventionnelles de propulsion spatiale, mais seulement dans une faible mesure.
Des formes plus avancées de propulsion spatiale comprennent la propulsion par impulsions nucléaires et d’autres approches à propulsion nucléaire. La densité de puissance d’une centrale nucléaire ou d’une bombe nucléaire est plusieurs fois supérieure à celle de n’importe quelle source chimique, et les fusées nucléaires seraient d’autant plus efficaces. Propulsion nucléaire à impulsions qu’une conception de référence des années 1960, appelée Orion – à ne pas confondre avec le véhicule d’exploration d’équipage Orion des années 2000 – qu’il pourrait transporter un équipage de 200 personnes vers Mars et retour en seulement quatre semaines, contre 12 mois pour la mission de référence actuelle à propulsion chimique de la NASA, ou les lunes de Saturne dans sept mois.
Une autre conception appelée Project Daedalus n’aurait pris qu’environ 50 ans pour atteindre l’étoile de Bernard, à 6 années-lumière, mais nécessiterait quelques progrès technologiques dans le domaine de la fusion par confinement inertiel (ICF). La plupart des recherches sur la propulsion nucléaire par impulsions ont été annulées en raison du traité d’interdiction partielle des essais en 1965, bien que l’idée ait récemment reçu un regain d’attention.
Une autre forme de propulsion spatiale, les voiles solaires, a été examinée en détail dans les années 1980 et 1990. Les voiles solaires utiliseraient une voile réfléchissante pour accélérer la charge utile en utilisant la pression de rayonnement du Soleil. Ne portant aucune masse de réaction, les voiles solaires pourraient être idéales pour les déplacements rapides loin du Soleil. Bien que les voiles solaires puissent prendre des semaines ou des mois pour accélérer à une vitesse appréciable, ce processus pourrait être dépassé en utilisant des lasers terrestres ou spatiaux pour diriger le rayonnement sur la voile. Malheureusement, la technologie pour plier et déplier une voile solaire extrêmement fine n’est pas encore disponible, de sorte que la construction peut avoir à se dérouler dans l’espace, ce qui complique considérablement les choses.
Une autre forme plus futuriste de propulsion spatiale serait d’utiliser l’antimatière comme carburant pour la propulsion, comme certains vaisseaux spatiaux de la science-fiction. Aujourd’hui, l’antimatière est la substance la plus chère sur Terre, coûtant environ 300 milliards de dollars américains par milligramme. Seuls quelques nanogrammes d’antimatière ont été produits jusqu’à présent, à peu près assez pour éclairer une ampoule pendant plusieurs minutes.
La principale distinction entre bon nombre des technologies mentionnées et les fusées chimiques est que ces technologies peuvent être capables d’accélérer les engins spatiaux à des vitesses proches de la lumière, contrairement aux fusées chimiques. Ainsi, l’avenir à long terme des voyages spatiaux réside dans l’une de ces technologies.