I. Les débuts de l'astronautique

    Avant qu’ils ne deviennent réalité, les vols spatiaux ont fait rêver les hommes pendant des millénaires. Des témoignages existent dans de nombreux récits, jusqu’aux textes babyloniens de l’an 4000 av. J.-C.

Des siècles durant, les voyages spatiaux ont relevé de la seule imagination. Pendant tout ce temps, des astronomes, chimistes, mathématiciens, météorologues et physiciens tentèrent de comprendre la nature du Système solaire et de l’Univers. Les astronomes égyptiens et mésopotamiens furent d’ailleurs d’excellents observateurs des astres, malgré le fait qu’ils ne faisaient pas appel à des formes géométriques pour les représenter. Aux VII^ième et VI^ième siècle av. J.-C., les philosophes et mathématiciens grecs Thalès et Pythagore pensaient que la Terre était une sphère. Vers 127 av. J.-C., Hipparque créa le premier catalogue d’étoiles. Au II^ième siècle av. J.-C., Ptolémée fit la synthèse de tous ces travaux, en présentant un modèle géocentrique du cosmos (la Terre étant selon lui située au centre du Système solaire) encore appelé aujourd’hui système de Ptolémée : cette représentation de l’Univers fut en vigueur jusqu’à la Renaissance.

Système de Ptolémée représenté sur la gravure gauche avec un repère géocentrique et le Système de Copernic sur la gravure de droite avec un repère héliocentrique.

Au III^ième siècle av. J.-C., l’astronome Aristarque de Samos affirma que la Terre tournait sur elle-même et se déplaçait autour du Soleil. Mais il fallut attendre près de mille sept cents ans pour que l’astronome polonais Nicolas Copernic présente l’Univers sous forme d’un système héliocentrique, où les planètes décrivent des orbites autour du Soleil. Juste avant sa mort en 1543, il marqua le début d’une conception moderne du cosmos, faisant même avancer l’ensemble des idées scientifiques, à tel point que l’on parle encore aujourd'hui de révolution copernicienne. Plus tard, les observations de l’astronome danois Tycho Brahé permirent à son disciple allemand Johannes Kepler d’établir les trois lois régissant le mouvement des planètes autour du Soleil:

    1ère loi, au cours de son déplacement, la vitesse et la distance d'une planète par rapport au soleil varient selon sa position sur son orbite, qui est une ellipse dont le soleil occupe l'un des deux foyers.

    2ème loi, un rayon vecteur d'un corps décrit des aires proportionnelles au temps.

    3ème loi, pour tout corps tournant autour du soleil, le rayon au cube d'une orbite, divisé par le carré de sa période orbitale est constante au travers du système solaire ( R³/T² = cst ).

D’autres illustres astronomes, tel Galilée (1564-1642) apportèrent une contribution majeure à l’astronomie moderne. En 1687, Newton formula les lois de la gravitation universelle : les trois principes fondamentaux qui régissent la mécanique newtonienne sont toujours utilisés, notamment pour établir les calculs relatifs à la propulsion et aux trajectoires des engins spatiaux modernes. La propulsion des fusées est possible grâce au principe de l'égalité de l'action et de la réaction (toute force est associée à une autre force qui lui est égale mais dont le sens d'action lui est opposé), tandis que l'attraction "newtonienne" que les objets exercent les uns sur les autres du fait de leur masse régie la trajectoire des modules spatiaux.

Malgré ces avancées théoriques, les voyages spatiaux demeurèrent impossibles avant que les progrès réalisés au XX^ième siècle ne fournissent des solutions pratiques pour la propulsion par fusée, le guidage et le contrôle des véhicules spatiaux.