Une fusée doit-elle vraiment atteindre une vitesse magique pour quitter la Terre ?

Pas vraiment. La vitesse de libération, la vitesse minimale pour échapper à la gravité d'une planète, suppose un objet balistique qui file sur sa lancée sans rien d'autre pour le pousser, comme un boulet de canon. Une fusée dont le moteur pousse en continu ou par intermittence peut s'échapper à presque n'importe quelle vitesse, tant qu'elle continue de pousser ; ce qui ne change pas, c'est l'énergie minimale nécessaire. L'expérience de pensée du canon de Newton illustre le cas du boulet : tiré assez vite, il fait le tour de la Terre en cercle ; plus vite, son orbite s'allonge en ellipse ; et pile à la vitesse de libération, sa trajectoire devient une parabole qui ne se referme qu'à l'infini.

Depuis la surface de la Terre, cette vitesse vaut 11,186 km/s, soit environ 40 270 km/h. La Lune, dont la gravité de surface vaut environ un sixième de celle de la Terre, n'en demande que 2,38 km/s. La direction compte aussi, parce que la Terre tourne : une fusée lancée vers l'est depuis l'équateur n'a besoin que d'environ 10,735 km/s par rapport au sol, contre environ 11,665 km/s vers l'ouest. C'est pourquoi les bases de lancement sont souvent installées aussi près de l'équateur que possible.

De toute façon, les vraies fusées ne cherchent pas à atteindre 11,2 km/s au ras du sol : dans une atmosphère épaisse, de telles vitesses hypersoniques feraient brûler la plupart des objets par échauffement aérodynamique ou les déchireraient. Un engin spatial accélère plutôt progressivement en sortant de l'atmosphère, jusqu'à atteindre la vitesse de libération propre à son altitude, plus faible qu'en surface.

Souvent, il se place d'abord en orbite basse, où il file déjà à environ 7,8 km/s. De là, le supplément de vitesse nécessaire pour s'échapper est bien plus faible qu'au départ du sol, puisque l'essentiel de la vitesse est déjà acquis.