Quand Isaac Newton a formulé les principes physiques sous-jacents aux lois mathématiques de Kepler, les mouvements des planètes n'ont plus eu de secrets.
Photo : Johannes Kepler décrit l'orbite elliptique de la planète Mars dans son livre Astronomia Nova de 1609.
Les véhicules robotiques américains Perseverance, chinois Tianwen-1 et émirati Hope se dirigent vers Mars cet été. La mission ExoMars de l'ESA a été reportée à 2022.
Ce calendrier n'est pas un hasard : tous les 26 mois, Terre et Mars s'alignent idéalement pour un voyage spatial efficace vers la planète rouge. C'est à l'astronome allemand Johannes Kepler que nous devons cette connaissance.
Nicolas Copernic avait déjà démontré au XVIe siècle que le Soleil, et non la Terre, est au centre de notre système solaire. Le génie mathématicien Kepler acheva cette révolution en décrivant précisément les trajectoires planétaires. En 1600, il rejoignit à Prague Tycho Brahe, qui lui confia le casse-tête insoluble du mouvement de Mars.
Comme les Grecs anciens, Copernic et Brahe postulaient des orbites circulaires parfaites. Mais les mesures précises de Brahe sur Mars défiaient ce modèle, même avec des épicycles complexes.
Après la mort de Brahe en 1601, Kepler succéda à son poste auprès de l'empereur Rodolphe II. Il eut alors sa "révélation" : Mars suit une orbite elliptique, avec une vitesse variant progressivement.
En 1609, Kepler publia Astronomia Nova, exposant les propriétés des ellipses orbitales. En 1619, Harmonices Mundi relia tailles et périodes orbitales des planètes.
Il fallut près de 70 ans à Isaac Newton pour expliquer physiquement ces lois. Dès lors, les trajectoires planétaires devinrent prévisibles.
La gravitation newtonienne s'applique universellement : de la pomme tombante aux sondes spatiales naviguant dans le champ solaire. Sans propulsion, une sonde suit une ellipse keplérienne.
Tous les 26 mois, cette ellipse coïncide avec les orbites de Terre et Mars, permettant un départ terrestre (périhélie) et une arrivée martienne (aphélie) huit mois plus tard.
Kepler rêvait de voyages interplanétaires. Grâce à ses lois, ils sont devenus routine. []
