Chacune de ces fusées avait un seul moteur qui la faisait monter puis tombait en panne de carburant. Mais une meilleure façon d’atteindre de grandes vitesses est de placer une petite fusée en complément de la grande et de la mettre à feu quand la première était épuisée .
Supposons que l’on veuille envoyer, le plus haut possible, un poids de faible charge utile, 10 kilogrammes par exemple, au moyen d’une fusée V-2-. Le poids en charge utile normal de la fusée V-2 était d’une tonne (1000 kg) et permettait d’atteindre une hauteur d’environ 100 km. Réduire ce poids de charge utile à 10 kg augmente un peu la hauteur, mais pas de beaucoup, puisqu’il faut également monter les 3 tonnes de la fusée à vide.
L’armée des E.U. avait capturé des V-2 pendant la guerre, et les avait perfectionné pour des vols expérimentaux en haute atmosphère. Elle a remplacé la charge utile par une autre fusée, dans ce cas un « WAC le Caporal, » lancée au sommet de l’orbite.,Le V-2, devenu inutile, et pesant 3 tonnes, pouvait alors être abandonné et le poids utile en charge de la plus petite fusée atteindre une altitude beaucoup plus haute. Tel était la fusée « Bumper » (au dessus) qui, en février 1949, atteignit une altitude de 393 km.
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Les vols vers la lune n’ont été possibles qu’avec une technologie ou le carburant était en proportion beaucoup plus grande que la masse. Dans celle du missile Atlas, construit dans les années 1950 et employé par les premiers astronautes, il y avait environ 97 % de carburant. Cette fusée a été décrite comme « un ballon d’acier inoxydable, maintenant sa forme par le gaz pressurisé qu’il contient, utilisé aussi pour la poussée du carburant. C’est avec ce véhicule que le 20 février 1962 John Glenn est devenu le premier Américain en orbite Terrestre. Le réservoir du carburant étant très léger, Atlas n’abandonnait que deux fusées motrices à la fin de la première étape de son vol, puis continuait comme navette sur la troisième.
Saturn V est un lanceur géant développé dans les années 1960 par la NASA pour le programme spatial habité Apollo. Utilisé entre 1967 et 1973, il a placé en orbite terrestre sans aucun échec les vaisseaux qui ont déposé les astronautes américains sur le sol lunaire. Cette énorme fusée d’un peu plus de 3 000 tonnes (toujours la plus puissante1 et la plus lourde à ce jour), capable de placer jusqu’à 140 tonnes2,3,4 en orbite basse terrestre pour les dernières missions Apollo, a été développée dans le contexte de la course à l’espace opposant Américains et Soviétiques. C’est le quatrième lanceur (après l’Atlas-Centaur , la Saturn I et la Saturn IB) à mettre en œuvre des moteurs brûlant le mélange cryogénique performant d’hydrogène et d’oxygène liquides. Il reste en 2019 le lanceur le plus puissant (charge utile) jamais développé, car aucun programme aussi ambitieux que le programme Apollo n’a pu aboutir par la suite.
Les Fusée 