Quelles sont les orbites des sondes aux points de Lagrange L1.

[Nicolas Daum]

Bonsoir à tous

Je m’étais toujours demandé comment SOHO, situé en L1, pouvait communiquer avec la Terre étant dans l’axe avec le Soleil. Point de détail me disais-je.
Au détour d’un papier sur les points de Lagrange j’apprends donc qu’il y a des orbites locales autour de L1 et L2 et que les satellites comme SOHO sont en général placés sur une orbite halo d’environ 100 000 km de diamètre (de mémoire).
Elementary my dear Watson, me dis-je, mais toujours assez flou.

Enfin je tombe sur la page Advanced Composition Explorer (ACE) Mission Overview sur le satellite ACE situé au même endroit.
Voilà nfin quelques précisions sur ce type d’orbite mais ça ne fait que se compliquer !

Vers le milieu de la page, le chapitre ACE Orbit and Fuel Use Strategy donne quelques précisions avec un petit graphique auxquels je ne comprends pas grand chose.
Pourriez-vous m’éclairer car je trouve ça assez confus ?
Le point central orangé est-il le soleil ?
Le demi grand axe de l’orbite serait-il de 280 000km ?
Les orbites semblent s’élargir au fil des années et donc échapper à la zone de 2° aussi je ne comprends pas bien le problème puisqu'il semble échapper à la zone de 2°.
Je ne comprends pas quelle était l'orbite d'origine et quelle est son évolution avec et sans correction.

C’est le genre de papier qui vous laisse sur votre faim.

Merci d’avance de vos lumières

ND

[vanos]

Bonjour,

Les points de Lagrange L1 et tous les autres (de L2 à L6) sont des "puits de gravité" stables dans lesquels on "pose" les satellites où ils resteront fixes par rapport à la Terre. Il faut cependant être prudent car cette stabilité est fragile car très sensible aux perturbations, il faut tenir les sondes à l'oeil et les repositionner de temps en temps avec des petits moteurs orbitaux.

Salut.

[Nicolas Daum]

L1 et L2 ne sont des puits que dans un seul sens en quelque sorte. Les satellites ne sont pas placés sur les points eux-mêmes mais en orbite autour d’eux comme si c’était des corps solides. C’est un détail qui est très rarement évoqué et quand il l’est c’est sans précision.

Comme le dit le papier les transmissions des satellites depuis L1 seraient « inaudibles » dans le bruit de fond du soleil.

C’est juste par curiosité : quelles sont les orbites de SOHO et ACE ? Idem pour le James Webb Space Telescope.

ND

[Vador59]

Salut à tous, en cette froide matinée hivernale!

Première précision, en complément de celle qu'a apportée Vanos: tous les points de Lagrange ne se valent pas. Ceux qui sont situés dans l'axe Terre-Soleil sont instables. Il faut essayer de les voir comme des sortes de "bols à l'envers": si on y envoie un satellite, la moindre perturbation gravitationelle l'éloigne du sommet du bol et l'en fait "tomber"; en revanche L4 et L5 sont stables et doivent être regardés comme des "bols à l'endroit". S'il tend à s'éloigner de son orbite, le satellite finit par retomber dans le "fond du bol".

Pour répondre à ta question sur ACE, et d'après ce que j'ai vu du schéma:
1/ le point central orange représente le soleil vu depuis la Terre; les orbites que l'on observe sont celles du satellite dans un repère géocentrique; de ce fait, le point orange représente également L1.

2/ l'orbite de halo est de fait très excentrique: à titre d'exemple, celle de SOHO est de 670 000 * 120 000kms !!!

3/ le problème de L1, comme précisé en haut, c'est qu'elle se situe dans l'axe de visée du Soleil; du fait des perturbations gravitationnelles, l'orbite décrite par le satellite vue depuis la Terre passe dans des régions qui sont proches de celles du Soleil, ce qui peut se traduire par des problèmes d'interférences avec des émissions radio solaires, qui perturbent la récuparation des données scientifiques du satellite et obligent à procéder à des enregistrements des données avec le risque de pertes si la durée des interférences dépasse la capacité d'enregistrement (dans l'article, il est précisé qu'en mai 2004, le satellite a effectué un transit devant le disque solaire d'une durée de 21h) . L'idée consiste donc à utiliser les moteurs de l'engin pour "élargir" l'orbite et la faire passer au dehors d'une zone de sécurité préalablement définie. D'après le schéma, il semble que les ingénieurs soient parvenus à réaliser une manoeuvre de la sorte, qui a éloigné ACE de la zone d'exclusion de 2°.

Voilà...c'est ce que j'ai cru comprendre...mais je ne suis pas un spécialiste en orbitographie!!!

Bonne journée à tous!

[Nicolas Daum]

Je viens de tomber sur cette page http://www.ssg.sr.unh.edu/mag/ace/im...rajectory2.gif.
J'ai l'impression qu'il faudra se contenter de ça.

ND

[invité576543]

Ceux qui sont situés dans l'axe Terre-Soleil sont instables. Il faut essayer de les voir comme des sortes de "bols à l'envers"

Ce ne sont pas plutôt des points selles ?

Cordialement,

[Nicolas Daum]

Sans vouloir te vexer, Dark (tu permets que je t’appelle par ton prénom ?), j’avais bien compris l’essentiel de ce que tu dis, en particulier que les communications seraient impossibles si le satellite était positionné en L1.
Le détail nouveau pour moi concerne les dimensions de l’orbite de SOHO.

Voilà typiquement ce qu’on trouve dans la littérature officielle : What is SOHO's orbit?. Il n’y a aucune précision, les deux premiers liens donnés sont morts et le troisième, que je connaissais déjà, donne des généralités (certes intéressantes) sur les points de Lagrange.
Il y a tout de même dans cette dernière page un excellent schéma montrant bien que « l’effet bol » n’est pas le même dans toutes les directions, autrement c'est plutôt une selle.

C’est un peu frustrant. On fera avec.
Merci de ces précisions.

ND

[gillesh38]

Bonjour

le point L1 est effectivement un point selle, et donc instable. Cependant il existe une force non potentielle qui s'exerce dans le référentiel tournant avec la Terre (par rapport auquel on calcule les points de Lagrange) : la force de Coriolis, qui tend à faire tourner la vitesse autour de l'axe de rotation, comme une force magnétique. Elle diminue considérablement l'instabilité de la force de marée au voisinage de L1, le résultat étant une orbite en spirale s'éloignant petit à petit de ce point (le résultat étant tres compliqué!). On corrige donc de temps en temps l'orbite en la "recalant" de façon qu'elle reste une orbite de "halo".

Cdt

Gilles

[Nicolas Daum]

Est-ce qu'on pourrait revenir à ma question?

Merci d'avance

ND

[Vador59]

Bonjour à tous!

Ces sites répondront-ils à tes attentes?

http://www.esm.vt.edu/~sdross/movies/

http://sigmaxi.org/4Lane/ForeignPDF/...RossFrench.pdf

Bon(s) film(s)! A très vite!

[Gilgamesh]

Vers le milieu de la page, le chapitre ACE Orbit and Fuel Use Strategy donne quelques précisions avec un petit graphique auxquels je ne comprends pas grand chose.
Pourriez-vous m’éclairer car je trouve ça assez confus ?
Le point central orangé est-il le soleil ?

Oui, cf le sous titre : sunward view.

C'est vu depuis la Terre, selon un plan qui coupe le plan écliptique au point de Lagrange L1.

Le demi grand axe de l’orbite serait-il de 280 000km ?

Pour Soho :
Ax : 206 448 km
Ay : 666 672 km
Az : 120 000 km

Les orbites semblent s’élargir au fil des années et donc échapper à la zone de 2° aussi je ne comprends pas bien le problème puisqu'il semble échapper à la zone de 2°.

Pas compris la question ^^

Je ne comprends pas quelle était l'orbite d'origine et quelle est son évolution avec et sans correction.

Tu as le point d'insertion au 16/8/2004 et tu vois que l'orbite n'est pas elliptique mais fait un genre de spirale (en bleu), ici vue sur la tranche, appelée orbite de Lissajou.

Les mesures correctrice ont consisté à donner de l'impulsion à la sonde sur l'axe Z, perpendiculairement à l'écliptique (courbe rouge) pour lui donner une inclinaison par rapport à l'écliptique, de manière à éviter la SEZ de 4,75°.

Vue "de côté" (projection selon le plan XZ) :




Vue "de haut" depuis le pôle Nord (projection selon le plan XY) :






a+

[Gilgamesh]

Ah oui, la source :

Sun-Earth L1 region halo-to-halo orbit and halo-to-Lissajous orbit transfers de Craig E. Roberts

a+

[Nicolas Daum]

Ces sites répondront-ils à tes attentes?
http://www.esm.vt.edu/~sdross/movies/
http://sigmaxi.org/4Lane/ForeignPDF/...RossFrench.pdf

C’est en effet très intéressant de voir ces trajectoires contorsionnées. Néanmoins ça ne répond pas directement à ma question.

ND

[Nicolas Daum]

Pour Soho :
Ax : 206 448 km
Ay : 666 672 km
Az : 120 000 km

En voilà de l’information ! Super !
J'ai donc mal cherché.
Selon mes calculs, la SEZ a un rayon de 62 000 km. Autrement dit SOHO reste en dehors en permanence. Cela ne semble pas être le cas de ACE.

la source :
Sun-Earth L1 region halo-to-halo orbit and halo-to-Lissajous orbit transfers de Craig E. Roberts

C’est amusant de voir que ces orbites ne sont pas dans un plan perpendiculaire à l’écliptique.
Il faudra que je potasse ce papier quand je voudrai changer les orbites de mes sondes

ND

[vanos]

Bonjour,

Voici joint deux schemas venant de Wikipédia :
Distance :

1. L1 et l2 = 0,01UA
2. L3 = 2UA
3. L4 et L5 = 1UA