Orbite d'attente et de transfert

[invitefeaa35c6]

Bonsoir,

Je suis actuellement en 1èreS, je dois préparer un TPE dont j'ai choisie comme thème les satellites, & je n'arrive pas à trouver la réponse à une question que je me pose. En effet, je voudrais bien savoir à quoi cela sert d'envoyer un satellite dans une orbite d'attente ou de transfert, lorsque l'on pourrait (pas tout le temps, peut-être?) directement mettre le satellite en orbite définitive ?

J'ai pris connaissance du concept de ces orbites, mais pas leur réel utilité.

En espérant une réponse !

Merci beaucoup d'avance !
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[vanos]

Bonsoir et bienvenue,

Cette méthode est beaucoup plus économe en énergie et aussi beaucoup plus précise, le lancement depuis le sol subit des influences climatiques dont les données sont aléatoires.

Amicalement.

[invitefeaa35c6]

Ah d'accord ! & je pourrais savoir quels sont ces énergies qui sont économisés ? (Désolé je psychote un peu, je m'attends à toute sorte de question lors du TPE...).
Je sais que pour envoyer un satellite, il faut des ergols, c'est-à-dire des composants qui ont pour but, quand ils sont en réactions, de fournir de l'énergie. Serait-ce ces ergols qui sont économisés ?
Et lorsqu'un moteur "se remet en marche" quand un satellite est sur une orbite de transfert, est ce que c'est automatique, ou est ce que c'est contrôlé depuis un poste de contrôle ?

[Saint-Sandouz]

Il y a aussi le fait que les lanceurs comme Ariane sont formatés pour mettre une certaine charge en orbite basse ou de transfert, de l’ordre de 20 tonnes dans son cas. À partir de là le satellite dispose de sa fusée de transfert en fonction de l’orbite visée. C’est donc comme une station de correspondance. Théoriquement il serait possible de faire un lanceur qui enverrait les satellites directement en orbite géostationnaire par exemple mais il ne pourrait guère faire que ça.
Il vaut donc mieux avoir un lanceur polyvalent pour mettre tous les satellites en orbite de transfert puis de les dispatcher en fonction des besoins.
Quand on parle d’économie il s’agit en partie des ergols, qui ne sont pourtant pas la chose la plus couteuse. Mais les opérateurs ne communiquent guère sur leurs comptabilité. Le plus cher de loin est le lanceur lui-même et toute la logistique et les opérations sur le site de lancement. C’est pour ça qu’Ariane, en lançant deux satellites en orbite géostationnaire à la fois, permet de mutualiser les couts entre les deux clients.
Les opérations sont à la fois automatiques (un humain ne pourrait pas piloter les opérations en manuel, c’est trop compliqué et trop rapide) et bien entendu sous la supervision du poste de contrôle.

ND

[A voir en vidéo sur Futura]

[bintang]

Bonjour,

2 strategies un peu différentes entre un satellite géostationnaire lancé par Ariane et un satellite lancé par la Navette.

Credit : Robert Guiziou - Cours de mécanique spatiale.



V1 : La vitesse de satellisation en orbite basse est de 7,8 km/s. Pour envoyer le satellite sur une orbite de transfert élliptique avec un périgée à 200 km d'altitude et un apogée à 36 000 km d'altitude, il faut que la vitesse d'injection soit de 10,15 km/s

V2 : Le satellite arrive à l'apogée de son orbite de transfert à une vitesse de 1,6 km/s. Pour circulariser l'orbite à 36 000 km d'altitude il faut augmenter sa vitesse à 3,07 km/s (moteur d'apogée)

Cette manoeuvre est en fait un peu plus complexe car les lanceurs ne partant pas exactement de l'équateur , il faut aussi changer légèrement de plan d'orbite (7° pour Ariane, je crois). Ceci doit se faire à un moment tres precis, au passage des noeuds des 2 orbites (initiale et cible)

Les lanceurs visent l'orbite basse pour respecter les contraintes de la 'loi de montée', une optimisation entre la vitesse verticale et la prise de vitesse horizontale indispensable à la satellisation.

[Carcharodon]

Salut :

Une orbite d'attente, est une orbite... où on attend ^^
Une orbite de transfert est une orbite qui permet de passer d'un type d'orbite a un autre.

exemple :

Lorsqu'on tirait un shuttle de cape canaveral pour l'ISS, on tire au moment précis ou l'orbite de l'ISS (et non l'ISS elle même) passe pile au dessus de l'engin (fenêtre de quelques minutes), en visant le 43° ou le 137° selon qu'on se trouve sur une node ascendante ou descendante.
A l'arrivée, on se retrouve sur une orbite d'attente, d'altitude inférieure a l'ISS (donc qui tourne plus vite pour pouvoir la rattraper), qui permet ensuite de faire les corrections d'inclinaison nécessaires, puis de créer un rdv a un moment précis (quand on est juste a proximité de l'ISS), grâce a une orbite de transfert.

donc :
1) mise a feu a un noeud avec l'orbite visée pour se retrouver sur une orbite d'attente.
2) correction de Rinc (inclinaison relative résiduelle) avec l'orbite visée sur un noeud, toujours sur l'orbite d'attente.
3) création d'un rdv avec l'iSS en attendant le bon moment (quand on l'a "rattrapé") en utilisant une orbite de transfert (orbite qui vient d'une orbite d'attente pour viser l'orbite finale)
4) Arrêt a coté de l'ISS sur l'orbite cible.

Un petit film expliquant mieux qu'un discours, voici un tutoriel de mise en orbite d'un engin futuriste (mais on s'en fout, le principe est strictement le même avec tout engin spatial) pour un rdv avec l'ISS, sur Orbiter :
http://www.dailymotion.com/Carcharod...videoId=xkulrf

Pour résumer :
L'orbite d'attente est une orbite qui permet d'attendre le moment voulu pour procéder a une manœuvre orbitale.
L'orbite de transfert est une orbite de liaison entre deux autres types différents d'orbites.

Même si on tire directement (cas d'Ariane) du sol sur une orbite de transfert (GTO pour Ariane), c'est tout de même une liaison entre une orbite et une autre (au sol, on a aussi une trajectoire orbitale !).
En l’occurrence entre une orbite de surface et une orbite GEO.
Néanmoins, le plus souvent, on passe d'une orbite LEO (low earth orbit) a une orbite GEO (geostationary orbit) grâce a une orbite GTO (geostationary transfert orbit).
Car il est interdit de se rater dans un transfert direct du sol a une orbite GEO.
Alors que l'orbite d'attente LEO peut permettre de décomposer le tir en "bouts" plus faciles a gérer.
Mais l'ESA est suffisamment experte pour faire du tir d'injection GEO (donc un tir GTO) direct, en partant du sol.
Ce qui est, dans l'absolu, plus risqué (interdit d'avoir le moindre problème durant toute l'injection), mais aussi plus économe et rapide.

[invitefeaa35c6]

Merci pour toutes vos réponses, elles me permettent d'avancer un peu plus dans toutes mes recherches!

Aussi je voudrais savoir, pour corriger l'altitude d'un satellite qui part à la dérive un peu plus chaque jour à cause de certaines forces de frottement, comment est ce que l'on s'y prend pour corriger cela ? Je sais qu'il faut le faire depuis un poste de contrôle, en envoyant des informations au satellite, disant de rétablir son altitude & qui fonctionnera un peu comme un algorithme en "obéissant" (d'après mon raisonnement, ce qui me paraît le plus vraisemblable), mais comment est ce que s'y prend le satellite exactement ? En modifiant son inclinaison, ou quelque chose comme cela ?

[Saint-Sandouz]

Les forces de frottement avec l’atmosphère concernent l’orbite basse. C’est le cas de l’ISS par exemple qui doit être périodiquement rehaussée car, étant freinée, elle descend graduellement.

Les satellites géostationnaires ne sont pas concernés à l’altitude où ils se trouvent. Mais aucune orbite ne peut être parfaitement stable, en particulier du fait des perturbations gravitationnelles de la part de la Lune.
Ils ont donc un moteur pour cela. Il utilise de l’hydrazine qui a l’avantage d’être stockable indéfiniment et de pouvoir être dosée très finement.

Quand on parle d’économie de carburant ce n’est pas pour le prix du carburant qui, bien qu’il soit hors de prix, est peanuts comparé au reste.
Ariane par exemple, pour mettre 21 tonnes en orbite basse, consomme environ 650 tonnes d’ergols divers. Sachant que le kilo en orbite est facturé environ 20.000$ on comprend que tout ce qui permet d’accroitre la charge utile vaut de l’or.
De plus, plus l’insertion d’un satellite sur son orbite définitive est précise du premier coup plus grande sera sa réserve d’ergols pour ses corrections ultérieures et donc plus son espérance de vie sera élevée, d’où un gain important.

Par conséquent dans ce domaine si on chasse le gaspi c’est surtout pour les bénéfices indirects qu’on en attend.

ND

[bintang]

Bonjour Olipus,

Le site CNES Jeunes répond en partie à tes dernieres questions :

http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/478-p...en-orbite-.php

http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/481-q...classiques.php

[invitefeaa35c6]

Merciii beaucoup Nicolas Daum pour toutes ses explications, ainsi qu'à bintang pour le site du CNES qui m'aidera énormément, mais aussi à vanos, et Carcharodon. Toutes vos explications m'ont permis de corriger beaucoup de choses dans mon TPE.

Pour l'instant je n'ai plus de problème! Mais dernière question.. Si je rencontre quelques nouveaux petits problèmes au sujet des satellites, dois-je créer un nouveau post ou rester sur le même?

[Saint-Sandouz]

Il est demandé de ne pas créer plusieurs discussions sur le même sujet mais si l’on a de nouvelles questions, pour leur donner une meilleure visibilité, il me parait souvent préférable de créer un topic spécifique. On voit des discussions qui buissonnent dans tous les sens à force d’empiler de nouvelles questions et de nouveaux thèmes.
C’est donc à toi de juger ce qui te parait le souhaitable.

ND

[Saint-Sandouz]

Réponse pour rien, erreur de manip. Ne pas en tenir compte
ND

[Carcharodon]

Pour l'instant je n'ai plus de problème! Mais dernière question.. Si je rencontre quelques nouveaux petits problèmes au sujet des satellites, dois-je créer un nouveau post ou rester sur le même?

Du moment que tu fais l'effort, comme pour celui-ci, d'y apposer un titre clair qui permet ensuite de le trouver avec la fonction recherche, il n'y a aucun problème a ouvrir un nouveau topic si la question est différente de la première question, même en restant dans le même sujet.

Surtout que ce sujet est vaste et fort complexe...
On pense souvent que la navigation spatiale, c'est pas sorcier, alors que c'est de très trèèès loin, la plus technique, délicate, et qui demande le plus de formation de toutes les navigations possibles.
Cependant, même un nullard comme moi (particulièrement en math) peut comprendre progressivement (et sans fin, car le sujet est inépuisable) comment fonctionnent les principes qui permettent les manœuvres orbitales, donc, c'est accessible au plus grand nombre, avec du temps, une formation et un minimum de volonté, cependant.
Le logiciel Orbiter est, a ce sujet, le meilleur terrain d'exercice pour comprendre les rouages de chaque type de manœuvre spatiale.
En plus d'être très amusant et immersif, il permet vraiment de comprendre un nombre de trucs absolument incroyable au sujet des trajectoires spatiales.

Aussi je voudrais savoir, pour corriger l'altitude d'un satellite qui part à la dérive un peu plus chaque jour à cause de certaines forces de frottement,

fais gaffe y a deux différents effets dans ce que tu cites, pas un seul :

1) perte d'altitude (frottement)
Due principalement au fait que l'atmosphère est mesurable jusqu’à 2500 km d'altitude !

2) modification d'inclinaison (dérive)
Due au raisons expliquées par Nicolas, qui cite la lune, plus grosse perturbation (certes de loin) pour l'orbite d'un truc autour de la terre, mais pas seulement :
le système solaire est tout simplement l'équivalent d'un problème a N corps, ou l'effet papillon existe par définition, tout particulièrement concernant les corps de très faible masse (engin spatial), car les planètes, elles, subissent des perturbations sur des échelles de temps qui n'ont rien a voir et qui peuvent tout de même impliquer de véritables bouleversements au fil du temps (exemple : la théorie du "grand tack").

Donc, pour corriger les orbites des engins spatiaux qui subissent ces influences diverses permanentes, ces engins sont équipés de moteurs ré-allumables qui permettent de remettre l'engin sur la trajectoire, voir sur la position (en cas d'orbite GEO) voulue.
Et c'est donc les capacité en carburant qui déterminent la durée de vie de ces satellites : quand il n'y en a plus, on ne peut plus contrôler la trajectoire et elle périclite lentement mais surement.

[Saint-Sandouz]

J’ajouterai à ce qu’a dit carcha que la mécanique céleste est très contre-intuitive et qu’on a surtout été tellement gavé de SF (Guerre des Étoiles, On a marché sur la Lune, etc.) qui s’en contrefiche totalement, qu’il faut se plier à une discipline intellectuelle sévère pour ne pas tomber dans le piège.
Même pour aller dans notre toute proche banlieue les dimensions deviennent absolument colossales. Rien que pour aller en orbite basse il faut atteindre une vitesse de ~7,8 km/s. Ensuite pour chaque déplacement ou replacement (ne serait-ce que, parti de Kourou, pour placer l’orbite sur le plan de l’équateur) et chaque changement d'orbite il faut appliquer des ∆v qui peuvent se compter en km/s. L’accélération nécessaire à imprimer à chaque fois à des masses de plusieurs tonnes donne une idée de l’énergie qu’il faut dépenser, donc de la masse d’ergol à prévoir, laquelle compte elle aussi.

Et c'est donc les capacité en carburant qui déterminent la durée de vie de ces satellites : quand il n'y en a plus, on ne peut plus contrôler la trajectoire et elle périclite lentement mais surement.

À moins, comme nous l’espérons tous, que l’opérateur ait prévu d’utiliser les dernières gouttes d’ergols pour envoyer son satellite sur une orbite poubelle où ne il risquera pas de provoquer de dégats.

ND

[Carcharodon]

À moins, comme nous l’espérons tous, que l’opérateur ait prévu d’utiliser les dernières gouttes d’ergols pour envoyer son satellite sur une orbite poubelle où ne il risquera pas de provoquer de dégats.

Désormais, effectivement, en particulier pour les satellites GEO, il existe une telle réserve.
Et pour les orbites basses, c'est tout de même moins crucial, s'ils sont en dessous de 600 ou 700 km, car ils tombent en quelques années maximum.
Mais il existe désormais au sein des agences "occidentales" une véritable politique de gestion des débris spatiaux.
Ils sont les premiers à s'en inquiéter.

qu’il faut se plier à une discipline intellectuelle sévère pour ne pas tomber dans le piège.

/mode prosélytisme on/
ou bien faire joujou...
... avec orbiter
On y apprend vite la différence entre ce qu'on veut faire et ce qu'on peut faire.
Extrêmement instructif, sans être rébarbatif.
Et on se rend bien compte, en faisant les missions historiques avec des engins réalistes (y a la panoplie intégrale depuis les début de la conquête spatiale), a quel point la marge est faible, pour ne pas dire inexistante.
C'est en plus un vrai plaisir de voir qu'on a compris un principe en exécutant correctement une manœuvre.
Encore mieux quand c'est un vol complet.
/mode off/

[Saint-Sandouz]

Comme tu l’exprimes très bien à propos d’Orbiter, la discipline intellectuelle peut être une source de plaisir (un plaisir intellectuel, forcément ). Prendre les exercices de math comme un jeu les rend très marrants. Apprendre des choses rigoureuses est aussi un vrai bonheur. Bon, d’accord, y en a que ça fait chier. Mais comprendre comment fonctionne la mécanique céleste, les orbites des planètes, des satellites, du système solaire, procure tout de même de grands moments.

Certes il faut commencer par admettre que notre vision des choses par défaut est erronée.

ND

[Carcharodon]

Ça fait pas loin d'un mois que je "construis" une version d'orbiter "prête a consommer" (car il faut se construire son orbiter).
J'espère, sous peu, vous mettre a disposition cette version, avec des scénarios tout prêt, afin de vous permettre d'essayer ce fantastique simulateur sans vous obliger a passer des heures a apprendre a le construire.

J'ai déjà fais plusieurs versions, dont une "conquête spatiale US" qui a quelques années =>
http://www.megaupload.com/?d=AE6WPCXY
Et qui permet de refaire la conquête spatiale US des X-15 (super amusant ! mais ces pilotes étaient cinglés...) jusqu'au Shuttle.

Mais la prochaine sera plus axée sur la navigation spatiale interplanétaire, avec des engins futuristes mais respectant a la lettre les moyens de navigation réalistes : seuls les moteurs des engins sont futuristes, car ils ont une ISP impossible a atteindre a l'heure actuelle, alors que leurs trajectoires sont strictement identiques a celles qu'emploieraient des véritables engins spatiaux.
Et il y aura aussi des engins réels (en particulier le Shuttle).

Le but c'est de permettre d'apprendre la réalité de la navigation spatiale, avec des exemples concrets et en s'amusant.
Car la navigation spatiale peut-être carrément très amusante et pédagogique, sous cette forme...
Et ce qui est vraiment incroyable, c'est la somme astronomique de choses qu'il y a à apprendre dessus.
Le sujet est quasiment illimité.