Bonjour,
Je suis en 1ère s et je fais un tpe sur la possibilité de faire un voyage habité vers Mars. Sur de nombreux sites, j'ai vu que pour atterrir sur la planète, l'engin spatial doit se mettre en obite et/ou utiliser l'aérofreinage (ou freinage atmosphérique). Je souhaiterais donc avoir un définition précise de ces deux termes.
Merci!
Pour info (si ca peut t'aider dans ton tpe) :
Dans le Ciel et Espace (c'est un mag d'astro) de ce Février, on apprend que le physicien Franklin Chang-Diaz a mis au point un nouveau type de propulsion qui pourrait permettre de rejoindre Mars en 39 jours !!
Cette propulsion appelé Vasimr (moteur Magnétoplasmique) est une propulsion beaucoup plus économique que les moteurs "chimique" utilisé pour le moment.
Cette propulsion à l'avantage de la vitesse d'éjection de la propulsion électrique ainsi que de la poussé des moteurs chimique.
Explication du fonctionnement (dixit C&E N°477): l'argon est ionisé puis chauffé par radiofréquence, le gaz devient alors du plasma d'une chaleur de plusieurs milliers de degrés ! Ce gaz très chaud est confiné par magnétisme (ce qui permet aux parois du moteur de ne pas fondre !)
Autre avantage: ce système à juste besoin d'électricité, donc l'alimentation se ferait soit par des panneaux solaires soit par un réacteur nucléaire (comme un sous marin...) donc autonomie quasi-illimité ! Le seul inconvénient étant que ce moteur ne fonctionne que dans le vide spatial... pas de départ depuis la terre avec cette propulsion.
La réduction du temps de voyage vers Mars est un pas de géant, car l'absence de gravité trop prolongé réduit la masse musculaire et osseuse des astronautes ! De plus les voyages hors de la magnétosphère (champ magnétique crée par la terre) nous exposent aux radiations des vents solaires qui sont mortels pour l'être humain...
Apparemment la Nasa va équipé ISS de ce moteur pour remettre la station orbital à bonne altitude... plusieurs test concluant ont déjà été effectué !
Sinon pour réponde à ta question :
la mise en orbite consiste à s'approcher suffisamment de mars pour être attiré par sa gravité sans pour autant rentrer dans son atmosphère, le vaisseau va alors tourner autour de la planète (comme la lune autour de la terre).
L'aérofreinage pour faire simple : dans le vide spatial, rien ne freine ou ne ralentis la course du vaisseau (car c'est vide). L'entrée dans atmosphère de Mars (qui lui n'est pas vide) va freiner la course du vaisseau car les composants de l'atmosphère vont faire frottement est résistés à la course de l'engin... Ce freinage dépend donc de la densité de l'atmosphère et de l'aérodynamisme du vaisseau (densité élevé et aérodynamisme faible = gros freinage; et inversement densité faible et aérodynamisme élevé = freinage faible).
C'est comme à vélo, tu ne le vois pas mais l'air oppose une résistance à notre course (tu le sent si tu va vite). Pareil pour le contact pneu-route plus le pneu est large, plus il y a de matière en contact avec la route... plus il y a de matière, plus ca te freine (c'est pour ca que les vélos de course on des pneu très fin !)
Bon TP !
Olivier
Ça aurait plus sa place en astronautique.Envoyé par Anne-Treg
L'aérofreinage c'est la circularisation de l'orbite autours d'un astre utilisant le freinage par frottement visqueux dans la haute atmosphère.
Les sondes martiennes utilisent souvent ce système pour économiser du carburant : à l'arrivée, la trajectoire est hyperbolique (si rien n'est fait la sonde continue tout droit).
Le freinage aux moteurs la place sur une orbite très elliptique qui est descendue par petites touches pour faire des rebonds dans la haute atmosphère à l'apoastre, où le frottement diminue la vitesse et donc l'excentricité. C'est une phase délicate : si on se loupe en donnant un angle de rentrée trop prononcé, on crame tout.
Au périastre on remet un peu de gaz pour circulariser l'orbite et finalement mettre la sonde en orbite bien comme il faut autours de la planète.
a+
Parcours Etranges
Oui mon maitre...
merci pour l'info....
Eh bien merci beaucoup, sinon vs connaitriez pas un site qui parlerait bien de tout ça? Merci d'avance
Salut,
Si c'est un aérofreinage (et non une aérocapture) il faut inverser les termes apoastre et périastre ci-dessus : dans le cas d'un aérofreinage, le corps orbital est déjà en orbite autour de l'astre, l'entrée dans l'atmosphère se fait donc au point le plus bas, périastre, et la circularisation se fait ensuite au futur point le plus haut, l'apoastre, en dehors de l'atmosphère.
Si c'est une aérocapture (transformation d'une orbite hyperbolique en orbite elliptique), alors, effectivement, mais seulement dans ce cas, le freinage atmosphérique est opéré a l'apoastre d'une orbite de référence qui n'est pas centrée sur la planète d'arrivée mais sur celle de départ.
Restons superficiel pour ne pas fâcher
Dont actes, j'ai écris l'un pour l'autre. Merci cher chondrichthyen.
a+
Parcours Etranges
Bonsoir,
En ce qui concerne l'insertion orbitale, j'ai lu que l'engin devait éteindre un des ses moteurs, est-ce vrai? Est-ce le cas également pour l'aérofreinage?
Et mon explication convient-elle? :
"Avant tout atterrissage sur la planète Mars, la navette spatiale doit se placer en orbite autour de celle-ci. Pour cela, elle doit se rapprocher suffisamment de la planète, sans pour autant pénétrer dans son atmosphère, afin d'être capter par son champ de gravité. Le fait d'être retenu par la gravitation martienne ne va pas faire s'écraser le vaisseau à la surface de la planète, en effet la vitesse à laquelle se déplace l'engin (environ 5,2 km/s) lui permet d'avoir une trajectoire circulaire ou elliptique (en ovale). Cette trajectoire émane du fait que l'engin chute constamment à cause du champ de gravité mais il est rattrapé grâce à la force centrifuge."
Merci d'avance
A bientôt
Bonsoir Anne,
Je pense que tes 5,2 km/s (*) sont bien trop élevés. Où as tu trouvé cette valeur ?
La vitesse de libération de la planète Mars (2eme vitesse cosmique martienne) est de 5 km/s à la surface de Mars. Elle n'est plus que de 3,6 km/s si l'engin survole Mars à une altitude de 1 rayon martien (à 3400 Km d'altitude).
(*) Delta de vitesse par rapport à Mars, sachant que Mars a une vitesse orbitale héliocentrique de 24 km/s
http://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_de_lib%C3%A9ration
Phobos dont l'orbite circulaire a un demi grand axe de 9377 km orbite à seulement 2,15 km/s. A cette distance de Mars, une vitesse de 3 km/s suffit à s'échapper de l'attraction martienne.
C'est bien là la difficulté des vols interplanétaires vers une planète de faible masse (Mars = 11% de la masse de la Terre) . L'engin spatial doit arriver avec une vitesse très proche de celle de la planète pour se satelliser, sinon l'engin repart sur une orbite héliocentrique ... à moins de dépenser beaucoup d'energie pour freiner.
Lorsque l'engin penetre dans la sphère d'influence gravitationnelle martienne (500 000 km de rayon), il faut au minimum arreter les moteurs si on veut se satelliser, voire meme s'en servir comme retro fusée pour freiner l'engin, suivant sa vitesse d'arrivée dans la sphère d'influence gravitationnelle (ce que l'on appelle la 'vitesse à l'infini'). Pour se satelliser, il faut arriver avec une vitesse à l'infini quasi nulle (dans le repère martien).
Arriver avec une vitesse proche de la vitesse orbitale martienne et utiliser le freinage atmosphérique est la méthode la plus économique bien sûr.
Bintang
L'autre inconvénient est que pour atteindre les 39 jours de voyage il a besoin d'une source d'électricité de ... 200 MWatts !
Bref, c'est de la science-fiction pour l'instant.
Ah... il n'en parle pas dans le ciel et espace... Ca correspond à quoi 200 MWatts ?? Un réacteur nucléaire (type SNLE) peut il fournir une telle puissance d'énérgie ?
Salut,
Tu ne peux pas parler de force centrifuge en l'occurrence, car ce n'est pas ça : c'est la déformation de l'espace temps qui "transforme" une trajectoire rectiligne en une courbe.Cette trajectoire émane du fait que l'engin chute constamment à cause du champ de gravité mais il est rattrapé grâce à la force centrifuge."
Merci d'avance
l'engin en orbite "tombe" dans un puits gravitationnel, mais sa vitesse lui permet de rester toujours au même "niveau" (a son niveau, il va en ligne droite dans un espace temps courbé) : il fait donc des cercles sans jamais tomber au fond, grâce uniquement a sa vitesse (et aussi a sa trajectoire qui ne comprend pas de point d'interception avec la planète).
En résumé, chaque planète a ce qu'on appelle une première et deuxième vitesse cosmique : la première vitesse est celle qui lui permet de rester en orbite (si la trajectoire et correcte), la deuxième vitesse cosmique est celle qui lui permet de s'échapper de l'astre (autrement appelée vitesse de libération).
C'est bien la première fois que je suis capable d'apporter un petit complément a tes explications. Je te renvoies donc les compliments, avec gratitude, pour tout ce que tu as déjà dit sur ce forum.
Restons superficiel pour ne pas fâcher
