Dans l'espace (sortie extra-véhiculaire)

[invite7e34bcfc]

Bonjour à tous !

Je me posais quelques questions vis à vis des règles dans l'espace, j'espère que vous pourrez y répondre ! (Question par question si possible pour que ce soit claire)

Lorsqu'un astronaute, dans une situation critique, est amené à se détacher de son cordon en sortie extra véhiculaire, aura-t-il à peu près la même vitesse que le satellite ?

Sera-t-il indéfiniment en orbite autour de la Terre s'il a une vitesse suffisante ? Ou voguera-t-il dans le vide sans trajectoire particulière ?

La seule chance pour lui de revenir sur le satellite est-il uniquement le Safer ?

Dans ce cas, imaginons qu'il soit propulsé perpendiculairement à une grande vitesse par rapport au satellite, il faudrait qu'il fasse demi-tour en utilisant le Safer, mais cela est impossible non ?

Sinon, imaginons, (même si c'est impossible,je ne sais pas) qu'en se détachant il est une vitesse très faible, alors est-ce qu'il tombera sur la Terre du fait de l'attraction gravitationnelle ?

Merci à tous de m'avoir lu !
-----

[invite7e34bcfc]

Personne ? ..

[invite51d17075]

bonsoir,
il peut avoir deux vitesses par rapport à la station.
la première est obligatoire est c'est celle de la navette elle-même ( même vitesse tangentielle initiale )
la seconde est secondaire mais peut faire toute la différence, c'est la vitesse relative au moment de la séparation.
si elle est non nulle, alors, il s'eloignera doucement mais surement de navette.

je n'y connais rien sur les capacités réelles de Safer.

[Gilgamesh]

Lorsqu'un astronaute, dans une situation critique, est amené à se détacher de son cordon en sortie extra véhiculaire, aura-t-il à peu près la même vitesse que le satellite ?

Tu parle de la vitesse des protagoniste par rapport au télescope spatial dans Gavity ? Si c'est évidemment, oui , vu qu'ils étaient immobiles initialement.

Sera-t-il indéfiniment en orbite autour de la Terre s'il a une vitesse suffisante ? Ou voguera-t-il dans le vide sans trajectoire particulière ?

Il sera a peu près sur la même orbite.

La durée dépend de la traînée résiduelle qui elle même dépend exponentiellement de l'altitude.

La seule chance pour lui de revenir sur le satellite est-il uniquement le Safer ?

Ce qui est représenté dans le film n'existe pas vraiment, il me semble que c'est une espèce d'hybride de MMU et de SAFER. En tout état de cause l'autonomie de ces petits engin est faible et de toute façon, l'ISS et Hubble ne sont pas sur la même orbite, donc autant essayer de faire Brest - Vladivostock en scooter avec un seul plein d'essence.

http://www.capcomespace.net/dossiers...MU_MMU/MMU.htm

Dans ce cas, imaginons qu'il soit propulsé perpendiculairement à une grande vitesse par rapport au satellite, il faudrait qu'il fasse demi-tour en utilisant le Safer, mais cela est impossible non ?

Ca dépend de la quantité de propulsif, de la vitesse d'éjection, de leur masse respective et de la vitesse caractéristique de la mission, cad de l'ensemble des variation de vitesse (aller jusqu'a la personne, la stopper, accélérer dans l'autre sens, se freiner)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7e34bcfc]

Merci beaucoup pour vos réponses !

Tu parle de la vitesse des protagoniste par rapport au télescope spatial dans Gavity ? Si c'est évidemment, oui , vu qu'ils étaient immobiles initialement.

Oui je faisais particulièrement référence à gravity ! Donc clairement (parce que je ne suis pas sur d'avoir bien compris la réponse), après s'être détaché l'astronaute a à peu près la même vitesse que le satellite ?

si elle est non nulle, alors, il s'eloignera doucement mais surement de navette.

Et si elle est nulle, tombera-t-il à grande vitesse sur la Terre ?

Il sera a peu près sur la même orbite.

Donc, il tournera en orbite sans se cracher sur la Terre s'il a un peu près la même vitesse que le satellite ?

Ca dépend de la quantité de propulsif, de la vitesse d'éjection (...) aller jusqu'a la personne, la stopper, accélérer dans l'autre sens, se freiner

En faite, ce que je ne comprends pas, c'est que si par exemple il arrive à contrer sa vitesse avec l'engin pour allez dans l'autre sens, cela implique que sa vitesse devient quasi-nulle un moment, et admettons qu'il arrive à repartir dans l'autre sens grâce au propulseur à 50km/h, cette vitesse est insuffisante pour se maintenir en orbite, et le satellite sera déja bien loin, et de plus du fait de l'attraction gravitationnelle, il tomberait sur la Terre à grande vitesse non vu que sa vitesse est très faible ? (désolé si c'est flou..)
Déjà, est-ce possible de contrer une vitesse de 3km/s avec un engin ?

Merci beaucoup et désolé de ré-enchérir avec d'autres questions .. J'espère que vous pourrez me répondre.
Cordialement .

[invite7e34bcfc]

En tout état de cause l'autonomie de ces petits engin est faible et de toute façon, l'ISS et Hubble ne sont pas sur la même orbite

D'accord, erreur scientifique du film ^^ Toujours le même problème, je ne sais pas si tu as vu le film mais je suppose que oui, quand ils rejoignent justement l'autre station avec l'engin propulseur, ont-ils une grande vitesse ? Parce que ce que je ne comprends pas encore, c'est que s'il ont une vitesse du genre 60km/h comment se fait-il qu'ils échappent à l'attraction terrestre alors qu'ils ont une vitesse très faible? Ils devraient tomber plutôt que de se balader aisément ? Sinon je ne vois pas pourquoi on s'efforcerait de donner une telle vitesse aux satellites en orbite.. C'est confus dans ma tête :S

[Gilgamesh]

Toute l'action concerne des corps en orbite.

Etre en orbite, c'est posséder une vitesse orbitale : mesurée depuis la surface de la Terre cette vitesse v est telle que :

v² = GM/R

avec G la cte de gravité 6,67.10^-11 SI
M la masse de la Terre 6.10²⁴ kg
R la distance au centre de la Terre, soit le rayon terrestre (6400 km) + l’altitude (qq centaine de km dans le film)

Ce qui calcul fait donne des vitesse de 7 à 8 km/s.

Tout se passe à cette vitesse de base : sans cela les corps tombent, la gravité g étant identique là haut

g = GM/R²

sachant que R = 6400 km pour nous qui somme à la surface et 6400 + qq centaine de km pour les astronautes. La différence n'est pas très grande.

C'est la vitesse orbitale parallèle à la surface terrestre qui leur permet d'être en chute libre permanente sans retomber sur le sol. Toutes les autres vitesses sont epsilon comparé à ça. Et c'est pour ça que la mise en orbite coûte si chère et nécessite ces "bombes" volantes que sont les fusées spatiales. C'est aussi pour ça que le retour sur Terre est si périlleux du fait du frottement atmosphérique.



Je pense qu'il faut que tu reconsidère toute tes question avec ça en tête.

Par ailleurs toutes le manoeuvres orbitales effectuée sont irréalistes. Il ne faut pas s'attarder à essayer de les expliquer, elles sont fausses.On ne rejoint par un corps situé sur autre orbite en trajectoire directe. Ce qui compte d'abord c'est de rejoindre la même orbite, et donc d'accélérer pour se retrouver à la même hauteur.

[invite7e34bcfc]

Merci encore, tout ce qui est dit est super intéressant !

La différence n'est pas très grande.

Effectivement, je crois même que g a une valeur d'environ 8,5 N/kg à 600km d'altitude.. Donc justement, l'attraction est presque aussi forte qu'à la surface. Mais je ne comprends toujours pas, un astronaute qui se déplace, sans cordon relié à son satellite, dans l'espace à l'altitude de 600km à une vitesse de 50km/h devrait tomber non, car sa vitesse n'est pas suffisante pour échapper à l'attraction de la Terre ? Parce que quand Clooney va à l'autre station Hubble (ce qui est impossible car pas sur le même orbite) on a l'impression qu'il va a pas plus de 50km/h. A moins que j'ai totalement tort, et qu'un astronaute ne retombe pas sur la Terre en ayant cette vitesse..

Je pense qu'il faut que tu reconsidère toute tes question avec ça en tête.

Pour le satellite c'est normal qu'il ne tombe pas puisqu'il va très vite. Justement j'avais déjà cette idée en tête qu'un satellite est en orbite à environ 7 km/s.. Il doit y avoir quelque chose de confus dans ma tête


Reformulons sans penser au film Gravity.. Un astronaute qui se retrouve par une quelconque circonstance à une vitesse faible de 50km/h dans l'espace, retombe-t-il sur la Terre?

[Gilgamesh]

Merci encore, tout ce qui est dit est super intéressant !
Effectivement, je crois même que g a une valeur d'environ 8,5 N/kg à 600km d'altitude.. Donc justement, l'attraction est presque aussi forte qu'à la surface. Mais je ne comprends toujours pas, un astronaute qui se déplace, sans cordon relié à son satellite, dans l'espace à l'altitude de 600km à une vitesse de 50km/h devrait tomber non, car sa vitesse n'est pas suffisante pour échapper à l'attraction de la Terre ? Parce que quand Clooney va à l'autre station Hubble (ce qui est impossible car pas sur le même orbite) on a l'impression qu'il va a pas plus de 50km/h. A moins que j'ai totalement tort, et qu'un astronaute ne retombe pas sur la Terre en ayant cette vitesse..



Pour le satellite c'est normal qu'il ne tombe pas puisqu'il va très vite. Justement j'avais déjà cette idée en tête qu'un satellite est en orbite à environ 7 km/s.. Il doit y avoir quelque chose de confus dans ma tête


Reformulons sans penser au film Gravity.. Un astronaute qui se retrouve par une quelconque circonstance à une vitesse faible de 50km/h dans l'espace, retombe-t-il sur la Terre?

Ce que tu ne pige pas, ce que ce n'est pas parce que on n'est plus en contact avec un satellite que la vitesse change. Quand ils sont en train de le réparer il sont tous les 3 (les deux + le satellite) à 8 km/s. Le fait de lacher le satellite et de s'en éloigner, dans n'importe quelle direction, ne change pas cette vitesse. Ils l'ont, ils la gardent (pour la perdre il faut rentrer dans l'atmosphère et ça chauffe très fort, car l'énergie cinétique acquise est considérable).

Dans le repère géocentrique (le centre, ou simplement la surface de la Terre) ils sont pendant tout le film à disons 8 km/s +/- 50 km/h qui représentent les quelques manoeuvres qu'ils tentent d'effectuer avec leur faibles moyens propulsifs.

[Pio2001]

Tout-à-fait.
Traduisons cette vitesse en km/h pour que ce soit plus clair.

Un spationaute en orbite autour de la Terre se déplace à 30000 km/h : il est en orbite.

Soudain, il quitte sont satellite vers l'avant à la vitesse de 50 km / h.

Résultat : le satellite continue à 30000 km/h sur son orbite.
Le spationaute se retrouve sur une orbite très voisine où il circule à la vitesse de 30050 km/h (30000 + 50).

Pour retomber tout droit sur Terre, il lui faudrait passer de 30000 km/h à 0 km/h. Il a intérêt à avoir de sacrés freins et des roues qui adhèrent bien sur le bitume !...
Ah ben flûte, il n'y a pas de sol dans l'espace pour freiner...

[invite7e34bcfc]

Le fait de lacher le satellite et de s'en éloigner, dans n'importe quelle direction, ne change pas cette vitesse. Ils l'ont, il la garde

C'est maintenant très clair, intervention simple et concise qui me remet les idées en tête ^^ parce qu'en effet dans le film on dirait qu'ils n'avancent pas ! Je pensais qu'à certains moments, ils avaient la vitesse du satellite et qu'à un autre, non. Donc ils ont une vitesse constante d'environ 8km/s et c'est pour cela qu'il ne tombe pas sur la Terre, c'est bon ^^ Mais c'est hyper risqué les sorties sans cordons parce qu'un écart de synchronisation d'une demi seconde entre l'astronaute et le satellite et le satellite peut lui mettre 80m non?

Au faite, si on a pas de vitesse, on retombe direct sur la Terre, mais genre, d'un coup? Ou assez lentement?. Mais vu qu'il n'y a pas d'air dans l'espace, si on tombe direct, la vitesse au cours de notre chute n'a donc pas de limite à part celle de la lumière ?

[invite7e34bcfc]

Ah ben flûte, il n'y a pas de sol dans l'espace pour freiner...

C'est bien vrai ^^ D'ailleurs, comment se fait-il qu'un satellite au cours du temps dérive un peu de son orbite, donc en d'autres termes, perd de la vitesse, alors qu'il n'y a rien pour le ralentir dans l'espace ? Si qqn sait répondre sans rentrer dans la complexité..

[stefjm]

Pas possible de cirer les pneus, mais quand même quelques petits frottements qui font perdre un peu d'énergie. (imaginez la patinoire, sur laquelle on glisse bien mais où on finit quand même par s'arrêter.)

[Gilgamesh]

C'est bien vrai ^^ D'ailleurs, comment se fait-il qu'un satellite au cours du temps dérive un peu de son orbite, donc en d'autres termes, perd de la vitesse, alors qu'il n'y a rien pour le ralentir dans l'espace ? Si qqn sait répondre sans rentrer dans la complexité..

C'est balot, mais je vais pas faire simple parce que le sujet m'intéresse .

J'ai mentionné la traînée résiduelle : on va voir ici comment ça se calcule.

A la base, cette trainée (=frottement) résulte du fait évident que l’atmosphère n'a pas de limite précise au dessus de nos tête : l'enveloppe gazeuse devient simplement de moins en moins dense avec l'altitude.

Plus précisément, sa densité varie comme l'exponentielle inverse de l'altitude :



avec rho(z) la masse volumique (densité) de l'atmosphère selon l'altitude z
rho0 la densité au niveau de la mer
H est l'échelle de hauteur qui est le changement d'altitude nécessaire pour un changement de densité d'un facteur e, et qui est telle que :



g la gravité (au niveau considéré)
M la masse moléculaire de l'air
k la cte de Boltzmann
T la température de l'air

Comme T varie de manière assez compliquée à calculer avec l'altitude, et pour tenir compte également de la variation de g quand on s'éloigne de la Terre on va chercher H sur une table :
table des propriété de l'atmosphère avec l'altitude (table 3)


J'ai mis "exponentielle" en gras : la durée de vie sur orbite est fortement dépendante de l'altitude.

Le corps en orbite (les astronautes, le satellites) traversent ce milieu résiduel comme des boulet de canon, et la force résistante est proportionnelle au carré de la vitesse



avec A la section du corps et Cx son facteur de forme (s'il est fuselé la trainée est moins forte)
rho la densité du milieu
v la vitesse


Comme v est liée à l'altitude on peut relier la perte d'altitude à chaque orbite par la formule suivante



avec a le demi grand axe de l'orbite (c'est en gros la distance au centre de la terre, soit l'altitude + le rayon terrestre)
Δa est la perte d'altitude par orbite (en m)
m la masse du satellite : si le satellite est massif, il conserve mieux sa vitesse et donc son altitude

Et la durée de vie sur orbite peut être approchée par




Cela nous donne la durée de vie approximative en nombre d'orbite. Pour bien faire, il faudrait en fait itérer la formule du Δa orbite par orbite (vu que la valeur de H change continuement). Je ne l'ai pas fait donc tout ce qui suit est approximatif.

Il reste une dernière étape pour convertir ce nombre en durée, il suffit de multiplier L par la période orbitale P qui nous est donné par la loi de Kepler :




Voilà, on a tout.

Si par exemple on prend le même satellite de disons 2 x 4 m et de 1 tonne avec un Cx de 2,67 (pour le coef de forme je me réfère aux donnée de l'exo ici) la courbe ci dessous donne la durée caractéristique de l'orbite en fonction de l'altitude initiale.


Comme tu peux le voir, ça se raisonne complètement différemment avec l'altitude.

En résumé :
quand a (le demi grand axe de l'orbite) diminue,
* la densité augmente en exp(-a)
* la vitesse augmente en racine(1/a)
Le frottement augmente comme la densité et le carré de cette vitesse, donc comme 1/(ae^a)

Et plus le mobile perd de l'altitude, plus le frottement augmente...


Durées caractéristique t = -P.H/Δa :
100 km ~ 1 minute
150 km ~ 7 heures
200 km ~ 2 jours
400 km ~ 2 mois
600 km ~ 3 ans
800 km ~ 50 ans
1000 km ~ 300 ans
2000 km ~ 4000 ans
10 000 km ~ 100 000 ans
36 000 km ~ 1 500 000 ans

[invitee6f0086a]

Il y a encore des frottements à 36.000 km ?

Les satellites géostationnaires ont-ils des corrections de trajectoires ?

A partir de quelle altitude n’y a-t-il plus de frottement ?

Pas de frottement implique t-il plus (du tout) de correction de trajectoire ?

[Gilgamesh]

Il y a encore des frottements à 36.000 km ?

rho ~ 4 à 5.10^-19 kg/m3, que qui représente une densité moléculaire ~10⁷ m^-3

A partir de quelle altitude n’y a-t-il plus de frottement ?

Il y en a toujours la question c'est plus : à partir de quand la traînée devient négligeable devant d'autres sources de pression, par exemple la pression de radiation.

La pression de radiation du rayonnement solaire à l'orbite terrestre est de l'ordre de Pr = 5 µPa. Soit Pt la pression de traînée, on veut Pt<Pr



v (la vitesse orbitale) dépend de l'altitude, donc on a deux inconnues à gauche mais en tâtonnant un peu on trouve que la pression de traînée devient inférieure à celle de la pression de radiation au delà de 600 km.

Les satellites géostationnaires ont-ils des corrections de trajectoires ? Pas de frottement implique t-il plus (du tout) de correction de trajectoire ?

Il y a des corrections de trajectoire en GEO, mais pas à cause de la trainée atmosphérique (qui est négligeable comme on vient de le voir). Ce sont essentiellement de petits effets perturbatifs gravitationnels, plus l'effet de la pression de radiation.

Wiki :
Mais le satellite ne va pas rester stable à cette position et dérivera sous l'influence de plusieurs effets, dont les irrégularités gravitationnelles et du potentiel géodynamique de la Terre, la pression de radiation solaire, l'attraction lunaire, etc. Ces dérives se feront dans le sens est-ouest mais aussi nord-sud (variation de l'inclinaison). Il existe néanmoins sur l'orbite géostationnaire deux positions stables pour ce qui concerne les dérives est-ouest situées à 75° E et 105° O. De même, il existe deux positions instables à 11° O et 162° E. Le maintien en position géostationnaire nécessite donc des manœuvres de correction d'orbite dans les deux directions nord-sud et est-ouest. Les conventions internationales demandent une précision de positionnement de 0,05° à 0,1° dans les deux directions, soit de 35 à 75 kilomètres au niveau de l'orbite. Ces manœuvres consomment des ergols et leur épuisement est la cause principale de fin de vie du satellite. Il est alors remonté sur une orbite de rebut plus éloignée de la Terre ou parfois laissé à lui-même et il tendra alors à se fixer en un des points stables.

[invitee6f0086a]

Les conventions internationales demandent une précision de positionnement de 0,05° à 0,1° dans les deux directions, soit de 35 à 75 kilomètres au niveau de l'orbite.

Comment le satellite se positionne t-il aussi précisément ?

Je ne parle pas de poussée ici et la pour la correction de trajectoire, mais des capteurs qui signalent au satellite qu’il n’est plus dans la trajectoire.

Aussi bien c’est une mesure faite de la terre.

Une visée laser peut-être !

[obi76]

non, avec des gyroscopes un minimum évolués (genre gyrolaser), on arrive à des précisions largement supérieures...

[invitee6f0086a]

Je ne connaissais pas les gyrolaser, merci wiki pour la description.

Et merci Gilgamesh et obi76 avant tout,

[Gilgamesh]

Comment le satellite se positionne t-il aussi précisément ?

Je ne parle pas de poussée ici et la pour la correction de trajectoire, mais des capteurs qui signalent au satellite qu’il n’est plus dans la trajectoire.

Aussi bien c’est une mesure faite de la terre.

Une visée laser peut-être !

Sans certitude absolue, je pense que la plus simple est la mesure depuis le sol, à partir d'une antenne d'ouverture assez grande pour résoudre de tels angles.

edit : pas vu la réponse d'obi.
Les gyroscopes, c'est pas plutôt pour le contrôle d'attitude (axes de tangage, roulis, lacet) ?

[obi76]

oui j'ai été un peu rapide en besogne.

Une bonne centrale inertielle (comme dans les satellites) c'est 3 accéléromètres + 3 gyroscopes (ou gyrolaser). En plus la centrale est généralement doublée. Avec un peu d'électronique, on peut en déduire assez précisément la position et la vitesse de la centrale dans l'espace. Quant à la valeur de 0.01 °/H de précision donnée sur wikipédia, c'est valable pour les gyroscopes "civils". les militaires sont très très nettement plus précis.

Après (je ne sais pas si ça se fait encore), mais il y avait la visée stellaire qui permettait un très bon repérage aussi. Au moins on n'a pas le problème du cumul d'erreur de mesure.

[poiop2]

Bonjour,
je viens de voir le film, d'abord merci aux intervenants (Gilgamesh en particulier) qui ont répondu à nombre de mes interrogations à propos de la plausibilité.
Il me reste une question, à propos des sorties extra-véhiculaires qu'on peut y voir.
Attention spoiler, si vous voulez voir le film évitez de lire ce qui suit.



Dans le passage ou madame tient monsieur à bout de bras par une corde, et où elle est obligée de le laisser partir. Il apparaît que sitôt qu'elle tire sur la corde pour le ramener, elle est elle-même écartée de la station (et manque de se décrocher).
Mon interrogation est la suivante : étant donné que monsieur a déjà une vitesse nulle par rapport à la station (il est immobile au bout de la corde tenue à bout de bras par madame), ne serait-ce pas en réalité très facile de le ramener ?
Ne suffirait-il pas de lui donner une toute petite impulsion en le tirant légèrement, ce qui lui donnerait une faible vitesse qui l'amènerait en direction de la station, et lui permettrait de revenir facilement ?
Je suis bien conscient que si madame tirait un grand coup sur la corde, elle risquerait de s'éloigner elle-même de la station en raison de la réaction effectuée par la mise en mouvement brusque de monsieur vers la station (la quantité de mouvement étant conservée). Mais en tirant un tout petit peu, ne serait-ce pas déjà suffisant ?




Merci d'avance pour vos réponses.

[Gilgamesh]

Bonjour,
je viens de voir le film, d'abord merci aux intervenants (Gilgamesh en particulier) qui ont répondu à nombre de mes interrogations à propos de la plausibilité.
Il me reste une question, à propos des sorties extra-véhiculaires qu'on peut y voir.
Attention spoiler, si vous voulez voir le film évitez de lire ce qui suit.



Dans le passage ou madame tient monsieur à bout de bras par une corde, et où elle est obligée de le laisser partir. Il apparaît que sitôt qu'elle tire sur la corde pour le ramener, elle est elle-même écartée de la station (et manque de se décrocher).
Mon interrogation est la suivante : étant donné que monsieur a déjà une vitesse nulle par rapport à la station (il est immobile au bout de la corde tenue à bout de bras par madame), ne serait-ce pas en réalité très facile de le ramener ?
Ne suffirait-il pas de lui donner une toute petite impulsion en le tirant légèrement, ce qui lui donnerait une faible vitesse qui l'amènerait en direction de la station, et lui permettrait de revenir facilement ?
Je suis bien conscient que si madame tirait un grand coup sur la corde, elle risquerait de s'éloigner elle-même de la station en raison de la réaction effectuée par la mise en mouvement brusque de monsieur vers la station (la quantité de mouvement étant conservée). Mais en tirant un tout petit peu, ne serait-ce pas déjà suffisant ?




Merci d'avance pour vos réponses.

Tu as tout à fait raison et vu qu'il s'agit quand même d'un moment crucial de l'intrigue c'est incompréhensiblement mal fichu:/.

La seule configuration où Kowalski serait tiré en arrière impliquerait qu'ils soient en rotation (uniquement eux, où l'ensemble du débris auquel ils sont reliés). Là, ok, il serait comme au bout d'une fronde, mais ce n'est pas le cas : la Terre reste toujours au même endroit pendant toute l'action.

Une fois stoppé par rapport à leur point d'appuis (le cordage enroulé autours de la jambe du Dr Ryan), la seule force à appliquer résulte de l'inertie des corps, c'est à dire pas grand chose et elle ne devrait avoir aucun difficulté pour le ramener vers lui. Même relié avec du fil de couture : il suffirait de tirer tout doucement...

[poiop2]

Merci pour cette réponse. J'ai encore une interrogation.
Tu dis que les changements d'orbite dans le film sont fantaisistes. J'ai donc essayé un peu de voir ce qu'ils auraient dû vraiment faire (enfin, physiquement parlant, je comprends bien que les nécessités scénaristiques obligent à prendre des raccourcis).

Le film commence au niveau de l'orbite de Hubble, qui est à environ 600 km d'altitude. Ils veulent ensuite rejoindre l'orbite de l'ISS, bien plus bas à environ 400 km.
Je suis tombé sur ce site : http://e.m.c.2.free.fr/transfert-orbite.htm
qui explique comment passer d'une orbite basse à une orbite plus haute.

En prenant le processus à l'envers pour se rapporter à notre cas, voici donc ce que j'ai pu comprendre : en partant de l'orbite la plus haute, celle de Hubble, ils devraient tout d'abord ralentir suffisamment (les valeurs ne sont pas excessives, il me semble) pour entrer dans l'ellipse de transfert. Ensuite, arrivés à l'altitude voulue (je suppose qu'on peut le savoir avec un appareil qui mesure g et lui associe une altitude ? Ou en calculant précisément la trajectoire sur l'ellipse de transfert) on donne une seconde décélération afin de ne pas repartir dans l'ellipse de transfert, mais bien de rester dans la nouvelle orbite plus basse (celle de l'ISS dans notre cas).
J'ai bon sur le principe jusque là ?

Ensuite, pour rattraper l'ISS (qui se trouve maintenant sur la même orbite que nos héros) je suis moins sûr. Je suppose qu'il faudrait donner des accélérations très modérées, qui permettent de "monter" un peu au dessus de l'orbite mais y redescendre immédiatement à une position différente ? Des sortes d'ellipse de transfert avortées.

Merci d'avance pour vos réponses, une fois que le principe me sera un peu plus clair j'essaierais peut-être d'effectuer les calculs (sauf si quelqu'un veut le faire à ma place !).

[Gilgamesh]

Merci pour cette réponse. J'ai encore une interrogation.
Tu dis que les changements d'orbite dans le film sont fantaisistes. J'ai donc essayé un peu de voir ce qu'ils auraient dû vraiment faire (enfin, physiquement parlant, je comprends bien que les nécessités scénaristiques obligent à prendre des raccourcis).

Mouais... Vu l'esprit du scénario, je te les aurais fait se bricoler une fusée moi, en farfouillant dans les débris de la navette, avec des boulons explosifs, des bouteille d'oxygène, que sais-je, un truc à la Mac Gyver quoi, avec calculs à l'arrache et tout. Là, ça aurait été fun ! Certes pas très réaliste, mais cohérent techniquement, et didactique avec ça.

Le film commence au niveau de l'orbite de Hubble, qui est à environ 600 km d'altitude. Ils veulent ensuite rejoindre l'orbite de l'ISS, bien plus bas à environ 400 km.
Je suis tombé sur ce site : http://e.m.c.2.free.fr/transfert-orbite.htm
qui explique comment passer d'une orbite basse à une orbite plus haute.
En prenant le processus à l'envers pour se rapporter à notre cas, voici donc ce que j'ai pu comprendre : en partant de l'orbite la plus haute, celle de Hubble, ils devraient tout d'abord ralentir suffisamment (les valeurs ne sont pas excessives, il me semble) pour entrer dans l'ellipse de transfert. Ensuite, arrivés à l'altitude voulue (je suppose qu'on peut le savoir avec un appareil qui mesure g et lui associe une altitude ? Ou en calculant précisément la trajectoire sur l'ellipse de transfert) on donne une seconde décélération afin de ne pas repartir dans l'ellipse de transfert, mais bien de rester dans la nouvelle orbite plus basse (celle de l'ISS dans notre cas).
J'ai bon sur le principe jusque là ?

C'est ça. En principe si les impulsions ont parfaitement la bonne valeur (en norme et en direction), on n'a besoin que de deux impulsions : une pour aller sur l'orbite de transfert, l'autre, arrivé au périgée, pour circulariser.

Ca c'est dans le cas où les deux orbite sont coplanaires. Dans la réalité il faut prendre en compte l'inclinaison i (angle de l'orbite avec le plan de l'équateur). Il y a aussi l'excentricité, mais là il s'agit d'orbite bien circularisées, donc on peut faire abstraction (on corrigera avec l'extincteur ).

ISS
altitude ~ 400 km (valeur moyenne)
inclinaison=51,63°

HST
altitude = 569 km
inclinaison=28,5°

Il y a donc une troisième impulsion à donner, perpendiculairement à la trajectoire :

Δv = 2v sin(Δi/2)

avec
Δv est l'incrément de vitesse à fournir
v la vitesse au dévut de la manoeuvre
Δi la variation d’inclinaison

Pour économiser le carburant, il faut faire la manoeuvre quand la vitesse est la plus faible, donc en premier, quand on est sur l'orbite HST.
Si on veut, on peut transformer ça en une seule impulsion en composant les deux vitesses (celle pour décélérer et celle pour modifier i)

Ensuite, pour rattraper l'ISS (qui se trouve maintenant sur la même orbite que nos héros) je suis moins sûr. Je suppose qu'il faudrait donner des accélérations très modérées, qui permettent de "monter" un peu au dessus de l'orbite mais y redescendre immédiatement à une position différente ? Des sortes d'ellipse de transfert avortées.

Oui, et là c'est un peu contre intuitif mais il suffit d'appliquer Kepler. Si tu as la station devant toi, tu dois la rattraper. Kepler te dis que tu va plus vite en étant sur une orbite plus basse. Pour la rattraper il faut donc *freiner* pour tomber vers la Terre sur une orbite plus basse et la rejoindre (l'énergie dans l'histoire, c'est la gravité qui te la donne). Inversement, si tu l'as dans ton dos et que tu veux qu'elle te rattrape, il faut accélérer pour grimper un peu. Et retomber ensuite.

Merci d'avance pour vos réponses, une fois que le principe me sera un peu plus clair j'essaierais peut-être d'effectuer les calculs (sauf si quelqu'un veut le faire à ma place !).

Bonne idée, fait le calcul, et après on verras quelle quantité de carburant utiliser pour faire la manoeuvre

[invite7e34bcfc]

Du coup Gilgamesh, le satellite est ralentit parce qu'il existe quand même de faibles frottements dans l'espace . C'est parce que y a certaines molécules de l'atmosphère qui vont dans l'espace c'est ça ? Et donc plus on est proche de l'atmosphère dans l'espace plus on est susceptible aux frottements et plus le satellite est susceptible de ralentir ? Par contre j'ai pas trop compris pourquoi le soleil jouait un rôle dans sa trajectoire, qu'est-ce que c'est compliqué l'astrophysique ^^

monsieur a déjà une vitesse nulle

Il est à la vitesse du satellite, donc c'est normal qu'il soit difficile à ramener ? Remarque dans une voiture on est à la vitesse d'une voiture, et si on tient qqn qui est en-dehors par la vitre ouverte de la porte en négligeant les frottements de l'air c'est facile de le ramener ..

[Gilgamesh]

Du coup Gilgamesh, le satellite est ralentit parce qu'il existe quand même de faibles frottements dans l'espace . C'est parce que y a certaines molécules de l'atmosphère qui vont dans l'espace c'est ça ? Et donc plus on est proche de l'atmosphère dans l'espace plus on est susceptible aux frottements et plus le satellite est susceptible de ralentir ?

C'est bien ça.

C'est la décroissance orbitale, in english orbital decay, et en gros le problème se pose en dessous de 1000 km (comme le HST : chaque visite de contrôle est l'occasion d'une réaccéléréation, aka orbital boost pour compenser la trainée atmosphérique)

Par contre j'ai pas trop compris pourquoi le soleil jouait un rôle dans sa trajectoire, qu'est-ce que c'est compliqué l'astrophysique

Le rayonnement du Soleil exerce une légère poussée, la pression de radiation. C'est vraiment très faible : 5 millionième de pascal. C'est en gros le poids d'un moustique sur 1 m2. Mais c'est quand même à prendre en compte sur des missions qui durent des années.

Il est à la vitesse du satellite, donc c'est normal qu'il soit difficile à ramener ? Remarque dans une voiture on est à la vitesse d'une voiture, et si on tient qqn qui est en-dehors par la vitre ouverte de la porte en négligeant les frottements de l'air c'est facile de le ramener ..

Ce qui compte c'est l'accélération, qui donne un poids apparent. Elle est nulle ici, donc sont poids est nul. Il n'y a pas non plus à vaincre de frottements. Par contre il a une masse et donc une inertie, pour l'accélérer de a il faut exercer une force F=ma, avec m sa masse. S'ils sont relié par un fil très fragile, il faut exercer une force très faible pour ne pas casser le fil, donc l'accélérer très faiblement.

Mais ce n'est même pas le cas dans le film, ils se tiennent fermement la main.

Donc c'est juste que les scénaristes et le réalisateur ne comprennent rien à la physique.

[invite7e34bcfc]

en gros le problème se pose en dessous de 1000 km

Donc les satellites géostationnaire n'ont pas ce problème du coup ?

Elle est nulle ici

Et quand ils sont dans le satellite elle est nulle aussi ?
Mais, l'accélération c'est bien g ? Du coup comme g s'exerce dans l'espace Clooney quand il tient la main à Sarah il a quand même un poids ? Pourquoi g est nulle pour Clooney du coup ?

[invite7e34bcfc]

rho ~ 4 à 5.10-19 kg/m3,

Au faite, je m'interrogeais sur la masse volumique. J'ai vu que la masse volumique de l'eau est de 1000kg/m3. Ca veut dire que si on remplit un m3 d'eau et qu'on le met sur une balance, celui pèsera 1000kg ??

[stefjm]

Au faite, je m'interrogeais sur la masse volumique. J'ai vu que la masse volumique de l'eau est de 1000kg/m3. Ca veut dire que si on remplit un m3 d'eau et qu'on le met sur une balance, celui pèsera 1000kg ??

Ben oui.
Cela vous surprend?
1 litre : 1kg