changement plan orbital satellite artificiel

[nicolassience]

Je fais actuellement un tpe sur le changement de direction des satellites et j ai entendu que les satelittes ne pouvaient pas changer de plan orbitale ou que a basse altitude mais je ne comprends pas ne peut on pas mettre des réacteurs rejetant des gazs permettant de faire changer de plan orbitale un satellite merci de votre réponse
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[Resartus]

Bonjour,

Il me semble que la mécanique n'est plus au programme de 1ere? Je vais utiliser des termes que vous n'avez peut-être pas appris...

Le calcul de l'impulsion nécessaire pour faire pivoter (par exemple) le plan de rotation du satellite d'un certain angle n'est pas très compliqué. On oriente la poussée latéralement à la quantité de mouvement du satellite, et la résultante fera un angle avec la trajectoire initiale. C'est une simple addition vectorielle. Qualitativement, le meilleur endroit pour minimiser l'impulsion du propulseur est le point le plus haut de la trajectoire (l'apogée) là où la vitesse du satellite (donc sa quantité de mouvement) est la plus faible.

Mais la question est plutôt : pour quoi faire? : Le carburant est une denrée limitée. Il en faut déjà beaucoup pour circulariser la trajectoire (en donnant des séries d'impulsions qui accélèrent le satellite à l'apogée), et il en faut aussi pendant la vie du satellite pour corriger d'éventuelles variations de trajectoire, où pour reaccélérer régulièrement les satellites en orbite basse qui sinon finiraient par retomber.

Donc on ne fait de changement de plan d'orbite (plutôt des corrections légères, d'ailleurs) que si c'est indispensable à la mission. Par exemple les satellites en orbite polaire (Landsat ou Spot) en ont besoin car ils doivent voir la terre toujours à la même heure.

Il est à noter au passage que mettre ces satellites en orbite polaire coûte déjà pas mal de carburant, car on perd tout le bénéfice de la rotation de la terre. Mais c'est le lanceur qui se charge de réorienter le mieux possible la trajectoire, pour limiter la consommation du carburant du satellite

[saint.112]

Je fais actuellement un tpe sur le changement de direction des satellites et j ai entendu que les satelittes ne pouvaient pas changer de plan orbitale ou que a basse altitude mais je ne comprends pas ne peut on pas mettre des réacteurs rejetant des gazs permettant de faire changer de plan orbitale un satellite merci de votre réponse

Une première contrainte de la mécanique céleste est la masse des corps (on est en pleine physique newtonienne), la deuxième à prendre en compte, corrélée à la première est le fait que pour faire quoi que ce soit dans l'espace il faut imprimer à l'objet ce qu'on appelle un ∆V (delta V), à savoir un différentiel entre sa vitesse initiale (qui n'est jamais nulle) et la vitesse qu'on veut lui donner.
Par exemple pour mettre un satellite en orbite terrestre il faut (et il suffit) qu'il atteigne la Vitesse de satellisation minimale qui est de 7,9 km/s. Comme on va de préférence profiter de la vitesse tangentielle de la terre qui est de 0,46km/s à l'équateur, c'est peanuts mais toujours bon à prendre, ça te donne le ∆V à imprimer à ton satellite en le lançant vers l'Est. Ça te donne un ordre de grandeur de l'accélération qu'il faut lui imprimer et ça t'explique pourquoi les fusées sont d'énormes tubes pleins de carburant et la charge utile un tout petit machin sur le dessus.
On lance un satellite en orbite basse (la LEO) puis, si nécessaire, on l'envoie à grand frais (en terme d'ergols) sur l'orbite géostationnaire (la GEO) ou hors de l'attraction terrestre à plus grand frais encore. Mais une fois qu'il est sur un plan orbital donné, l'en changer, c'est à dire lui imprimer un ∆v transversal, est d'un cout exorbitant. Par exemple le site de Kourou présente un avantage considérable sur Cape Kennedy du fait de sa proximité avec l'équateur : étant donné que la latitude du site de lancement donne l'angle minimum du plan orbital avec le plan équatorial, placer un satellite sur une orbite équatoriale requiert une correction mineure de plan orbital alors que l'opération depuis Cape Kennedy est beaucoup plus couteuse. Pourtant, à vue d'œil, il s'en faut de peu.
Dans l'espace on est forcément sur une orbite autour d'un corps, disons la terre. Si l'on n'est pas trop près de l'atmosphère on gardera la même orbite indéfiniment (du moins à l'échelle de temps qui nous intéresse). Toute modification de trajectoire, que ce soit un changement d'orbite dans le même plan, ou que ce soit un changement de plan orbital, ou pire encore que ce soit les deux, est horriblement couteux en ergols. Ce qui compte est sa masse et le ∆V c'est à dire la modification de vitesse qu'on lui imprime, donc l'accélération nécessaire.
Donc fondamentalement une fois qu'on a placé un satellite sur une orbite il y reste. On va appliquer des corrections mineures mais pas moyen de manœuvrer et donc de faire quelque chasse que ce soit.
Nico

[Tryss2]

D'ailleurs pour changer de plan orbital, il peut être plus avantageux (en ∆V nécessaire) de faire la manœuvre en 3 temps :
Manœuvre 1 : on augmente l'apogée de l'engin spatial (burn prograde)
Manœuvre 2 : (à l'apogée) on change de plan orbital (burn normal)
Manœuvre 3 : on rabaisse l'orbite (burn retrograde)

Bon, ça reste une manœuvre très couteuse

Ceci dit, jouer à Kerbal Space Program me semble une bonne idée pour comprendre les grands principes du vol spatial

[A voir en vidéo sur Futura]