question de débutant

[invite848129ec]

Bonjour. Je me pose une question toute simple mais je ne trouve pas réponse sur le net. J'ai lu un article sur les sondes et les satellites, j'ai compris que pour envoyer une sonde en dehors de l'atmosphère il faut que sa vitesse soit superieure à 11 m/sec autrement il ne quitte pas la terre. Par contre, une fois sortie de l'atmosphère, est-ce que sa vitesse reste constante le long du voyage? est-ce que cette vitesse est la même que la sonde avait à la sortie de l'atmosphère ou bien on la propulse et on lui donne la vitesse qu'on veut, est que une fois propulsée, dans l'espace elle reste toujouts à la même vitesse ? Est que sa direction reste aussi constante? ou on doit la corriger pendant le voyage? Merci de m'eclairer un peu.......
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[bb98]

Bonjour

Il y a différentes "vitesses spatiales" dites aussi "vitesses cosmiques" pour des raisons historiques
La première vitesse cosmique représente la vitesse de satellisation minimale autour de la Terre : 8 km/s environ

La deuxième vitesse cosmique correspond à la vitesse de libération d’un corps quittant la Terre : 11 km/s environ

La troisième vitesse cosmique est définie comme étant la vitesse de libération d’un corps quittant le système solaire depuis l'orbite terrestre. : 13,8 km/s environ

Il existe des formules permettant de calculer ces valeurs pour toute planète, et donc pas forcément pour la Terre

Une fois larguée de son lanceur, une sonde n'est soumis qu'à l'inertie ( pour être bref). sa vitesse, sans action extérieurs ( moteur, gravité d'une masse) reste constante

pour les sondes "pilotées" , de tout petits moteurs permettent l'orientation, par exemple pour photographier un astre

bonnes lectures

[inviteb890a5ee]

... Une fois larguée de son lanceur, une sonde n'est soumis qu'à l'inertie ( pour être bref). sa vitesse, sans action extérieurs ( moteur, gravité d'une masse) reste constante

Bonsoir,

Il faut tout de même introduire la notion de vitesse à l'infini à la sortie de la sphère d'influence gravitationnelle de la Terre.

Une sonde qui sort de la sphère d'influence gravitationnelle de la Terre rentre dans la sphère d'influence gravitationnelle du Soleil et donc tourne alors autour du Soleil. L'orbite est alors hyperbolique dans le repère géocentrique, mais reste elliptique dans un repère héliocentrique.

Une sonde qui est injectée dans l'espace avec une vitesse très légèrement supérieure à la vitesse de libération de l'attraction terrestre, par exemple 11,2 km/s, aura une vitesse à l'infini, à la sortie de la sphère d'influence terrestre, très faible (0,43 km/s dans ce cas).

La vitesse à l'infini est très sensible aux conditions initiales. Une vitesse de libération de 12 km/s donnera une vitesse à l'infini de 4,4 km/s . Une vitesse de libération de 14 km/s donne une vitesse à l'infini de 8,44 km/s.

Lorsqu'on atteint une vitesse d'injection égale à la 3eme vitesse cosmique (16,85 km/s) l'orbite devient hyperbolique dans le repère héliocentrique et la vitesse à l'infini n'est alors que de 12,6 km/s.

Pour atteindre des vitesse de sonde de 17 km/s comme Voyager 1, il faut en plus profiter d'un effet de fronde gravitationnelle au passage de Jupiter par exemple, pour gagner quelques km/s.

Le cours de mécanique spatiale de Robert Guiziou : http://www.chireux.fr/mp/cours/mecanique_spatiale.pdf

Très très loin d'etre une question de débutant !

Bintang

[bb98]

Bonsoir,



Pour atteindre des vitesse de sonde de 17 km/s comme Voyager 1, il faut en plus profiter d'un effet de fronde gravitationnelle au passage de Jupiter par exemple, pour gagner quelques km/s.



Bintang

Certes
mais si on avait les moyens, cette "vitesse" pourrait être obtenue directement au lancement...
les "frondes" sont des moyens d'économie en énergie...pas en temps !

bravo pour la synthèse bien claire

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb890a5ee]

Merci bb98.

Pour continuer sur ce sujet,

La vitesse d'évasion d'un corps est égal à 'racine de 2' fois sa vitesse orbitale circulaire. La Terre ayant une vitesse orbitale moyenne de 29,8 km/s * 1,414 = 42,12 km/s . De la meme facon 7,9 km/s (1ere vitesse cosmique) * 1,414 = 11,2 km/s (2eme vitesse cosmique)

A 1 UA du Soleil il faut donc avoir une vitesse minimum de 42,1 km/s environ pour s'echapper du système solaire (hors attraction terrestre supplémentaire)..... mais avec une vitesse à l'infini, dans le repère héliocentrique, quasi nulle.

On voit donc que si on lance une sonde depuis la Terre avec une vitesse de 16,8 km/s (3eme vitesse cosmique) dans la meme direction que la Terre sur son orbite, en sortie de la sphère d'influence terrestre la sonde aura une vitesse héliocentrique de 29,8 km/s + 12,6 km/s (voir post précédent) = 42,4 km/s.

Cette vitesse n'est donc que très légèrement supérieure à la vitesse de libération de l'attraction solaire à une distance de 1 UA ... pas de quoi traverser la Galaxie à fond les ballons !

Je pense donc que Voyager 1 qui a une vitesse de 17 km/s à 100 UA du Soleil a probablement du acquerir la totalité de ses 17 km/s par fronde gravitationnelle.

Le km/s supplémentaire depuis la Terre est effectivement très cher (raison économique évoquée par bb98) , voire encore impossible technologiquement.

Bintang

[invite848129ec]

Merci Bingtang, j'ai bien compris l'histoire de la vitesse à l'infini, et l'effet de fronde, je vais lire ton lien, ton deuxième message par contre m'embrouille un peu, tu rajoutes la vitesse de la terre à celle de la sonde, puis je me perds....je vais lire ton lien puis je te dirai si j'ai compris, merci encore

[inviteb890a5ee]

Bonsoir Lafurlane,

Mon lien, c'est un cours de mécanique spatiale qui est super costaud ! Je ne sais pas si ça va vraiment t'aider. Je mettais ce lien en support théorique.

Ce qu'il faut d'abord comprendre, c'est que rien ne va tout droit dans l'espace. Soit la sonde tourne autour de la Terre (orbite circulaire, elliptique ..) , soit elle s'échappe de l'attraction terrestre pour tourner autour du Soleil, soit elle s'echappe du système solaire pour tourner autour du centre galactique.

Une sonde qui s'eloigne à 1km/s de la Terre (qui a une vitesse relative de 1km/s par rapport à la Terre) a en réalité une vitesse de 30 km/s +/- 1 km/s par rapport au Soleil car la Terre tourne autour du Soleil à une vitesse de 30 km/s.

De meme Voyager 1 a une vitesse relative de 17 km/s par rapport au Soleil. Mais comme le Soleil tourne autour de la Galaxie à la vitesse de 220 km/s, Voyager 1 se déplace à 220 km/s +/- 17km/s autour de la Galaxie suivant la direction de sa trajectoire, dans le meme sens que le Soleil ou dans le sens opposé.

Lorsqu'un objet a une orbite elliptique très étirée, avec une excentricité importante, la vitesse de la sonde décroit jusqu'à l'apogée, non pas à cause de frottements, mais à cause de la gravitation du corps attracteur, soit la Terre, soit une planète, soit le Soleil..

Le terme vitesse à l'infini est le terme consacré en mécanique spatiale, mais il veut simplement dire 'à l'horizon' , 'à la limite de la sphère d'influence gravitationnelle' qui, pour la Terre n'est que de 800 000 km. Ce n'est donc pas l'infini, mais simplement la fin de l'influence gravitationnelle prépondérante de la Terre.

Bintang

[invite848129ec]

Merci Bintang,très clair, la vitesse est relative selon le système, j'aurai du l'imaginer. Par contre, si tu lances une sonde par exemple à la troisième vitesse cosmique, est-ce que sa vitesse, une fois quitté la terre, est la même peu importe la direction du lancement ou bien varie selon qu'on la lance par exemple dans le sens de révolution de la terre ou bien son opposée, selon ce que tu dis ça devrait changer pour chaque direction choisie alors......

[invite848129ec]

Ah!! Peut-être j'ai compris, dis moi si c'est ça. Donc, si on lance une sonde dans le même sens de révolution de la terre à la troisième vitesse cosmique elle voyagera par rapport au soleil à environs 29,8 +12,6 Km /sec et à l'opposé de 29,8- 12,6 km/sec, elle tournera dans le sens opposé a celui de la terre, est-ce que c'est ça ?

[inviteb890a5ee]

Bonsoir Lafurlane,

Oui c'est presque ça. Tu vas bientot pouvoir rentrer au JPL ou à la Nasa !

En fait , pour un tir à l'opposé de celui de la direction de la Terre, la sonde ne va pas tourner en sens inverse. Comme la vitesse de la sonde par rapport au Soleil sera inférieure à la vitesse permettant d'avoir une orbite circulaire, la sonde va tomber sur le Soleil vers les planètes 'basses'.

Dans ce cas, l'orbite sera elliptique, le Soleil sera un foyer de l'ellipse et l'apogée de l'orbite sera le point d'injection de la sonde, à 1 UA du Soleil. Si la vitesse est trop faible la sonde s'écrase sur le Soleil, je pense.

2 schémas illustrant les compositions de vitesses lors d'un tir.

Planètes hautes : Mars , Jupiter , Saturne ...
Planètes basses : Mercure, venus

Crédit Robert Guiziou :





Bintang

[invite848129ec]

Merci, juste, que je suis bête, il tournera dans le même sense que la terre mais à une vitesse inferieure (29-12 = 17) km/sec donc il "descend" vers le soleil et prends un orbite inferieure.....voilà donc, pour lancer mon voisin hots du système solaire il faut que je regle bien le tir, pour la Nasa c'est ok, si tu me trouves une place, j'aimerai piloter un engin, j'ai un permis A +B +poids lourds....ça ira?

[inviteb890a5ee]

... j'aimerai piloter un engin, j'ai un permis A +B +poids lourds....ça ira?

Bonjour,

Tu pourras toujours commencer par amener le lanceur sur son pas de tir ... à la vitesse cosmique de 500 mm/s !

Bintang

[invite494e5dcb]

Bonjour,

Le message s'adresse à bintang.

J'avais l'habitude de consulter et utiliser les cours et exercices de Robert Guizou, en ligne sur l'URL suivante :
http://artemmis.univ-mrs.fr/cybermeca/Formcont/MECASPA/

il apparait que ce site n'existe plus.

Est ce que vous savez comment on peut les récupérer ?
Y a t'il une nouvelle adresse ?

Je suis particulièrement intéresse par le cour SCAO.

D'avance merci de me répondre sur ce forum car il y a du monde qui recherche ces cours !

Cordialement

[inviteb890a5ee]

Bonjour Ducnes (Du CNES ?),

J'avais aussi remarqué que l'unique et excellent site de Robert Guiziou avait disparu. J'avais téléchargé une partie des cours avant la disparition du site. Je ne les ai pas sur ce PC actuellement, mais je vais regarder ce que j'ai.

Je peux t'envoyer demain ce que j'aurai trouvé, si tu me fournis ton adresse email par MP.

Ce qui me manque le plus, c'est plutot tous les exemples appliqués de voyages interplanétaires .... Je travaillais surtout à partir des exemples car le cours en lui meme est un poil trop compliqué pour mes modestes neurones et ce qu'il me reste des maths !

[inviteb890a5ee]

Bonsoir Ducnes,

J'ai les volumes suivants :
- Vol I - Mouvements képleriens
- Vol II - Perturbations Orbitales
- Vol III - Voyages Interplanétaires et RV spatial
- Vol IV - SCAO - Système de Contrôle et d'Attitude d'Orbite – Technique Inertielle
- Vol IV bis - Rentrée dans une atmosphère