Bases de lancement

[invitea0046ad4]

Bonjour

A la suite de la discussion "Les propositions russes", ce sujet s'inscrit dans un cycle de discussions sur les compétences spatiales des différentes puissances spatiales, afin d'arriver à un état des lieux objectif des forces et des faiblesses. Cet état des lieux peut porter sur des situations présentes, mais aussi sur des évaluations de l'effort de recherche et développement dans certains domaines clés.
Les puissances spatiales considérées sont : Etats-Unis, Russie, Europe, Chine, Japon.
Quelques autres pays possèdent également des capacités spatiales, comme l'Inde ou Israel, peut-être la Corée du Nord, par exemple, mais ne seront pas considérés, par simplification.

Le but de cette première recherche est de rencenser les bases de lancement spatiales et de discuter de leurs avantages et inconvénients respectifs.
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[invitea0046ad4]

Afin de justifier les avantages et inconvénients qui peuvent être cités, voici d'abord quelques rappels physiques.
Ne pas hésiter à critiquer, à vérifier les calculs (une faute de frappe est si vite arrivée), etc.

Vitesse orbitale
La Terre peut être assimilée à un ellipsoide quasi-sphérique, légèrement aplati au pôle, de rayon équatorial égal à 6378 km.
Sa période rotation étant de 23h56min, la vitesse tangentielle d'un point de l'équateur est de 1670km/h, soit 464m/s.
D'après les lois de Kepler, la vitesse orbitale d'un satellite placé sur une orbite circulaire équatoriale à 300km d'altitude vaut v=7740m/s=27860km/h, cette orbite étant bouclée en 5420s=90mn.

Pourquoi tirer vers l'est ?
Les lanceurs traditionnels décollent verticalement et inclinent progressivement leur trajectoire vers l'Est en général.
La vitesse précédente est calculée dans un référentiel d'inertie.
Si le satellite tourne dans le sens de rotation de la Terre, c'est à dire vers l'Est, sa vitesse par rapport au sol vaut v(sol)=7740-464=7276m/s
Si le satellite tourne dans le sens inverse, vers l'Ouest, sa vitesse par rapport au sol vaut v(sol)=7740+464=8204m/s
La différence relative d'énergie cinétique vaut 24%, ce qui est très important : celà représente autant de charge utile.
Il s'agit là de cas extrèmes, correspondant à une trajectoire équatoriale.
Une fusée étant au départ fixe par rapport au sol, ce calcul montre qu'il est intéressant, d'un point de vue énergétique, d'effectuer les tirs vers l'Est. (1)
Pour des raisons de sécurité, on peut donc considérer comme un avantage le fait qu'une base de lancement est bordée à l'est par une étendue désertique ou une mer. Toutefois, cet avantage ne vaut pas pour les tirs sur orbite polaire.

Critère sur la latitude ?
La calcul précédent montre que la proximité de l'équateur permet de bénéficier de façon optimale de la vitesse de rotation de la Terre our des tirs en orbite équatoriale. L'orbite géostationnaire est une orbite équatoriale. C'est également intéressant pour les lancements de sondes interplanétaires : l'axe de rotation de la Terre est incliné de 23.5deg par rapport à l'écliptique, et toutes les planètes, ainsi que la Lune, se trouvent dans une bande quelques degrés autour de l'écliptique. On dispose donc de plus de fenêtres de lancement et on minimise les manoeuvres en tirant depuis une base se trouvant entre -23.5deg et +23.5deg de latitude.

Est-il intéressant de tirer depuis une base en altitude ?
On peut calculer l'énergie mécanique d'une masse de 1kg placée en orbite.
Energie cinétique = v²/2 = 26.5MJ/kg (tir vers l'Est)
Le champ gravitationnel variant peut sur 300km, on peut écrire approximativement :
Energie potentielle = gh = 2.9MJ/kg
D'où l'énergie mécanique totale :
E = 29.4MJ/kg
Quel que soit le moyen utilisé, il faut fournir à une masse de 1kg une énergie mécanique de 29.4MJ pour la placer en orbite circulaire à 300km.
Ce qui est le plus coûteux, d'un point de vue énergétique, n'est pas de monter à 300km mais d'atteindre la vitesse orbitale. L'énergie potentielle gravitationnelle représente moins de 10% de l'énergie mécanique à fournir.
Pour une base située à 6km d'altitude, le gain serait tout à fait négligeable. On peut éventuellement y gagner un peu sur les pertes aérodynamiques, mais au prix d'une plus grande complexité logistique, ce qui ne parait pas justifié.
Donc : l'altitude relative des bases de lancement n'est pas un critère pertinent (2)

On peut également faire intervenir des critères logistiques (facilité d'acheminement du matériel, en fonction de la distance), climatiques, etc.

(1) A ma connaissance, le seul pays obligé de tirer ses fusées vers l'ouest est Israel, pour des raisons géographiques et politiques évidentes
(2) On n'entend plus beaucoup parler de ces projets consistant à monter les lanceurs à une altitude de plusieurs dizaines de km au moyen de ballons...

[invitecc43cae8]

salut

Encore une nouvelle base de lancement chinoise... en plus... et à seulement 20° de l'équateur...
http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn7150
Mais où vont-ils et que font-ils ?
Sans qu'on le sache, seraient-ils déjà là-haut ?
A+
ventout

[invitea0046ad4]

Hi

C'est aussi une question de logistique et de sécurité.
Les autres bases sont loins dans l'arrière-pays, et certaines dangereuses : il y a des précédents de tirs ratés où la fusée est retombée sur des villages.
La nouvelle base est non seulement plus proche de l'équateur, mais bordée par la mer à l'est. C'est donc une excellente position. Peut-être même meilleure que Kourou pour la logistique d'acheminement du matériel, ce qui devrait permettre de réduire la durée des campagnes de tir.

Pour mémoire
http://mapage.noos.fr/rchalex/index2/liens/carte.htm

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecc43cae8]

Salut

C'est donc une excellente position. Peut-être même meilleure que Kourou pour la logistique d'acheminement du matériel, ce qui devrait permettre de réduire la durée des campagnes de tir.

Allons, allons, lambda0...
Moi aussi j'ai une base de lancement au fond du jardin, et elle est peut-être même meilleure que kourou pour ce qui est de la logistique d'acheminement du café, du réchaud à gaz et du parasol...
A choisir entre: 1-situé à 5° de l'équateur mais sans café ni parasol
et 2-situé à 20° mais avec parasol et café...
tout le monde ne choisit pas le parasol... quand même.
A+
ventout

[invitea0046ad4]

Salut


Allons, allons, lambda0...
Moi aussi j'ai une base de lancement au fond du jardin, et elle est peut-être même meilleure que kourou pour ce qui est de la logistique d'acheminement du café, du réchaud à gaz et du parasol...
A choisir entre: 1-situé à 5° de l'équateur mais sans café ni parasol
et 2-situé à 20° mais avec parasol et café...
tout le monde ne choisit pas le parasol... quand même.
A+
ventout

Héhé, il a mordu à ma 'tite provocation. Au quart de tour.