Orbite géostionnaire

[invitef0366dd7]

Bonjour,

J'ai appris qu'un satellite géostationnaire tourne autour de la terre à 36 000km, sur le plan de l'équateur. N'est pas possible d'avoir une autre orbite? Passant pas les pôles, par exemple. Pourquoi?
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[Gilgamesh]

Bonjour,

J'ai appris qu'un satellite géostationnaire tourne autour de la terre à 36 000km, sur le plan de l'équateur. N'est pas possible d'avoir une autre orbite? Passant pas les pôles, par exemple. Pourquoi?

Ah non, pour être géostationnaire, c'est à dire pour se trouver toujours à la verticale du même point à la surface de la Terre, il faut orbiter dans le plan de l'équateur. Si l'orbite est inclinée, elle est défilante. C'ets un pur problème géométrique. Prend un globe terrestre, fait le tourner et essaye de simuler avec un objet (dont la trajectoire se trouve sur un plan qui passe par le centre de la Terre) un satellite avec une orbite inclinée. Il ne peut pas rester à la verticale du même point.

Il existe ceci dit un genre d'orbite "quasi géostationnaire" qui est utilisée pour les satellites de télécommunication destinés à couvrir les hautes latitudes, mal couvertes par l'orbite géostationnaire (qui se trouve très bas sur l'horizon quand on s'approche des pôles) : les orbites de Molnia (du russe, молния, "foudre"). C'est un catégorie d'orbites très elliptiques (apogée : 40 000 km, périgée : 1000 km), inclinée à 63,4° par rapport au plan de l'équateur et d'une période de 12 heures. Comme la vitesse est beaucoup plus basse à l'apogée qu'au périgée, un satellite placé sur cette orbite passe la plupart de son temps proche de son apogée, au-dessus de la zone d'activité utile pour laquelle il a été conçu, un phénomène appelé angle de saturation d'apogée. Cela permet de couvrir 24h/24 les régions polaires avec seulement trois satellites.

[saint.112]

J'ajoute à ce qu'a dit Gilgamesh que pour bien comprendre le problème il faut garder à l'esprit que pour un objet sa rotation sur lui-même et son orbite autour d'un autre leur axe est fixe dans le référentiel de l'univers (du moins à l'échelle de temps qui nous intéresse), et donc également son plan orbital.
Si tu places un satellite avec une orbite dans le plan de l'équateur terrestre, puisque ces deux plans restent fixes, il y restera non pas éternellement mais l'échelle de sa durée de vie. Il va donc survoler l'équateur à vie. Si en plus tu le mets à une altitude (~36.000km) telle que sa période orbitale est égale à celle de la rotation de la terre tu as un satellite géostationnaire.
Si tu places ton satellite sur un plan orbital différent de celui de l'équateur, donc faisant un angle avec celui-ci, ce plan restant fixe et la terre tournant sur elle-même, vu de la terre cette orbite va constamment dériver. Tu ne peux donc pas avoir de satellite géostationnaire ailleurs que dans le plan de l'équateur.
D'où l'impossibilité de servir les hautes latitudes avec un tel satellite.
Nico

[inviteec0d6e6f]

Salut,

Rajoutons l'existence d'orbites géosynchrones, qui restent toujours ~au dessus de la même longitude (toujours au dessus des mêmes fuseaux horaires) mais qui oscillent de haut en bas sur la latitude : la projection de leurs trajectoires sur la surface terrestre donne un analemme.

- orbite géostationnaire : qui reste toujours au dessus du même point terrestre (forcément situé sur l'équateur).

- orbite géosynchrone : qui tourne a la même vitesse que la terre.

Une orbite géostationnaire est donc géosynchrone alors que l'inverse n'est pas systématique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[saint.112]

Tu as raison, j'oubliais de mentionner l'orbite géosynchrone où le satellite reste bien sur la même longitude mais dont la latitude monte et descend à chaque orbite. Pas très pratique pour les satellites de télécommunication.
Il ne faut pas oublier non plus l'Orbite héliosynchrone.

Nico

[inviteec0d6e6f]

A ce moment là, n'oublions pas non plus l'orbite polaire dont le but est de balayer l'intégralité de la surface terrestre en un minimum de temps (en orbite basse, cas le plus courant pour ces orbites).
Par exemple pour cartographier ou analyser le sol terrestre / les mers, sur toute la surface du globe.

Mais l'orbite géosynchrone est une cousine de l'orbite géostationnaire, tout comme l'orbite Molnia, contrairement a l'orbite polaire ou l'orbite héliosynchrone.
Cousines pourquoi ? car le but est de surveiller une zone plus ou moins étendue mais fixe, délimitée, de façon permanente, de la terre et non l'ensemble du globe ou carrément un autre astre comme c'est le cas des orbites polaires et héliosynchrones.
Géostationnaires / géosynchrones et Molnia sont donc des cousines dans leur buts, par leur fonctions et la façon dont on les utilise.
Une même famille d'orbite de travail, dont les nuances de caractéristiques orbitales sont liées principalement a la longitude de l'endroit observé.
(très) grossièrement :
- dans la bande +-30° autour de l'équateur : géostationnaire
- entre +-30 et 60 : géosynchrones
- et au dessus/dessous Molnia
Des types d'orbites surtout adaptées au communications : le satellite (ou la famille dans le cas des orbites Molnia) est toujours au dessus du point à couvrir.

[invite0bbe92c0]

Tu as raison, j'oubliais de mentionner l'orbite géosynchrone où le satellite reste bien sur la même longitude mais dont la latitude monte et descend à chaque orbite. Pas très pratique pour les satellites de télécommunication.
Il ne faut pas oublier non plus l'Orbite héliosynchrone.

Nico

L'orbite héliosynchrone est un cas particulier d'orbite polaire très pratique pour les satellites espions.