Oberth Effect : besoin d'explications !

[Dakitess]

Salut Futura

Je coince sur le fameux Effet Oberth qui dicte (reprenez moi) qu'une manœuvre sera "d'autant plus efficace" qu'elle est effectuée à haute vitesse, c'est à dire au périaps d'une orbite, notamment.

Le lien Wikipédia Fr n'est pas mauvais :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Oberth

La démonstration est implacable, je peine essentiellement sur la compréhension physique du phénomène : Est-ce qu'il faut comprendre que la fusée étant en mouvement, elle éjecte ses gaz à (Vitesse Ejection) - (Vitesse Fusée) ? Et que de fait, plus elle va vite, moins la vitesse résultantes des particules est importante, moins elles ont d'énergie et plus la fusée en récupère puisque le système Fusée + Carburant éjecté est un système fermé à énergie constante ?

Deuxième question, sommes-nous d'accord sur le fait que l'Effet Oberth est également rencontré lorsque la fusée vise une phase de décélération via un burn rétrograde ?

Dernière question, quid d'une poussée radiale ? ou normale ? Bénéficierait elle d'un quelconque Effet Oberth ? Et une poussée prograde mais le "nez légèrement en l'air", 10° par exemple, vers le ciel, Est-ce qu'Oberth ne s'applique qu'à XX% de gain ?

Merci par avance
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[phys4]

Est-ce qu'il faut comprendre que la fusée étant en mouvement, elle éjecte ses gaz à (Vitesse Ejection) - (Vitesse Fusée) ? Et que de fait, plus elle va vite, moins la vitesse résultantes des particules est importante, moins elles ont d'énergie et plus la fusée en récupère puisque le système Fusée + Carburant éjecté est un système fermé à énergie constante ?

Deuxième question, sommes-nous d'accord sur le fait que l'Effet Oberth est également rencontré lorsque la fusée vise une phase de décélération via un burn rétrograde ?

Bonjour,
C'est une bonne manière de comprendre cet effet : la base c'est que le moteur a la capacité de produire une certaine variation d'impulsion, et non d'énergie, qui dépend du repère local.

Dernière question, quid d'une poussée radiale ? ou normale ? Bénéficierait elle d'un quelconque Effet Oberth ? Et une poussée prograde mais le "nez légèrement en l'air", 10° par exemple, vers le ciel, Est-ce qu'Oberth ne s'applique qu'à XX% de gain ?

Ce n'est du tout pareil pour une poussée normale à la vitesse, la bonne solution varie suivant le but recherché. Exemple pour changer l'angle du plan de l'orbite il faut mieux une poussée normale au point le plus éloigné, car la variation d'impulsion produit une angle de rotation plus grand au point où l'impulsion est minimale.

[Dakitess]

Merci pour cette réponse ! Je me permets de tenter d'éclaircir encore un peu plus les choses quitte à me répéter, histoire de bien être sur d'avoir compris les origines du gain lié à l'effet Oberth. Voici donc où j'en suis :

L'effet Oberth serait un bonus de travail effectif à partir d'une énergie constante : le propulseur n'est pas plus puissant, il n'est pas plus efficient, c'est juste que la portion d'énergie "perdue" dans la particule éjectée est moins grande : (Vaisseau + Matière éjectée) forme un système fermé, la particule expulsée n'est malheureusement pas à énergie nulle au moment de la sortie, ce qui serait un système idéal : elle part avec une énergie que l'on ne pourra plus jamais récupérer. De ce que j'en comprends, c'est qu'à haute vitesse, l'énergie cinétique de la particule éjectée en sens inverse du mouvement, va en résultante... moins vite.

A vitesse vaisseau nulle et vitesse d'éjection = 2000 m/s, la particule éjectée va à 2000 m/s en arrière.
A vitesse vaisseau = 1000 m/s et vitesse d'éjection = 2000 m/s, la particule éjectée va à 1000 m/s en arrière.

Elle a une énergie à Iso-Référentiel qui est objectivement plus faible. Le carburant éjecté et la fusée formant un système fermé, et l'énergie ne pouvant disparaitre, la même particule expulsée à la même vitesse d'éjection, aura moins d'énergie propre et aura donc livrée plus d'énergie à la fusée

Est-ce que c'est correct ? Est-ce que cela englobe tout l'effet Oberth ?

Si tel est le cas, et sachant que la vitesse d'un mobile en orbite est "purement" prograde, j'imagine qu'il n'y a aucun effet Oberth, positif ou négatif, à pousser 100% a la normale ? Ou Est-ce le cas, via l'augmentation indirecte de la vitesse du mobile sur sa prograde, une injection normale augmentant sa vitesse en plus de basculer l'orbite ?

Je ne cherche pour le moment pas à savoir quelle option est la plus bénéfique, ou quel contexte tire favorablement parti d'Oberth, juste à comprendre quand cela se manifeste

[phys4]

Est-ce que c'est correct ? Est-ce que cela englobe tout l'effet Oberth ?

C'est bien correct, et c'est aussi le sens de ma première réponse.

Si tel est le cas, et sachant que la vitesse d'un mobile en orbite est "purement" prograde, j'imagine qu'il n'y a aucun effet Oberth, positif ou négatif, à pousser 100% a la normale ? Ou Est-ce le cas, via l'augmentation indirecte de la vitesse du mobile sur sa prograde, une injection normale augmentant sa vitesse en plus de basculer l'orbite ?

Une poussée constamment perpendiculaire à la vitesse, ne peut donner aucun changement d'énergie, seulement une modification de la trajectoire.

Prenez l'exemple du cercle et de l'accélération centripète : la force produit la trajectoire circulaire sans aucune variation du module de la vitesse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Dakitess]

Il me semble pourtant que lorsque l'on effectue une correction d'inclinaison via une poussée full Normal, cela implique d'y ajouter du rétrograde pour compenser l'augmentation de l'apogée ? Non ?

[phys4]

L'augmentation d'énergie est une intégrale de


Que peut on dire quand les vecteurs sont perpendiculaires ?

[Dakitess]

Arf... Qu'elle est nulle

C'est dingue ça, pourquoi Est-ce que j'avais cette certitude qu'une manœuvre d'inclinaison devait s'accompagner d'une injection rétrograde (simultanée ou différée) pour contrer un gain en énergie cinétique se traduisant très nettement par une élévation de l'apo ?

Merci

[inviteec0d6e6f]

Il me semble pourtant que lorsque l'on effectue une correction d'inclinaison via une poussée full Normal, cela implique d'y ajouter du rétrograde pour compenser l'augmentation de l'apogée ? Non ?

non

Arf... Qu'elle est nulle

C'est dingue ça, pourquoi Est-ce que j'avais cette certitude qu'une manœuvre d'inclinaison devait s'accompagner d'une injection rétrograde (simultanée ou différée) pour contrer un gain en énergie cinétique se traduisant très nettement par une élévation de l'apo ?

Merci

ca arrive uniquement si la poussée est longue, donc si le début de poussée intervient a une distance significative du nœud orbital (avant et après).
Si la poussée est courte, et donc opérée très proche du nœud, il n'y a pas de gain d'energie (plus exactement de dissipation de l'energie en augmentation d'apoastre), et la poussée ne produit qu'un changement d'inclinaison.
ca peut arriver aussi en cas d'orbite de départ non circulaire (il faut toujours circulariser finement ses orbites pour faire du travail propre en matière de changement d'inclinaison).

idem pour l'effet oberth : il est d'autant plus efficace que la poussée est brêve, car il a un pic d'efficacité au périastre du corps de référence.