Calcul de trajectoires spatiales

[invited589077f]

Bonjour à tous,

Je travail actuellement sur un projet Terre-Titan. Pour compléter ce denier, je me demandais s'il était possible ou plutôt comment faire pour calculer une trajectoire d'un vaisseau spatial avec des temps d’accélérations, des impulsion spécifiques, masses, poussées et paramètres gravitationnels bien définis ?

Pour illustrer, je prendrais le cas de la mission Cassini-Huygens : comment les ingénieurs ont ils calculé cette trajectoire jusqu'au point de rendezvous ? https://fr.wikipedia.org/wiki/Cassin...Saturne-fr.png

(Et si c'est le fuit du travail d'un simulateur, comment celui-ci fonctionne t-il?)
Merci d'avance !
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[jacknicklaus]

sans vouloir te décourager, cette tâche est ... Titanesque.

ces calculs de trajectoire nécessitent des équipes entières et des moyens de calcul considérables. Si tu nous en disais un peu plus sur ton projet (c'est un tipe?) on pourrait aider ?

[invited589077f]

Bonjour,

Alors, effectivement je travail sur un projet Terre-Titan en m'appuyant sur les travaux du physicien Bussard que j'ai découvert récemment. Voici ce qu'il écrit : http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc...=rep1&type=pdf

Puisque c'est assez long et en anglais je vais résumer rapidement : un véhicule d'environ 400 tonnes doit se rendre sur Titan (disons déjà sur Saturne) pour y atterrir et découvrir le satellite. Les durées des événements liés à la propulsion sont inscrites dans le pdf.
Cependant, pour compléter mon rapport, je voudrais y intégrer la trajectoire du vaisseau en question (y compris quelques détails du vol et sa fenêtre de lancement). Le problème, bien sûr, c'est les connaissances restreintes dans le domaine. J'imagine donc bien que c'est une tâche absolument extraordinaire et même pour un groupe d'individus. Mais y aurait-il des "formules" prédéfinies pour ce type de calcul ? En gros, je me demande comment les simulateurs d'aujourd'hui fonctionnent, comment ont-ils été programmés. Je doute bien qu'il me puisse être possible de trouver cette trajectoire mais j'aurais au moins quoi mettre sur mon rapport.

Merci,
Cordialement.

[inviteb890a5ee]

Bonjour,

Voir les cours de mécanique spatiale de Robert Guiziou sur la méthode simplifiée des coniques juxtaposées.
- Volume 3 - voyage interplanétaire & RV spatial (Page 12+) : http://194.214.100.224:8090/ANNEXES/...caspa_Vol3.pdf
- Cours de mécanique spatiale, plus complet : https://www.chireux.fr/mp/cours/mecanique_spatiale.pdf
Page 13+ : Notion de sphère d'influence gravitationnelle
Page 135+ : Voyage interplanétaire

Un voyage interplanétaire apparaît donc constitué de trois arcs de conique, dites juxtaposées :
- Un ARC HYPERBOLIQUE d'évasion au départ (Trajectoire dans la sphère d'influence gravitationnelle de la Terre)
- Un ARC ELLIPTIQUE DE TRANSITION d'une sphère à l'autre (trajectoire héliocentrique).
- Un ARC HYPERBOLIQUE de descente à l'arrivée (Trajectoire dans la sphère d'influence gravitationnelle de Saturne)


Bonne lecture,

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb890a5ee]

Voir également le chapitre 'Tir de type Hohmann' page 153 du 2ème document

[inviteb890a5ee]

Voir également quelques corrigés d'exercices du même auteur : http://mecaspa.cannes-aero-patrimoin...m#Ex_satellite

Il y a un exercice sur un tir de type Hohmann vers Jupiter.

Bon calculs,

[invite15928b85]

Un grand merci pour les liens. Plein de choses très intéressantes dans ces cours !

[invited589077f]

Effectivement, ça a l'air très complet, je vais checker tout ça !

Merci

[invited8fac0aa]

Bjr.
A propos de la sonde Cassini, je cherche à savoir si elle a touché le sol de Saturne. Où a-t-elle finit sa course ?
Je ne crois pas forcément utile d'ouvrir une discussion sur ce sujet..

Par ailleurs, avez-vous pu finir vos travaux concernant ce calcul de trajectoire ?

Bonne continuation.

[invited589077f]

Bonjour,

@Juriste Sachant que Saturne possède une atmosphère quasiment entièrement constituée d'hydrogène, je suppose qu'il a brûlé pendant sa descente. Puis, que veut dire : toucher le sol de Saturne ? C'est une planète gazeuse... il n'y a pas de "sol".
Concernant le calcul de trajectoires, je continue de lire les deux pdf du post 4 mais je n'ai pas encore établi quoi que ce soit, c'est relativement complexe.

[invited8fac0aa]

@Blackrafter Je vous remercie de votre réponse. Ah, je n'avais pas vu la date de votre post. (je me suis inscrite sur le site cette semaine..)

Bonne recherche à vs!

[invite84f84458]

En gros, je me demande comment les simulateurs d'aujourd'hui fonctionnent, comment ont-ils été programmés.

=> Orbiter space simulator
Mais avant de calculer une trajectoire avec un outil informatique, il faut déjà savoir précisément ce qu'on veut faire.
orbite de parking préalable ? orbite de parking finale ? inclinaison orbite finale ? assistance gravitationnelle pendant le voyage ?
tant que ces questions ne sont pas abordées, il n'y a aucune trajectoire a calculer.
Et ces questions sont directement liées a l'objectif de la mission.
Quand on sait précisément ce qu'on veut avoir comme trajectoire, alors un outil comme Orbiter permet de le faire à la lettre (avec des addons spécifiques comme IMFD ou transX)
C'est fini le temps des 10aines voir 100aines de personnes qui calculent ça "à la main" depuis plusieurs décennies, au moins 3.
Le calcul de trajectoire est une chose qui intervient a la fin du processus de l'élaboration d'une mission et qui ne pose aucun problème de calcul lorsqu'on arrive a cette étape.
Un exemple de simulation de HTO (tutoriel sur orbiter avec IMFD) vers différentes planètes du système solaire a partir d'une orbite basse terrestre (pour voir les principes du tir HTO) : https://www.dailymotion.com/video/x18rf5x

Le principe d'une mission spatiale, c'est :
1) objectif de la mission (elle va servir a quoi ? on veut obtenir quelles données a l'arrivée ?)
2) moyens a disposition (techniques et financiers)
3) en tout dernier le calcul de la trajectoire quand on a déjà totalement défini 1 & 2

En résumé, le calcul de trajectoire en lui même n'est absolument pas un problème une fois que la mission a défini ses objectifs et les moyens (financiers et donc techniques) pour y parvenir.
Le seul vrai souci dans la définition d'une mission spatiale, c'est de savoir ce qu'on veut faire et qu'on va être capable de faire avec le budget dont on dispose.

En résumé, pour calculer une trajectoire spatiale, que ce soit dans un simulateur ou dans la réalité, on ne sort plus sa règle ni sa calculette depuis au moins 30 ans dans le domaine professionnel (et presque 20 ans dans les simulateurs civils ludiques avec orbiter/transX) : on apprend a se servir d'outils dédiés spécifiquement à cet usage, pour lequel il n'y a nul besoin d'être mathématicien, mais pour lesquels il faut toutefois parfaitement cerner les principes de bases de l'astronautique avant de savoir programmer correctement et efficacement son voyage.
Et les principes de bases sont très peu nombreux et posent des questions simples : c'est quoi un HTO ? où est-ce qu'on doit accélérer (sur une trajectoire spatiale) ? changer d'inclinaison ? c'est quoi une fenêtre de tir ?
Si on sait répondre correctement a ces questions, alors on sait programmer le calculateur de tir d'une fusée pour n'importe quel type de vol, en quelques minutes, lorsque les matheux seront des dizaines de personnes a bosser en mettant des jours pour trouver la même chose a la main (avec les calculatrices quand même).
Mais ça c'était le temps d'Apollo, c'est fini depuis longtemps.