[Besoin d'avis] Simulation des trajectoires spatiales

[T Curieux]

Bonjour,
Alors voilà dans le cadre d'un projet de recherche j'aimerais étudier et reproduire les modèles de simulations de trajectoire des lanceurs spatial (pour la mise en orbite de satellite), du pas de tir jusqu'à une mise en orbite efficace.
J'aimerais savoir si c'est un sujet qui a assez de profondeur, dans le sens où est-ce qu'il y a matière pour par exemple partir d'un modèle simple (en prenant des conditions parfaite et un nombres de forces limité) puis de complexifier le modèle en essayant de coller le plus à la réalité.

Par exemple à première vu je pensais commencer avec une modélisation basique, qui prend en compte la gravité, la pression avec Archimède et une force de poussé.

PS: Ca parait peut être un peu flou mais c'est que j'aurais besoin de savoir si c'est un sujet assez profond pour commencer à vraiment m'investir dedans
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[Tryss2]

Oui, c'est un sujet qui est intéressant et relativement riche.

[Anathorn]

Connais-tu Orbiter 2016 et Kerbal space program ?
http://orbit.medphys.ucl.ac.uk/
un forum français : http://orbiter.dansteph.com/
KSP : https://www.kerbalspaceprogram.com/
Facile de trouver des vidéos dessus, il faut commencer a voir ce qui existe déjà avant de se lancer sur quelque chose d'aussi vaste et pointu.

[zebular]

Connais-tu Orbiter 2016 et Kerbal space program ?
http://orbit.medphys.ucl.ac.uk/
un forum français : http://orbiter.dansteph.com/
KSP : https://www.kerbalspaceprogram.com/
Facile de trouver des vidéos dessus, il faut commencer a voir ce qui existe déjà avant de se lancer sur quelque chose d'aussi vaste et pointu.

Pour débuter , kerbal est le plus facile. ça marche tout de suite. l'autre est bien plus velu

[A voir en vidéo sur Futura]

[T Curieux]

Merci pour vos réponse, pour kerbal j'y ai déjà jouer mais ça me semble assez éloigner dans le sens ou je ne compte pas incorporer de fenêtre de visualisation pour modéliser la simulation, ma simulation sera principalement basé sur les paramètres rentrés. Mais étant donné que j'ai un délai de temps limité et que je suis seul à faire ce projet je pense me limité à un programme python qui renverra le succès de différentes phase ( décollage, palier d'altitude atteint, mise en orbite).

[Dakitess]

Tu peux effectivement te lancer dedans, le sujet est extrêmement riche à tout niveau, et il s’accommode très bien d'approximations levées au fur et à mesure. KSP sera en l'occurence un excellent moyen de montrer / illustrer l'impact de chaque phénomène ou approximation : il a une représentativité limitée à ses propres approximations mais elles sont soit très intelligibles et pertinentes, soit très bien documentées.

Concernant la mise en orbite, tu t'attaques clairement au plus dur, on peut même dire que les équations qui régissent la trajectoire ne sont que partiellement solvable en intégrant l'ensemble des paramètres, mais c'est justement ce qui rend la chose passionnante, trouver les bonnes approximations ou les algo de résolution par approche. D'ailleurs dans la communauté francophone, nous avons un gars qui rédigé quelques 200 pages sur la mécanique orbitale appliquée à KSP, avec toutes les vraies maths qui vont bien et les algo d'approche, si bien qu'il a reproduit dans son intégralité plusieurs missions, avec une précision stupéfiante, tout en conservant bien sur le "monde" de KSP (2-body). Son document est en libre accès, dis-moi si tu souhaites y jeter un oeil ^^

As-tu une idée de comment tu approcherais la chose de prime abord ? Tu évoquais le fait de limiter le spectre des forces appliquées à la gravité, la poussée, et les frottements atmosphériques. C'est en soit déjà un beau panel quand on tient compte de leur variabilité dans le temps, tu peux éventuellement commencer par supposer une mise en orbite depuis un corps démuni d'atmosphère, qui réserve déjà des petites analyses sympa

Vis à vis de KSP à nouveau, si l'objectif est de parler de la mise en orbite depuis la Terre pour la modélisation finale, tente directement de te faire une installation RSS (Real Solar System) qui t'apportera à la fois les bonnes échelles et qui, accompagné de la suite RO (Realism Overhaul) corrigera toutes les specs des parts au plus proche de la réalité, de sorte qu'une Ariane5 dans le jeu représente assez fidèlement le comportement d'une Ariane5 IRL. La plus grande différence correspondra à la modélisation atmosphérique, mais un lancement se faisant au voisinage direct du vecteur prograde, cet impact est au final plutôt faible ! L'autre principale limitation serait le 2-Body en lieu et place du N-Body, mais c'est là une contrainte qui devient vite démoniaque et qui ne fait pas vraiment sens dans la modélisation d'une "simple" mise en orbite, pratiquement pas impactée.

Bonne chance dans tous les cas, et n'hésite pas à nous faire savoir tes avancées !

[T Curieux]

Merci pour vos réponses ! Pour donner un peu de context je suis en math spé et c'est pour valider mon choix sur le sujet de mon projet. Je dois mener une démarche de recherche, et j'ai donc choisis la simulation de trajectoire spatiale. Je ne pense pas aller dans les aspects les plus complexe du sujet mais commencer par une modélisation très naïve des trajectoires puis étoffer.
Si vous avez des ressources sur le sujet ou des adresses où aller posé les questions (organisme ou email/professionnel) que je puisse entamer des recherches sur le sujet ça m'aiderait beaucoup !

[Dakitess]

Hello ! Au titre d'un TIPE Math Spé, je pense qu'il faudra que tu pousses un peu quand même Mais comme évoqué précédemment, c'est une problématique qui s’accommode super bien d'une démarche incrémentale faisant sauter, progressivement, les approximations. C'est d'ailleurs le plus stimulant ce genre de sujet qui permet d'abord une estimation "à la grosse" et qui s'affine au fur et à mesure, c'est pas forcément possible dans tous les domaines ou sujets

Je t'invite à bûcher sur tes premières approches, puis, quand tu auras des questions pertinentes et / ou des blocages, questions, à contacter Simon TARDIVEL directement sur Twitter : c'est un orbitographe / astrodynamicien du CNES, super sympa et pédagogique. Il t'aidera surtout sur la partie manoeuvres orbitales, moins pour le lancement, mais ce sera peut être une facette qui pourra t'intéresser ou compléter ton approche. En général quand on envoie une fusée, c'est pas pour une orbite de parking

Côté lancement à proprement parlé, il y a vraiment le doc de méca de Romain POIRIER, dont je te parlais, un gars de notre communauté passionné par la méca orbitale et qui a appliqué ses connaissances, ses maths, ses algos, à KSP ! C'est formidable à lire, et il y a une bonne partie sur la mécanique d'un lancement Tu peux passer sur notre Discord pour en parler, poser tes questions, il te donnera le lien de la version la plus à jour, et on a un paquet d'autres pointures faisant de la programmation ou ayant une approche académique ! Et clairement, si Kerbal Space Program peut faire partie d'une manière ou d'une autre de ton dossier, c'est plutôt bienvenue car tout à fait approprié pour servir de moteur d'illustration mais aussi de tests d'hypothèse, a condition de bien expliciter les limites éventuelles du programme, bien sur.

https://discord.gg/BWPk3wH

Je t'invite à te pencher sur ta problématique dans un premier temps et venir échanger avec lui / nous, poser des questions, avant de lire son document : cela risquerait soit de "mâcher" ton travail et perdre une partie de la satisfaction d'y arriver par toi même, soit de devenir la base de départ impliquant de devoir aller plus loin, et dans ce cas ça risque d'être coton coton et pas mal orienté algo de résolution, ce qui n'est peut être pas vraiment ton objectif.

[T Curieux]

Je sais pas bien si je devrais créer un nouveau Topic pour mes questions où continuer à poser ici. Pour le moment je pense continuer ici.
Dans le but d'avoir une première ébauche de trajectoire je répertorie et selectionne les forces que je voudrais injecter dans mon equation de mouvement mais c'est au niveau des variations de Pression/température que je bloque un peu.
Pour la pression je compter utiliser P(à l'altitude h)=P(à h=0)*exp((-m*g*h)/K*T)
m=>masse par molecule d'air
K=> Cst de Boltzmann
T=> Température
Le problème étant que dans cette formule la température varie également en fonction de h et les formules de la température en fonction de h dépendent pour la plupart de P. D'où ma question, Est-ce que vous auriez une formule pour pouvoir exprimer les variations de T et P en fonction de h (avec h compris entre 0 et 700km).
Merci.
PS: je continue mes recherches de mon côté.

[Dakitess]

Il semblerait qu'il n'y ait plus eu de réponses, qu'est-ce que ça donne, ces travaux ?

Concernant tes questions sur la température et la pression en fonction de l'altitude, tu peux récupérer des modèles déjà existants ou une approximation : tu n'as réellement besoin de la température que pour obtenir la pression, hors, tu peux de base modéliser la pression sur les données existantes, mesurées, plutôt que sur une équation qui sera finalement plus approximée que de la donnée empirique. A moins que tu ne souhaites intégrer la température pour une autre raison ?