jwst plan de rotation autour de L2

[kite4life]

Bonjour,

Dans cette video:https://www.youtube.com/watch?v=wMaR...=TelescopeFeed
on peut voir la trajectoire du télescope.

Je crois savoir qu'il tourne autour de L2 à environ 2 tours par an (correct??). Dans la vidéo cette rotation se fait dans un plan qui est représenté par un disque translucide. Ce plan apparaît tourner sur lui-même (a la vitesse de 1 tour/an) lorsque la terre tourne autour du soleil.

Ma question est:
Sans force appliquée au télescope, ce plan de rotation devrait rester fixe, qu'est ce qui le fait tourner? Le télescope dispose-t-il de correction de trajectoire spécifiquement destiné à cela? Y-a-t-il un mécanisme gravitationnel qui m'aurait échappé et qui fait tourner ce plan sans besoin de correction? Autre explication?

Je ne sais pas si ma question est claire, mais je ne peux pas regarder cette vidéo en me disant que le mouvement est "naturel"....

Merci d'avance pour vos réponse si vous savez

Au revoir.
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[Anathorn]

Sans force appliquée au télescope, ce plan de rotation devrait rester fixe, qu'est ce qui le fait tourner

Il n'y a pas de trucs "fixes" ou "immobiles" dans l'espace.
Toute chose est soumise a une attraction, toute chose est en mouvement, si tu sais choisir un référentiel suffisamment grand.
Exemple : assis sur ta chaise devant ton écran, tu te sens immobile.
Pourtant tu es en train de tourner a 30 km/s autour du soleil, qui lui même tourne a plusieurs centaines de km/s autour du centre galactique (grossièrement), qui elle même a une trajectoire courbe par rapport au grand attracteur local.
Le point L2 est une irrégularité gravitationnelle qui est due a la conjonction des influences gravitationnelles des alentours (en l’occurrence celle du Soleil interférant avec celle de la Terre).
Mais cette irrégularité est instable : on ne peut pas rester a L2 précisément sans faire des efforts constants.
Ce serait comme essayer de faire tenir une bille sur une selle de cheval : elle tombe d'un coté ou de l'autre.
Mais l'avantage de L2 c'est qu'il faut très peu d’efforts pour tourner autour de ce point immatériel et donc pour se maintenir à sa proximité.
Ce "mouvement" est parfaitement naturel. Contre intuitif, car totalement différent de l'expérience quotidienne, mais parfaitement naturel.
Il n'y a pas une "main artificielle" qui aide.
C'est juste une interaction/addition d'influences gravitationnelles qui créé ce point gravitationnel immatériel (car "vide" de matière) spécifique.

Je crois savoir qu'il tourne autour de L2 à environ 2 tours par an (correct??).

Ca dépend de la distance a laquelle tu décides d'orbiter autour.
Si tu orbites plus près, tu tourneras plus vite autour (le temps au tour sera plus court), et inversement.
Mais si tu orbites trop près, il faudra des efforts plus réguliers (des corrections plus fréquentes) pour conserver l'intégrité de ton orbite (sans qu'elle ne se déforme rapidement), et si tu orbites trop loin, tu auras du mal a t'y maintenir (par manque d'attraction de L2 par rapport aux autres corps du système).
Le choix du rayon orbital du JWST autour de L2 est guidé par une série de paramètres particuliers qui est un peu long de préciser mais qui sont parfaitement détaillés sur son wiki.

[kite4life]

Bonjour Anathorn,

Je vous remercie de votre réponse.
Cela ne répond toutefois pas à ma question.

Il n'y a pas de trucs "fixes" ou "immobiles" dans l'espace.

Vous avez raison, j'aurais du préciser un référentiel. Au vu de la video, le referentiel, même si je ne l'ai pas précisé est le référentiel héliocentrique.

Ce "mouvement" est parfaitement naturel. Contre intuitif, car totalement différent de l'expérience quotidienne, mais parfaitement naturel.
Il n'y a pas une "main artificielle" qui aide.

Même si les points de Lagranges ne figuraient pas au programme de mes cours de mécanique gravitationnelle, je suis relativement à l'aise avec et les comprends tout à fait de manière intuitive, y compris la rotation d'un objet autour d'un de ces points, ici L2. Cela ne me pose aucun probleme.

Ma question ne porte pas sur les points de lagranges.
Jetez un oeil à la vidéo, vous verrez que le jwst tourne dans un plan qui est représenté par un disque translucide. Sans effort appliqué, ce plan devrait rester de direction fixe. Or on voit ce plan tourner sur lui-même lorsque la terre tourne autour du soleil.
Ma question est: pourquoi Le plan tourne-t-il? Ma question porte bien sur la rotation du plan, pas sur la rotation du télescope!

Merci.

[Dakitess]

Question légitime, et je me suis posé la même à l'époque ou j'ai vu une animation du type ! Effectivement, le mouvement naturel inertiel conduirait le disque translucide à rester dans la même orientation : si on estime par exemple que le début d'animation c'est un alignement JWST - Terre - Soleil, un quart de tour plus tard le disque devrait être perpendiculaire à cet alignement, sauf erreur de ma part.

Mais : c'est un point de Lagrange, donc bien particulier et comme l'évoque Anathorn, instable mais pratiquement à l'équilibre. Probable que cette orbite "tournante" soit l'oeuvre d'une action propulsée, à moindre coût, et dont l'échelle ne rend pas vraiment compte !

Je suis preneur de la réponse aussi

[A voir en vidéo sur Futura]

[Anathorn]

pourquoi Le plan tourne-t-il? Ma question porte bien sur la rotation du plan, pas sur la rotation du télescope!

N'oublions pas qu'on est pas dans un référentiel strictement terrestre, comme l'est la Lune par exemple, mais dans un référentiel Soleil/Terre, c'est dans ce référentiel complet, par rapport à cet axe (et pas par rapport seulement au Soleil, ni seulement la Terre) que le disque se meut.
Le centre de gravitation qui s'exerce sur le JWST c'est L2, point artificiellement généré par le croisement des interactions de la Terre et du soleil.
Ce n'est pas le Soleil, ce n'est pas la Terre.

Ça n'aurait aucune logique si un objet décidait de s'affranchir de son référentiel gravitationnel pour se mettre à faire une rotation sur lui même à chaque révolution autour du soleil, afin de pointer toujours dans la même direction "fixe", dans un référentiel qui n'est pas le sien (le référentiel solaire en l’occurrence).

Les Lagrange 1 et 2 sont des phénomènes vraiment particuliers : ils arrivent a orbiter dans la même durée que la terre autour du soleil, alors qu'ils ne sont pas la même distance du soleil.
Ils parviennent, a partir d'un espace pourtant vide, a créer une attraction gravitationnelle constante a un endroit ou un corps de masse équivalente a celle nécessaire pour produire la même attraction serait absolument incapable de se maintenir.
C'est parce qu'ils n'existent pas dans un référentiel solaire, mais dans un référentiel qui est un axe Soleil/planète (et non un point fixe comme le Soleil ou la Terre).
C'est donc uniquement dans ce référentiel qu'il faut les considérer, et dans ce cas, la révolution d'un truc qui tournerait autour doit avoir une logique par rapport à cet axe.
Il est donc logique que l'inclinaison orbitale du JWST reste constante en permanence par rapport à cet axe.

Votre questionnement provient du fait que vous ne faites pas intervenir le bon référentiel lorsque vous dites : "pourquoi il tourne ?"
Car en fait, quand on considère le bon référentiel, il ne tourne pas !

[Dakitess]

Mmmh okay, je vois ce que tu veux dire mais... Mais ça continue de choquer mon intuition de voir ce pivotement de l'orbite. Je veux dire, le point L2 est, par définition, ponctuel et sans dimension. Du coup, se mettre en orbite autour de ce point, et voir ce point dériver au gré de l'alignement Soleil-Terre ne me semble pas donner une quelconque force / accélération permettant ce pivot de l'orbite, si ? J'ai du mal à voir la différence avec le fait d'être en orbite autour de la Lune, à vrai dire, par exemple. Une telle orbite autour de la Lune resterait fixe dans le repère héliocentrique, et ne pivoterait pas. On sent bien que c'est pas la même danse, mais je mets pas le doigt dessus et le référentiel ne m'aide pas totalement. Je cherche un peu sur le net mais je trouve rien précis sur le sujet pour le moment.

[kite4life]

Bonjour Dakitess et Anathorn,

Anthorn, je comprend bien votre réponse mais je ne la partage pas.

Sur le sujet des référentiels, il existe une différence fondamentale entre vitesse linéaire et vitesse de rotation:
Les vitesses linéaires n'ont pas de caractère absolu. Il n'existe pas (à ce jour du moins) de vitesse qui puisse être considérée comme absolument égale à 0, et les vitesses linéaires ne peuvent être définis que de manière relative.
Pour les vitesses de rotation ce n'est pas le cas. Il existe bel et bien une vitesse de rotation que l'on pourrait considérer comme absolument égale à 0. En choisissant un référentiel dont les axes de rotation ont une vitesse de rotation absolue nulle, le principe d'inertie est vérifié et le référentiel est dit galiléen (en fait on fait l'inverse, on définit un référentiel galiléen comme étant un référentiel dans lequel le principe d'inertie est vérifié et on évite de parler de vitesse de rotation absolue, mais peu importe)

Le référentiel que vous proposez avec un axe terre-soleil n'est pas galiléen. Il convient d'être prudent avec ces référentiels qui peuvent voir apparaître des forces fictives comme la force centrifuge ou la force de coriolis. Je prefere eviter de les utiliser.

Je reste formel sur un point: le plan de rotation d'un objet, s'il ne subit pas d'actions externes, doit rester d'orientation constante dans un référentiel galiléen. Le JWST possede un plan de rotation initial qui correspond à la façon dont il a été lancé. Pour que ce plan de rotation tourne il faut que d'une manière ou d'une autre un couple de force (centré en L2) s'applique au telescope.

Il est tout à fait possible qu'un phénomène gravitationnel que je ne saisi pas puisse induire un tel couple de force.
Il suffirait, par exemple, qu'un couple de force d'axe "vertical" (au sens de la video, perpendiculaire à l'écliptique) s'applique au telescope. Alors, par precession, le plan de rotation en question se mettrait à tourner autour de cet axe vertical.
Il s'agit d'une simple hypothèse, car au meilleur de mon analyse, je ne vois pas un tel couple de force.... Ce couple est bien appliqué lorsque le télescope est "en haut" mais le couple inverse se produit 3 mois plus tard lorsque le télescope est "en bas"...
Ce couple de force peut egalement être communiqué par une propulsion (peut-etre?).

Je ne sais pas ce qui explique la rotation du plan de rotation, mais ca ne peut pas être une question de référentiel...

[Dakitess]

J'en ai discuté avec Simon Tardivel, orbitographe, et c'est effectivement un mouvement naturellement induit par la particularité du point de Lagrange. Cela dit je continue de lui demander quelques précisions parce que, comme toi, je n'arrive pas à appréhender tout à fait les raisons de ce pivot du plan orbital.

Une autre personne m'a également renvoyé vers les orbites de Lissajous qui semblent correspondre, mais je n'ai pas encore creusé.

[Anathorn]

Une analogie => comme un bâton qu'on aurait enfoncé dans un disque en carton : quand on tourne le bâton sur lui-même, le disque tourne à l'identique (comme une roue autour d'un essieu), quand on fait tourner le bâton autour de l'une de ses extrémités (cas exact de celui que l'on discute, l’extrémité étant le Soleil), alors le disque a exactement la même trajectoire que l'orbite de JWST sur les animations au dessus, comme une roue d'une voiture qui fait un cercle en restant toujours a la même position par rapport a son essieu.
... Sauf que les frottements d'une roue au sol nécessitent un différentiel pour faire ça correctement (a cause de la différence de distance parcourue entre la roue intérieure et celle extérieure, qui s'apparente a la différence de distance entre L1, la Terre et L2 par rapport au soleil) alors qu'il n'y a pas de frottement dans l'espace.
Le référentiel de la roue, c'est l'essieu, ce n'est pas le centre du cercle fait par la voiture.
Et si on prolonge l'axe de l'essieu, celui ci passe par le centre du cercle.
Par extension, on peut donc dire que le référentiel c'est l'axe qui passe par le centre du cercle et de la roue.
C'est exactement la même situation que pour l'orbite du JWST dans le repère solaire.

Je ne sais pas ce qui explique la rotation du plan de rotation, mais ca ne peut pas être une question de référentiel...

TOUTE l'astrodynamique commence TOUJOURS par le choix du référentiel approprié.
Si on n'utilise pas le bon, c'est cuit dès le départ.
Par exemple si on tente de viser une inclinaison orbitale martienne en arrivant de la Terre AVANT de pénétrer la SOI martienne, on perd son temps, le résultat sera totalement déformé a l'arrivée.
Normal, on tente d'agir dans un référentiel dans lequel on est pas encore entré.
Le référentiel du JWST, ce n'est pas seulement L2 en tant que point d'attraction immatériel (car vide), c'est l'axe Soleil / L2 (on peut omettre de parler de L1 et de la Terre puisqu'ils sont alignés avec cet axe).
Dans ce cadre, le mouvement observé est parfaitement logique et n'a pas lieu d'interroger.

[Dakitess]

Tu me permettras néanmoins de continuer à m'interroger et d'interroger des tiers, que cela te soit parfaitement "logique" ou non ^^

Ton analogie me parait difficilement pertinente, tout est mécaniquement lié au mouvement de l'essieu, ce qui n'est pas le cas d'une orbite autour d'un corps, et encore moins lorsqu'il est immatériel. Et la logique et l'intuition appelle plutôt à visualiser un plan orbital restant fixe en orientation dans le référentiel héliocentrique tel que présenté en vidéo : il y a bien lieu de s'interroger sur le pourquoi du comment, sans évidemment remettre en question que c'est bien ce qu'il se passe, puisque c'est ce qu'il se passe, bien entendu.

[le_STI]

Salut

.... le plan de rotation d'un objet, s'il ne subit pas d'actions externes, doit rester d'orientation constante dans un référentiel galiléen....

Je suis loin d'être un expert en astrodynamique, mais je crois que tu confonds la rotation du JWST et son orbite.

Ce que tu dis à propos du plan de rotation d'un objet est vrai mais concerne la rotation de l'objet lui-même (autour de son centre d'inertie), pas la rotation du plan contenant son orbite.

Je veux dire : JWST pourrait pointer toujours dans la même direction tout en effectuant son orbite. Il n'aurait donc pas de mouvement de rotation bien qu'il suive une orbite circulaire (ou presque) et que le plan de cette orbite paraisse se mouvoir.

D'autres pourront me corriger

[Dakitess]

Histoire qu'on soit bien tous d'accord, petite image rapide :



https://i.imgur.com/cYoygnm.png

J'ai du mettre une petite perspective aux orbites autour de la Lune et autour du point de Lagrange, mais on voit du dessus.
Donc, pour une orbite en orange autour de la Lune dont l'orientation serait initialement perpendiculaire à l'axe Soleil-Terre (à droite), on est bien tous d'accord que l'orbite finit alignée comme en haut, un quart de tour plus tard ? Et qu'il n'est pas possible d'obtenir la figure du bas sans une manœuvre (très) importante d'inclinaison d'orbite, 3/4 d'orbite plus tard ?

C'est ce fait qui dérange dans l'intuition d'un plan orbital tournant et demeurant perpendiculaire à l'axe Soleil-Terre, pour l'orbite en violet autour du point de Lagrange.

Et à priori je n'ai pas bien saisi ce que tu voulais dire le_STI ^^

[le_STI]

Je voulais dire que la phrase de kite4life que j'ai citée concerne la rotation d'un solide autour de son centre d'inertie, pas de la rotation du plan contenant son orbite.

L'orbite est la trajectoire du centre d'inertie, ce qui n'a rien à voir avec la rotation du solide autour de son centre d'inertie

Et pour répondre à ta question, pour moi l'orbite orange de la figure du bas est celle qui sera obtenue sans manoeuve (a priori, je n'ai rien calculé ni analysé finement).

en me plaçant dans le référentiel de la lune, je ne vois pas ce qui ferait changer l'orientation de l'orbite par rapport à la terre.

[kite4life]

Bonjour à tous et merci de vos retours.

Anathorn, je comprend bien ce que vous dites mais je ne suis toujours pas d'accord avec votre analyses ni vos analogies.

Une analogie => comme un bâton qu'on aurait enfoncé dans un disque en carton : quand on tourne le bâton sur lui-même, le disque tourne à l'identique (comme une roue autour d'un essieu), quand on fait tourner le bâton autour de l'une de ses extrémités (cas exact de celui que l'on discute, l’extrémité étant le Soleil), alors le disque a exactement la même trajectoire que l'orbite de JWST sur les animations au dessus

Dans cette analogie vous décrivez très bien le mouvement du JWST mais malheureusement le disque ne va pas suivre le bâton sans efforts physiques. En effet, lors de la rotation le bâton exercera une force sur le disque au niveau de leur jonction. C'est cet effort qui poussera le disque à changer d'axe de rotation et à "suivre" le bâton. D'ailleurs, vous verriez rapidement que ca ne serait pas le cas si on met une liaison rotule parfaite au niveau de la connexion bâton/disque. Avec une telle liaison rotule lorsque vous ferez tourner le bâton le disque ne changera pas d'orientation (et dans votre exemple le bâton finira même par entrer en contact avec le disque au bout de 90°).
L'effort que le bâton exerce sur le disque est précisément l'effort que nous cherchons a "voir" dans le cas du JWST.
Je ne dis pas que ce mouvement est impossible, je dis qu'il ne se produit pas sans efforts, ce sont ces efforts que nous cherchons.

Dakitess, vous avez très bien compris la problématique. Je suis également très ouvert à ce que ce mouvement soit une conséquence "naturelle" des points de Lagranges mais comme vous je ne vois pas d'où viennent ces efforts qui font tourner le plan de rotation. C'est intéressant que vous connaissiez un orbitographe, je ne connaissait même pas le nom de ce métier.

le_STI.
Je me suis peut être pas très clairement exprimé (je ne sais pas ou) mais je n'ai pas confondu la rotation du JWST sur lui-même et son orbite...

Pour faire simple: référentiel héliocentrique galiléen, XY, vous mettez X et Y ou vous voulez dans le plan de l'orbite terrestre ca ne change rien à ce que je vais dire:
Lorsque le télescope orbite autour de l'axe X, la composante X de sa vitesse est nulle,
de même:
Lorsque le télescope orbite autour de l'axe Y, la composante Y de sa vitesse est nulle,

Donc pour passer d'une rotation autour de X à une rotation autour de Y, principe d'inertie en référentiel galiléen, il faut qu'une force soit appliquée.
Encore une fois, nous recherchons à identifier cet effort.

Merci pour vos interventions

[kite4life]

Re,

Bon voila, à force de réfléchir j'avance un peu, j'ai un début de réponse mais c'est encore partiel alors je partage, si vous pensez compléter

En effet l'orbite tend à rester dans un même plan, initialement le pan de l'orbite fait 90° avec l'axe terre-soleil-L2.
MAIS, lorsque la terres avance sur son orbite et que le plan de rotation du JWST s'écarte de 90°, alors il y a des moments ou le télescope se retrouve plus éloigné du soleil que L2. Dés lors sa vitesse orbitale autour du soleil ralenti, et le télescope prend du retard par rapport à la terre. Ce retard a pour effet de rapprocher le télescope du plan à 90° qui a maintenant tourné avec la terre.
Inversement, lorsque le télescope se trouve moins éloigné du soleil que L2, sa vitesse orbitale (autour du soleil) s'accroit, il va plus vite que la terre et retourne dans le plan à 90°C.

Au finale le télescope reste dans le plan en rotation "naturellement" sans besoin de propulsion.

Pour aller plus loin;
on peut se demander pourquoi ces efforts n'introduisent pas de précession de l'orbite du télescope autour de L2. Pour les même raisons en fait, tout écart se corrige naturellement.

Par contre je ne vois pas encore bien le jeu de force gravitationnelles qui permet au disque de tourner.

C'est un début

Je sais pas si j'ai été clair.. c'est difficile d'expliquer sans dessin.

Merci.

[Anathorn]

alors il y a des moments ou le télescope se retrouve plus éloigné du soleil que L2. Dés lors sa vitesse orbitale autour du soleil ralenti

Ca arrive aussi a la Lune : elle n'a JAMAIS une vitesse constante par rapport au soleil, elle ralenti ou accélère en permanence, selon que sa vitesse s'additionne ou se retranche de celle de la terre, en fonction de sa position sur son orbite autour de la Terre.
Normal, elle est dans un référentiel terrestre et c'est seulement par rapport a elle que sa vitesse est constante.
Tu illustres ici exactement ce que je disais dans les problèmes de choix de référentiel.
Une illustration "symbolique" (pas a l'échelle pour des questions de lisibilité) de la trajectoire de la Lune dans le référentiel solaire :

http://culturesciencesphysique.ens-l...heliocentrique
Si tu considères la Lune dans un référentiel solaire, sa trajectoire est étrange.
Si tu considères le JWST dans un référentiel solaire, sa trajectoire est étrange.
Si tu considères la Lune dans un référentiel terrestre, sa trajectoire est "normale" (ellipse d'inclinaison constante).
Si tu considères le JWST dans un référentiel L2, sa trajectoire est "normale" (ellipse d'inclinaison constante).

Ce qui serait anormal, ce serait que le plan orbital du JWST autour de L2 voit son inclinaison varier avec le temps (s'il ne suivait pas le mouvement de l'axe Soleil/Lagrange).
Mais le plan orbital du JWST par rapport au Soleil n'a rien a voir la dedans.
Or, tu ne parles que de ça ^^
Donc j'insiste : c'est un problème de choix de référentiel inapproprié : l'évolution de l'orbite du JWST autour de L2 au cours d'une année reste parfaitement stable, et c'est tout a fait logique si on ne lui applique pas de force pour modifier cette inclinaison orbitale.
Ce qui n'aurait pas de logique c'est que l'inclinaison orbitale du JWST change de 360° en un an (si le plan orbital restait stable dans le référentiel solaire), car le JWST évolue dans un autre référentiel que celui là.
Il fait un tour en un an parce que les Lagrange aussi font un tour en un an.
Et tout ceci est parfaitement naturel puisque le JWST fait partie du système Lagrange avant de faire partie du système solaire.

[kite4life]

Bonjour Anathorn,

J'apprécie vos retours mais encore une fois je ne peux pas être d'accord avec vous. Le choix du référentiel étant arbitraire, il ne peut en aucun cas expliquer un phénomène physique. Au mieux il permet de simplifier un calcul ou de comprendre intuitivement quelque chose de manière plus simple, mais ca ne sera jamais une explication.

D'ailleurs si vous expliquez des phénomènes via des référentiels, alors laissez moi vous lancer deux petit défis:
1) Pouvez-vous m'expliquer le fonctionnement des gyroscopes dans le cas général?
2) Pouvez-vous m'expliquer en quoi le disque en carton que vous aviez donné en exemple précédemment diffère d'un gyroscope?

[Anathorn]

Salut Kite4life,

Le choix du référentiel étant arbitraire

Votre choix personnel oui, en décidant de regarder l'évolution orbitale complète du JWST dans un référentiel solaire et non dans le sien propre (qui est L2), mais le choix du référentiel pour expliquer un phénomène physique réel n'est JAMAIS arbitraire, il dépend directement de ce qu'on observe.
Vous voulez un autre exemple d'une représentation de trajectoire totalement différente selon le changement de référentiel ?
Avez vous déjà vu la trajectoire de la terre dans le repère galactique ?
elle n'a absolument rien a voir avec une ellipse :
https://forums.futura-sciences.com/d...e-solaire.html

Allez vous faire encore appel a des forces imaginaires pour expliquer son mouvement ?
Une attraction externe a l'héliosphère qui agirait sur la terre ?
Non ça ne vous viendrait pas a l'idée, mais c'est pourtant ce que vous faites en considérant le JWST en le plaçant dans un repère strictement solaire.
Allez vous constater que le choix du bon référentiel est indissociable de la compréhension d'un phénomène ?

1) un gyroscope agit dans 3 axes dans un référentiel donné.
Et ses indications n'ont plus aucune valeur lorsqu'on change de référentiel.
Exemple : un gyroscope d'un engin spatial est valable tant que cet engin reste dans la SOI terrestre mais, après en être sorti, ses indications ne veulent plus rien dire (dans le cas d'un engin interplanétaire par exemple).
2) prenez la roue sur son essieu plutôt que le carton qui est ultra symbolique... bien que remarquablement équivalent à ce qui se passe avec l'obite du JWST dans l'exemple que je donne (si on fait tourner le baton autour d'une de ses extrémités).
Le baton est planté dans le carton : l'inclinaison du carton par rapport a l'axe du baton (l'axe de l'alignement Soleil / L2) ne change pas au cours du temps alors que le baton fait une révolution autour de son extremité (qui symbolise "le soleil").
Donc je ne suis pas forcément mécontent de l'analogie qui est graphiquement très fidèle.

Et en quoi il diffère d'un gyroscope ?
Un gyroscope agit sur 3 axes, ici, dans mon exemple avec le baton, il n'y en a que deux :
1 qui se trouve au bout du baton qui tourne autour (représentant le soleil), et l'autre qui fait tourner le disque en carton comme une roue autour de l'axe du baton (représentant l'évolution du JWST sur son orbite).
Donc ce n'est pas un gyroscope. Il manque un axe.

Maintenant c'est moi qui vais vous poser une question : comment expliquez vous que l'inclinaison orbitale du JWST reste strictement inchangée, d'une inclinaison parfaitement stable par rapport au plan orbital L2, pendant une année complète ?
Ne trouvez vous pas que cette information donne un jour nouveau sur votre questionnement "pourquoi le plan change" lorsqu'on vous montre qu'en fait il ne change PAS ?
Si vous me dites que c'est grâce aux corrections, je vous rétorquerais directement que ces corrections ne concernent en rien l'inclinaison orbitale (toujours très chère en dV pour la modifier sur une orbite circulaire comme celle du JWST). Ces corrections ne concernent strictement QUE l'altitude orbitale : le fait d'éviter de partir vers l’extérieur ou l'intérieur de l'orbite choisie, donc pour conserver la taille et la forme de l'ellipse orbitale voulue et non pour modifier son inclinaison.

Notre système solaire en entier tourne aussi autour d'un axe.
Un axe qui est perpendiculaire au plan de l'écliptique.
Si on voyait une planète commencer a faire varier son inclinaison dans ce plan sans raison, vous trouveriez ça choquant.
Alors que vous réclamez une variation d'inclinaison constante et sans apport de force du JWST autour de L2.
Elle est où la logique là exactement ?
La logique est dans votre confusion au sujet du référentiel.

Le JWST APPARTIENT au système L2 AVANT d'appartenir au système solaire, c'est ça la clef de compréhension. Tout comme la Lune appartient au système terrestre avant d'appartenir au système solaire.
Et c'est ça qui expliquent leur trajectoires respectives si étranges lorsqu'on les observe dans le référentiel solaire.
Ce qui donne toute la différence de perspective de trajectoire selon qu'on utilise ou non le bon référentiel.
Si vous acceptez ça, vous laisserez définitivement tomber le postulat selon lequel le référentiel (ici gravitationnel) n'a pas d'importance pour expliquer un mouvement.
Vu que justement c'est tout l'inverse : les corps ont un mouvement orbital qui dépend exclusivement du référentiel gravitationnel dans lequel ils évoluent.
Ça vous le savez d'instinct si vous posez ces questions, mais vous ne l'acceptez pas encore comme un fait incontestable.

Donc non, le référentiel choisi n'est pas arbitraire lorsqu'on veut parler de phénomènes impliquant la gravitation, et oui, il faut choisir le bon pour comprendre un phénomène qui la met en jeu.

Désolé le passage du tutoiement au vouvoiement et inversement selon les posts, je mélange les intervenants ^^

[Anathorn]

Je vais compléter en disant que, pour le JWST, ni la Terre ni le Soleil n'existent.
Il n'existe que L2, même si L2 est une composante de l'attraction combinée de la Terre et du Soleil, c'est un attracteur a part entière qui fait la loi dans son secteur.
Certes c'est une "petite loi" (il ne faut pas grand chose pour s'en affranchir) mais c'est tout de même le shériff du coin.
Et quand on réussi a s'en affranchir, on tombe dans la juridiction solaire qui, elle, est très nettement plus coercitive et de laquelle on ne peut s'échapper qu'en se réfugiant dans une juridiction planétaire, en s'en rapprochant énormément.
Si on essaye de viser une inclinaison d'arrivée voulue pour une planète, lors d'un voyage interplanétaire, alors qu'on est encore en juridiction solaire, c'est très compliqué et c'est très peu fiable : le soleil va détruire le boulot avant d'arriver.
un exemple d'une de mes vieilles vidéos Orbiter (arghh 10 ans déjà ^^) sur la méthode :
https://www.dailymotion.com/video/xp...laylist=x20gne
Si vous avez la patience de regarder la vidéo, vous verrez que les changements de référentiels sont absolument cruciaux pour agir correctement sur sa trajectoire.
Il y a des erreurs dans cette vidéo, particulièrement une : la correction d'inclinaison aurait du se faire avec un apostre martien bien plus élevé afin de beaucoup moins consommer lors du changement d'inclinaison.
Je n'avais pas le même "métier" (je ne reste qu'un amateur) en la matière qu'aujourd'hui...
Mais c'est un détail dans l'affaire qui nous occupe.
L'important est de constater dans quel référentiel on choisi de faire les corrections.
Il n'est jamais pris arbitrairement, au contraire, il doit être choisi avec soin.
Et c'est pareil lorsqu'on veut observer une trajectoire orbitale : il faut choisir le bon référentiel pour comprendre ce qu'on voit.

[kite4life]

Re,


J'ai plusieurs points de désaccord avec ce que vous écrivez. Je ne dispose que de peu de temps et je vais me limiter à l'essentiel.

Avez vous déjà vu la trajectoire de la terre dans le repère galactique ?

Oui, je suis très familiarisé avec les changements de référentiels que vous mentionnez. Ce n'est pas le point bloquant ici.
Si ca peut vous convaincre j'aimerai rajouter à votre liste le mouvement rétrograde de Mars expliqué par Copernic avec un petit changement de référentiel (et de centre de rotation ).

Je pense également, avec tout le respect, que vous n'avez pas saisi ce que je cherche a comprendre ici, je pense pouvoir vous le faire comprendre avec cet exemple que j'ai déjà rapidement évoqué:
Ne vous souciez pas de la ou je veux en venir, pouvez-vous juste répondre à la question?
Prenons votre exemple de la roue au bout d'un essieu. Pas de route faisant contact, uniquement un essieu avec une roue au bout. La roue tourne autour de l'axe de l'essieu. Très bien.
Maintenant on fait tourner l'essieu suivant un axe de rotation qui est perpendiculaire à l'essieu. Pas besoin de dessin pour décrire l'axe en question, nous nous sommes compris sur ce point.
La roue va continuer a tourner autour de l'essieu => oui
Ce mouvement trouve des analogies avec le JWST => oui
Je crois que jusque la nous somme d'accord (sinon arrêtez moi ici)

Bon maintenant je change un petit détail au protocole.
Dans votre exemple la roue et l'essieu étaient liés par une liaison pivot. Je remplace cette liaison par une liaison rotule.
Rien d'autre ne change au système: La roue tourne toujours sur elle même, l'essieu tourne comme décrit auparavant.
question: Lorsque l'essieu va tourner, la roue va-t-elle continuer a tourner suivant l'axe de l'essieu?
Vous pouvez choisir le référentiel que vous souhaitez.

Par équité j'ai essayé de répondre à votre question, mais vous m'excuserez, je ne l'ai pas bien saisie (à moins que ca ne soit au fond la même que la question que celle que j'ai posée???).

comment expliquez vous que l'inclinaison orbitale du JWST reste strictement inchangée, d'une inclinaison parfaitement stable par rapport au plan orbital L2, pendant une année complète ?

Parlez-vous de l'inclinaison du disque translucide de la vidéo? 90°?
si oui, j'ai l'impression que votre question est au fond identique à celle qui est justement le sujet de cette discussion... et à laquelle nous essayons justement de répondre... est-ce le cas?

Merci.

[Anathorn]

Dans votre exemple la roue et l'essieu étaient liés par une liaison pivot. Je remplace cette liaison par une liaison rotule.

On pourrait considérer une rotule si et seulement si l'inclinaison d'orbite du JWST autour de L2 variait naturellement avec le temps, ce qui n'est PAS le cas.

Je vous ai donné les éléments de réponse qui permettent de répondre a votre question initiale qui était :
"Sans force appliquée au télescope, ce plan de rotation devrait rester fixe, qu'est ce qui le fait tourner ?"
En essayant de vous faire comprendre que ce plan ne varie pas d'un iota si on le considère dans le bon référentiel, SON référentiel gravitationnel.
Apparemment sans succès puisque vous remettez le couvert.
Alors bonne continuation, je ne vais pas continuer à répéter en boucle.
Prenez le temps de digérer tout ça et vous verrez qu'a un moment ou l'autre, vous vous direz : ha mais oui bien sur.

[kite4life]

On pourrait considérer une rotule si et seulement si l'inclinaison d'orbite du JWST autour de L2 variait naturellement avec le temps, ce qui n'est PAS le cas.

Petitio Principii

En essayant de vous faire comprendre que ce plan ne varie pas d'un iota si on le considère dans le bon référentiel, SON référentiel gravitationnel.

Je ne sais toujours pas si vous avez bien compris qu'a aucun moment il ne s'agissait de remettre en question ce fait, mais bien de comprendre POURQUOI c'est comme ça... Quant au référentiel, je ne le répèterai jamais assez : c'est un outil d'analyse (très utile et très important) mais JAMAIS une explication

a un moment ou l'autre, vous vous direz : ha mais oui bien sur.

Et ça a fini par arriver mais pas pour les raisons que vous évoquez.
Alors si ça intéresse quelqu’un, Dakitess, le_STI ou autres, voici l’explication que j’ai pu trouver :

L'image est tirée de wikipedia, j'ai rajouté les flèches rouges.
Référentiel d'axe terre soleil


L’orbite du jwst est inclinée, l’action gravitationnelle de la terre et du soleil est plus grande lors de son passage « en bas » (dessin) qu’en haut. La force de gravité agit sur la précession du plan orbital tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre, or, comme elle est plus grande en bas qu’en haut il en résulte une précession globale non nulle. C’est cette précession qui explique que le plan orbital reste héliosynchrone.
Ma conclusion : La précession du plan orbital est la conséquence de l'inclinaison de ce plan dans un champs gravitationnel qui diminue avec la distance.
Libre a chacun de la commenter, je reste ouvert aux contestations.
Dakitess, si vous lisez ce message, ça serait vraiment super si vous pouviez soumettre cette explication a votre ami orbitologue pour confirmation/réfutation.

Pour ma part je l’ai soumise dans la section physique de ce forum sans trop de succès de réponse pour l’instant, par contre sur un problème analogue : cas d’un satellite en orbite autour de la terre perpendiculairement au plan de l’écliptique, il m’a été confirmé que dans des conditions idéales (terre sphérique etc…) le plan orbital reste bien de direction fixe en référentiel héliocentrique alors que la terre tourne autour du soleil. L’explication du choix du référentiel tombe donc à l’eau.
L’heliosynchronicité est néanmoins possible en jouant sur les « imperfections » de la géométrie de la terre.

Au revoir.

[invitee133405a]

Salut,

je vais tenter d'apporter de l'eau au moulin,

@kite4life , je pense avoir compris ce que tu veux dire par "tourner", précessionion du plan orbital dans la video, l'explication avec les rotules etc...

donc selon moi 2 questions :

1) est ce qu'il y a une "precession" de ce plan "naturellement" (sans propulsion) par rapport à un réferentiel inertiel ?
pour moi OUI ! cf. ceci:

https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-obs...ics/jwst-orbit
malgrés les corrections à effectuer pour rester sur cette trajectoire prévue.
comme on a compris l'importance du referentiel, on peut aller voir du coté du "rotating libration point", un refentiel tournant (non inertiel du coup) avec ici l'axe X passant par le soleil/terre/L2.
Donc la vidéo cité dans ton 1er message est dans le vrai.

2) pourquoi ça "tourne" ? alors qu'un corps en trajectoire balistique devrait continuer à orbiter dans un plan // à lui meme.
Car c'est un probleme à 3 corps, le soleil, la Terre, et le satellite (de masse negligeable pour les calculs), donc plus complexe que le simple satellite ou l'on ne considere que l'atraction centrale d'un seul corps celeste à la fois.
les ingrédients: la gravité du soleil, la gravité de la Terre, et placer son satelite judicieusement au bon endroit et avec la bonne vitesse pour profiter de cet étrange champs de gravité proche des points de Lagrange. c'est tout pas besoin d'autre chose.

De manière un peu similaire il y a les orbites heliosynchrone :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Orbite...A9liosynchrone
le plan contenant l'orbite jaune devrait rester fixe? oui dans le cas simple où l'on assimile la terre à une sphère parfaite que l'on peut alors résumer en un seul point qui attire tout objet de maniere symetrique dans l'espace. bien suffisant en 1ere aproximation et dans de nombreux cas simples.
Mais c'est parfois un peu trop réducteur. En tenant compte du fait que la Terre ne soit pas ronde mais un peu aplatie entre autre (Jacobien J2) et en placant la aussi judicieusement son satellite, on peut anticiper ces perturbations de ce champs de gravité qui n'est plus uniforme et même arriver à se caler sur une précession choisie, poar exemple comme ici qui suit l'orientation de la Terre par rapport au soleil (ou autre si besoin).
https://mecaspa.cannes-aero-patrimoi...PERT_J2/J2.htm

P.S: Salut Dakitess

[invitee133405a]

A ben mince, le temps de repondre t'as posté avant !
au moins on est sur la meme longueur d'onde !

[kite4life]

Bonjour Skalou13,

Merci beaucoup pour votre réponse et votre compréhension.
En effet, nous sommes bien sur la même longueur d’onde vu l’exemple sur les satellites héliosynchrones .
D’ailleurs l’explication que vous donnez sur les perturbations de champ de gravité liés a la forme de la terre est exactement le type d’explication que je recherche.

1) est ce qu'il y a une "precession" de ce plan "naturellement" (sans propulsion) par rapport à un réferentiel inertiel ?
pour moi OUI ! cf. ceci:

En effet, nous sommes apparemment arrivés à nous entendre sur ce point, le mouvement est bien « naturel », pas de propulsion nécessaire (à l'exception peut être de quelques corrections mineures).

2) pourquoi ça "tourne" ? alors qu'un corps en trajectoire balistique devrait continuer à orbiter dans un plan // à lui meme.
Car c'est un probleme à 3 corps, le soleil, la Terre, et le satellite (de masse negligeable pour les calculs), donc plus complexe que le simple satellite ou l'on ne considere que l'atraction centrale d'un seul corps celeste à la fois.
les ingrédients: la gravité du soleil, la gravité de la Terre, et placer son satelite judicieusement au bon endroit et avec la bonne vitesse pour profiter de cet étrange champs de gravité proche des points de Lagrange. c'est tout pas besoin d'autre chose.

Puis-je vous demander néanmoins ce que vous pensez de l’explication que j’ai donnée concernant le différentiel de gravité entre le « haut » et le « bas » de la trajectoire (haut et bas suivant le schéma) qui permettrait la précession ?
Il me semble que l’inclinaison du plan orbital soit nécessaire pour engendrer une précession héliosynchrone.

Merci.

[Dakitess]

Haaa voila des réponses qui font plaisir à lire !

Je suis arrivé aux mêmes conclusions en checkant les orbites de Halo / Lissajous : la précession joue un rôle majeur et s'appuie justement sur l'instabilité du contexte à 3 corps qui demeure très dynamique.

Je rejoins d'ailleurs assez précisément le schéma que tu as fais, Kite, avec le déséquilibre de pesanteur en "bas" et en "haut" de l'orbite qui induit une précession faisant pivoter l'orbite : les paramètres orbitaux semblent alors choisis pour que ce pivotement soit synchrone à la rotation de la terre autour du soleil, mais il n'y aura pas de lien de cause à effet immédiat, c'est une coïncidence bien exploitée, disons. Je vais tenter de soumettre à Simon Tardivel pour voir ce qu'il en pense

Je ne savais d'ailleurs pas qu'une orbite héliosynchrone était si particulièrement basse et de période courte ! Je me demande si une orbite héliosynchrone autour de la Lune serait possible.

Hello Skalou ^^ !

[kite4life]

Super d'avoir votre retour

les paramètres orbitaux semblent alors choisis pour que ce pivotement soit synchrone à la rotation de la terre autour du soleil

Exactement. Notamment l'angle d'inclinaison du plan de rotation est très important. Mais aussi la distance à L2.

mais il n'y aura pas de lien de cause à effet immédiat

Alors par contre il se peut qu'il y ai un lien de cause à effet (je n'en suis pas encore complètement certains)
En fait, si on partait d'un plan de rotation vertical, il finirait (selon moi) par s'incliner. Pourquoi s'inclinerait-il ? c'est parce qu'en se déplaçant autour du soleil le plan aurait une tendance initiale a conserver sa direction et finirait donc par perdre sa perpendicularité avec l'axe terre soleil. Il se produirait donc une précession qui amènerai le plan à s'incliner comme sur le schéma.
En revanche, je ne suis pas arrivé à savoir si un plan proche de l'horizontal finirait par se redresser ou non...

Je vais tenter de soumettre à Simon Tardivel pour voir ce qu'il en pense

Impatient d'avoir votre retour ! Et merci !

[invitee133405a]

kite4life:Puis-je vous demander néanmoins ce que vous pensez de l’explication que j’ai donnée concernant le différentiel de gravité entre le « haut » et le « bas » de la trajectoire (haut et bas suivant le schéma) qui permettrait la précession ?
Il me semble que l’inclinaison du plan orbital soit nécessaire pour engendrer une précession héliosynchrone.

Avec plaisir, mais pour préciser, je ne pense pas etre assez calé sur le sujet pour trancher la question.
Je peux neanmoins vous partager mon point de vue qui pourra evoluer au fils de cette conversation entre autre, ainsi que me tromper.

Les differences de gravité que vous evoquez doivent avoir un impact dont il faut tenir compte, nottament pour la stabilité de l'orbite et ne pas de se retrouver ejecter du fragile équilibre.
Mais je vois cet effet comme une impression de "precession" qui serait plutot du au fait que la periode pour effectuer un "tour" de halo soit de 6 mois (1/2 periode de la Terre) ce qui donnerait mécaniquement cet effet de precession.
J'ai fait un croquis vite fait pour illustrer l'oribte de halo du JWST vu de dessus:


Et suite à votre question, comme un raisonnement par l'absurde je me suis demandé à mon tour s'il n'y aurait pas des orbites similaires autour de L2 mais sans cette inclinaison ?
Aprés recherche on trouve qu'il existe toute une famille d'orbite autour des points de Lagrange ("libration orbit family" dans google):

https://ssd.jpl.nasa.gov/tools/periodic_orbits.html
Qui contient un outils de recherche et de visulalisation super, à voir absolument !
On peut donc y trouver des orbites de halo avec une periode d'environ 6mois avec une inclinaison tres faible voire nulle:

certaines sont également plus "rapide" jusqu'a une periode d'environ 3 mois,
Donc le plan orbitale donneraitt l'apparence de faire "plus de tour sur elle meme" que la Terre pendant l'année si on les illustraient comme votre video du 1er post.

Il existe egalement une autre famille, celle de Lyapunov, qui sont vraismeblablement toutes dans le plan de l'écliptique. dont certaines avec cette fameuse période de 6 mois.

Donc cette inclinaison ne me semble pas necessaire pour avoir cette effet de précession. (Contrairement aux orbites heliosynchrones autour de la Terre ? )

[invitee133405a]

Edit:
Je crois que je viens de me tromper sur (au moins) un point !
Il ne me semble en fait pas necessaire d'avoir cette periode de 6 mois pour avoir cette illusion de précession,
mais il suffirait que dans le referentiel en rotation fixé au pt de lagrange (RLP), les orbites successivent se supperposent. peu importe la periode.

Donc on peut egalement observer les orbites verticales, de periode d'1 an. meme si assez eloignées de L2 et de taille bien superieures.


Celles ci m'ont l'air symetriques par rapport à l'ecliptique, contredissant l'argument du differentiel de gravité sur le schéma avec les fleches rouges ?

[invitee133405a]

Et si la mission est étendue au-delà la période initiale envisagée, l'orbite de halo tendra-t-elle à se transformer progressivement en une orbite "à plat" sans inclinaison (Lyapunov) ? (Sans correction de trajectoire couteuse en carburant)