COMMENT PLAÇER UN OBJET EN ORBITE?

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1 COMMENT PLAÇER UN OBJET EN ORBITE? Mini-tuto pour Kerbal SP Par Saganami Corrections par Bill Silverlight

2 0. Un peu de théorie 0.a Chute des corps et danse des planètes : même combat L'histoire commence comme toujours par un savant. Un certain Nouveauton connaissait de ses prédécesseurs Gars de Liléo et Kepleurre les lois régissant la chute des corps et la ronde des astres. Et parce que c'était un savant, il se posait des questions, et notamment une : ces deux phénomènes sont-ils liés? Il eut la réponse en s'imaginant jeter une pomme du haut d'une montagne gigantesque : S'il la jetait avec une force hors du commun elle tomberait, mais «derrière» l'horizon, car il savait que Kerbal était ronde. Ainsi les corps en orbite sont en chute permanente, et pour placer un objet en orbite, il faut lui donner une vitesse horizontale extraordinaire. On la nomme vitesse d'orbitation.

3 0.b Vocabulaire Votre intégration à la Kerbal Space Academy est toute récente, vous vous la pétez grave, mais vous ne connaissez même pas les fondamentaux de la mécanique orbitale? Heureusement, l'antisèche de Saganami est là pour vous. Premièrement, voyons les noms des trajectoires classiques : On a en réalité deux trajectoire possible, L'orbite est toujours plus ou moins elliptique, et quand son excentricité est proche de zéro, on parle d'orbite circulaire. Et la trajectoire hyperbolique, qui a lieu lorsqu'un corps se déplace dans une zone d'influence gravitationnelle mais à vitesse supérieure à celle de libération.

4 Sur ces trajectoires il existe deux points particuliers : Le périgée est tout simplement le point le plus bas, et l'apogée le point le plus haut (par rapport au centre du corps autour duquel on gravite) 1. Fabriquer sa fusée Retenez simplement un mot : léger. Chaque kilogramme mis en orbite demande environ 100 kg de fusée... Une antenne en rab' c'est donc très joli, mais ça coute très cher. Gardez cela à l'esprit ;) 1.a La notion d'étage En fait une technique très simple pour économiser du carburant est de se débarrasser aussi vite que possible de tout ce qui est devenu inutile. Ainsi dés qu'un réservoir est vide, on le largue! Plus besoin de moteurs surpuissants (et lourds)? On les largue! On a quitté l'atmosphère et ces ailerons si design ne servent plus à rien? On le largue! C'est ainsi que ce développe le concept de fusée à étage. Chaque étage est une fusée en soi, mais dés qu'elle devient inutile, on s'en débarrasse, le tout empilé comme un immeuble. Voici les deux architectures les plus optimisées :

5 1.b Répartition de masse et de puissance La première configuration à généralement la répartition de poids suivante : 1 er étage : 50% 2 ème étage : 35 % 3 ème étage : 15% charge utile (+ électronique de navigation) : 5% La seconde, grâce à des boosters à propergol (combustible solide), a un rapport poids/puissance inégalé. Mais ces derniers ne peuvent être éteint une fois mis à feu, et manquent de précision (ainsi on les utilise généralement comme poussée de base et on utilise les moteur à ergol -combustible liquide- comme poussée de régulation). La répartition de poids est la suivante : boosters : 30% 1 er étage : 45% 2 ème étage : 20% charge utile : 5%

6 Les moteurs de chaque étage doivent être choisis pour permettre d'accélérer l'ensemble de l'assemblage au moment où l'on en a besoin. Ainsi les moteurs du premier étage doivent être monstrueux pour non seulement soulever l'ensemble mais aussi vaincre les forces de frottement en atmosphère dense. Celui du dernier étage n'a pas besoin d'être très puissant, surtout si on l'utilise alors que l'on est déjà en orbite. Et ceux des étages intermédiaires? Comment dire... De puissance intermédiaire :D (je ne suis pas normand pour rien :D) 1.c Aérodynamisme et RCS L'aérodynamisme est primordiale pour deux chose : économie de carburant, capacité de manœuvre. Et c'est là que le premier design révèle son utilité. Sa surface de face étant très faible, il est bien plus aérodynamique! Préférez donc toujours les formes fuselées au gros vaisseau tout pataud et n'hésitez pas sur les ajouts aérodynamiques (coiffes, anneaux de découplage aérodynamiques) dans la limite du poids raisonnable. C'est comme tout problème d'ingénierie, trouver le juste milieu... A une condition cependant : que vous soyez dans l'atmosphère. Ainsi dés que vous la quittez, larguez ailerons stabilisateurs, et coiffes! On en n'a que faire dans l'espace. C'est pour cette raison qu'on place généralement les ailerons sur le premier étage, car de toute façon les RCS sont plus appropriés en atmosphère haute. Quand on parle de RCS, ne lésinez pas dessus, surtout lors des phases délicates comme le lancement. Ailleurs, vous aurez tout le temps de vous orienter dans la bonne direction, mais lors de la mise a feu du second étage, leur réaction doit être au micropoil de seconde. Chose importante, placez les toujours de part et d'autre du point d'équilibre, ils apprécieront ;) /!\ le truc du PGM /!\ Attention aux phénomènes vibratoires! On les appelle effet pogo en astronautique, c'est pas pour rien... En plus de détruire vos fusées dans les cas catastrophiques, elle peuvent tuer vos Kerbaunautes. Pour les éviter, deux solutions : «casser» les modes de vibration par des éléments plus rigides ou renforcer les éléments qui la subiront. Pour cela passer en fuselage triangulaire semble être très efficace. 2. Puis la lancer 2.a Une question d'orientation Il y a pourtant un paradoxe : la fusée est censée décoller à la verticale, mais pour s'orbiter il faut une vitesse horizontale... Pourquoi? Très simple : l'atmosphère! Ça freine, c'est insupportable! La mission d'un lanceur est donc de la quitter le plus rapidement possible, donc par le haut... Une fois assez haut, il va falloir basculer à l'horizontale pour enfin gagner la vitesse de satellisation (chez nos cousin terriens, ils ont besoin de 8 km/s, rendez vous compte! ) Donc montez, puis tournez à l'horizontale... Oui, mais pas dans n'importe quelle direction. Si vous ne devez en retenir qu'une, choisissez l'est!

7 En effet, pourquoi se priver de la vitesse de Kerbal? Comme elle tourne autant se servir de cette vitesse de rotation. Et c'est là que vous comprenez pourquoi les astroports sont toujours placés au plus proche de l'équateur (on verra plus tard que ce n'est pas la seule raison). De quoi gagner 500 m/s, cela ne se refuse pas! /!\ le truc du rolliste /!\ Ce n'est pas tout, mais une orbite équatoriale vous vous en fichez, votre satellite doit être placé en orbite polaire, les météorologues sont formels. Dans ce cas visez le Nord. Quelle que soit l'inclinaison de votre cible, vous devrez toujours lancer dans le quart Nord-Est, mais si vous vous éloignez de l'est vous perdrez le bonus de rotation Kerbalien. Par contre si votre base est dans l'hémisphère Sud, visez dans le quart Sud-est

8 2.b Décollage! Bien, vous avez tout compris je pense. Montez au mieux, puis basculez. Par contre il vaut mieux y aller progressivement, et pensez a vous débarrasser des bouts devenu inutiles: Dans la première phase (premier étage), contentez vous de la verticale. Si vous avez bien ajusté, il vous suffira pour atteindre la haute atmosphère, ce qui veut dire qu'il doit s'éteindre un peu avant avec l'inertie. La deuxième phase est critique. Dés que le premier étage rend l'âme, larguez le puis amorcez le deuxième en entamant le virage. Sur le diagramme sont notées les inclinaisons idéales de la fusée (et pas de la trajectoire) par rapport à l'horizontale. Il ne faut pas lambiner, si vous perdez du temps, vous perdez de la vitesse car les frottements ont toujours lieu à cette altitude. Normalement, il est conseillé de passer en mode carte afin de voire votre trajectoire s'élever et s'allonger. Idéalement le deuxième étage amènera votre apogée un peu au dessus de l'atmosphère. Et votre virage doit être terminé au moment de le larguer. Et là on passe à la phase cool, placez vous à la pure horizontale et poussez à fond jusqu'à avoir une quasi orbite (dés que le périgée passe par dessus l'horizon). Puis attendez patiemment l'apogée. Une fois que vous y êtes, placez une belle poussée horizontale de manière à ce que votre périgée/apogée soient en dehors de l'atmosphère. Quoi, vous êtes déjà en orbite???? Et bien, ce n'était pas si difficile ;)

9 /!\ le truc du PGM /!\ Le nec-plus-ultra du j'me la pète? Pas une seule interruption de moteur, tout à fond, et arriver pilepoil en orbite circulaire mais à la dernière goutte de carburant! Les comptables du programme spatial Kerbalien vous aduleront pour votre sens de l'économie. /!\ le truc du rolliste /!\ Le corps spatial sur lequel vous êtes n'a pas d'atmosphère? De quoi vous plaignez vous? Donnez une impulsion verticale suffisante puis basculez directement à l'horizontale. Sur Mun, on peut faire une orbite à 15 km du sol. Frisson garanti pour vos touristes 3. Derniers ajustements Zut elle est hideuse votre orbite. Pas circulaire pour un pot et beaucoup trop basse... Halalala, il faut tout vous apprendre :D Normalement, vous devez être au ras de l'atmosphère, à tel point que normalement vous risquez de tombez d'ici quelques mois, ce qui serait fort fâcheux. Pas de problème, à partir de maintenant, cela ne coutes plus très cher de naviguer entre les orbites :

10 Le truc consiste à faire des poussée : toujours au périgée si vous voulez monter, et à l'apogée si vous voulez circulariser. Pour l'orientation, toujours dans le sens du mouvement (prograde). En deux simple poussée vous devrez donc atteindre votre orbite cible. /!\ le truc du rolliste /!\ Orbite géo quoi??? Orbite géostationnaire, soit une orbite où depuis la surface, l'objet est fixe... Nos cousins terriens les adorent car cela est idéal pour les satellites de communication. Pour cela il doivent les placer sur une orbite équatoriale à km de la surface! Je suis sûr que vos clients aimeront le concept. /!\ le truc du PGM /!\ C'est pas tout, mais votre vaisseau pour Duna est super lourd, les lanceurs que vous devez concevoir sont tout simplement monstrueux... Lancez le en plusieurs bout et assemblez le en orbite. La prochaine fenêtre est dans un an, ça laisse pas mal de temps ;) 5. A propos de l'auteur J'ai créé ce mini tuto pour aider Bill Silverlight dans sa conquête de Youtube par les Kerbals, allez voir sa chaine, elle est super! ( Alors, je ne suis pas un joueur aguerri de KSP... J'ai tenté quelques truc dans une des premières alpha, et mes connaissances viennent surtout de Orbiter 2010, une logiciel libre de simulation spatiale vraiment hardcore. Sur celui-ci je ne suis pas non plus une bête car je n'ai jamais réussi une rentrée atmosphérique par exemple... Mais je suis un passionné d'astronomie et d'astronavigation, je connais donc globalement la théorie, sans la pratique. J'espère vous avoir été quand même utile.