30/11/2011. Pourquoi envoyer des satellites dans l espace?

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1 AÉROSPATIALE AÉRONAUTIQUE ASTRONAUTIQUE 2 Lanceurs 1 Satellites artificiels 3 Systèmes embarqués Novembre 2011 SAT, par Riadh Ben Nessib 1. Les missions spatiales 2. Les lois fondamentales 3. Le calcul des trajectoires 4. La typologie des orbites 5. Les paramètres orbitaux Pourquoi envoyer des satellites dans l espace? 1

2 L'observation de la Terre, SPOT, ENVISAT, LANDSAT, Ikonos La météorologie, METEOSAT, NOAA Les missions scientifiques Hubble, SOHO, Mars-Express, Cassini-Huygens, Vénus-Express Une stabilité d'échelle Une bonne résolution spatiale Couvrir constamment une même zone géographique La localisation - navigation, Navstar-GPS, Galileo Les télécommunications et la télédiffusion, New Skies Des orbites circulaires basses Des orbites géostationnaires L'évolution rapide des phénomènes météorologiques Couverture géographique une meilleure résolution spatiale Survol moins fréquent d'une même zone géographique Des orbites géostationnaires Des orbites basses héliosynchrones Pour les missions scientifiques "classiques", (océanographie, environnement ) Des orbites circulaires basses Pour l exploration spatiale Il faut s'arracher à l'attraction terrestre Des trajectoires en fonction de l'objectif de la mission (aller sur Mars, photographier Titan...). 2

3 Requiert des constellations de satellites défilants Evoluant sur des orbites circulaires de type MEO (Medium Earth Orbit) A une altitude de l'ordre de km. L'orbite géostationnaire qui prédomine pour ces applications En raison de l'importance stratégique et commerciale Problème d encombrement À quelles lois obéissent les satellites? Quels sont les types d orbites? Comment calculer les trajectoires? 3

4 ( ) ( ) 4

5 L énergie mécanique E d un satellite en orbite elliptique terrestre est : E = G.M.m / 2a = ½. mv² G.M.m / r avec : - G = constante de gravitation - M = masse de la Terre - m = masse du satellite - v = vitesse du satellite sur l orbite - r = distance satellite centre Terre - 2a = longueur du grand axe de l ellipse La vitesse V d un satellite en orbite elliptique terrestre est : avec : v² = 2.G.M / r G.M / a - G = constante de gravitation - M = masse de la Terre - v = vitesse du satellite sur l orbite - r = distance satellite centre Terre - a = longueur du demi grand axe de l ellipse Les trajectoires décrites dépendent de la vitesse communiquée au véhicule au point d'injection, P. 1. vitesse de satellisation, vs Trajectoire circulaire de l'ordre de 7,5 km.s-1 à 800 km d'altitude 2. vitesse très légèrement supérieure à vs trajectoire elliptique P devient le périgée é 3. vitesse de libération, vl Libération de l'attraction terrestre vl = vs. 2/2 Près de 11Km/s 4. vitesse très supérieure à vl Parabole ou même hyperbole - LEO : Low Earth Orbit - MEO : Medium Earth Orbit - GEO : Geostationary Orbit - GTO : Geostationary Transfer Orbit - SSO : Sun Synchronous Orbit 5

6 Orbite provisoire Apogée situé à km. Mouvement rétrograde au périgée. Transfert : Phase1 : Le satellite est injecté au périgée (200à500 Km) Phase 2: On lui donne une impulsion lors d un passage à l apogée (dv=1500 m/s) Vitesse faible au voisinage de l apogée Intéressant pour les pays de latitude élevée Repasse sur sa trace au sol après un nombre de révolutions Nbre de révolution du satellite=nbre de rotation de la Terre Exemple : GPS période : 11h 58 min=1/2 jour sidéral 6

7 Passe à une latitude donnée toujours à la même heure. La direction de l'éclairement solaire fait un angle constant avec le plan orbital. L'éclairement du sol en dessous du satellite ne dépend que de la latitude et des saisons. ISS (ZARYA) d 375 KM km U 98067A Demi grand axe a Excentricité e Une position initiale 7

8 Les logiciels d orbitographie Calcul et programmation des orbites Sites Web Astropedia CalSky Obsat Blog AstroCalcul.WordPress.com Documentation Satellites et missions Logiciels Solstices Orbitron SuiviSat PréviSat EOO 8