Félicitations: vous êtes peut-être une nouvelle nation spatiale, cherchant à placer une nouvelle charge utile brillante autour de la planète Terre. Vous avez rassemblé le savoir-faire technique et cherchez à briser les liens farfelus et à rejoindre un club exclusif qui, à ce jour, ne contient que 14 nations capables de vols spatiaux indigènes. Maintenant pour la grande question: quelle orbite choisir?
Bienvenue dans le monde merveilleux de la mécanique orbitale. Bien sûr, les satellites en orbite doivent suivre les lois du mouvement de Newton, car ils «tombent» perpétuellement autour de la Terre sans la toucher. Mais cela vous coûtera en carburant dépensé et en complexité technique pour réaliser différents types d'orbites. Cependant, différents types d'orbites peuvent être utilisés pour atteindre différents objectifs.
La première lune artificielle placée en orbite terrestre basse a été lancée le 4 octobre par Spoutnik 1e, 1957. Mais avant même l'aube de l'ère spatiale, des visionnaires comme le futuriste et auteur de science-fiction Arthur C. Clarke ont réalisé l'intérêt de placer un satellite sur une orbite géosynchrone à environ 35 786 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre. Le fait de placer un satellite sur une telle orbite le maintient en «cadenas», la Terre tournant en dessous une fois toutes les vingt-quatre heures.
Voici quelques-unes des orbites les plus courantes ciblées par les satellites modernes et leurs utilisations:
Orbite terrestre basse (LEO): le fait de placer un satellite à 700 km au-dessus de la surface de la Terre, se déplaçant à 27 500 km / h, le fera orbiter une fois toutes les 90 minutes. La Station spatiale internationale est sur une telle orbite. Les satellites en LEO sont également soumis à la traînée atmosphérique et doivent être renforcés périodiquement. Le lancement depuis l'équateur de la Terre vous donne un coup de pouce initial gratuit maximum de 1 670 km / heure en orbite vers l'est. Soit dit en passant, l'orbite à forte inclinaison de 52 degrés de l'ISS est un compromis qui garantit qu'il est accessible à partir de divers sites de lancement dans le monde.
L'orbite terrestre basse est également encombrée de débris spatiaux, et des incidents tels que le succès du test de missiles antisatellites de 2007 par la Chine, et la collision de 2009 d'Iridium 33 et du défunt satellite Kosmos-2251 ont tous deux inondé l'orbite terrestre basse de milliers de pièces supplémentaires de débris et n'a pas beaucoup aidé la situation. Il y a eu des appels pour rendre la technologie de rentrée standard sur les futurs satellites, et cela deviendra primordial avec l'avènement des troupeaux de nano et CubeSats dans LEO.
Orbite synchrone solaire: il s'agit d'une orbite rétrograde très inclinée qui garantit que l'angle d'éclairage de la Terre en dessous est cohérent sur plusieurs passes. Bien qu’il faille une bonne quantité d’énergie pour atteindre une orbite synchrone solaire - plus une manœuvre de déploiement complexe connue sous le nom de «jambe de chien» - ce type d’orbite est souhaitable pour les missions d’observation de la Terre. C’est aussi un favori pour les satellites espions, et vous remarquerez que de nombreux pays qui souhaitent installer leurs premiers satellites utiliseront l’objectif déclaré de «l’observation de la Terre» pour trouver leurs propres satellites espions.
Orbite de Molyina: une orbite elliptique très inclinée conçue par les Russes, une orbite de Molyina prend 12 heures pour terminer, plaçant le satellite sur un hémisphère pendant 2/3 de son orbite et le renvoyant sur le même point géographique une fois toutes les 24 heures.
Une orbite semi-synchrone: une orbite elliptique de 12 heures semblable à une orbite Molyina, une orbite semi-synchrone est favorisée par les satellites de positionnement global.
Orbite géosynchrone: le point susmentionné à 35 786 km au-dessus de la surface de la Terre où un satellite reste fixe sur une longitude particulière.
Orbite géostationnaire: placez un satellite GEO en orbite avec une orbite de zéro degré, et il est considéré comme géostationnaire. Également parfois appelé orbite Clarke, cet emplacement est extrêmement stable et les satellites qui y sont placés peuvent rester en orbite pendant des millions d'années.
En 2012, le satellite EchoStar XVI a été lancé en direction de GEO avec le disque de la capsule temporelle Les dernières photos juste pour cette raison. Il est tout à fait possible que dans des millions d'années, les sats GEO soient les principaux artefacts restants de la civilisation du début du 20e / 21e siècle.
Orbites de points de Lagrange: le mathématicien du XVIIIe siècle Joseph-Louis Lagrange a fait l'observation que plusieurs points stables existent dans n'importe quel système à trois corps. Surnommés points Lagrange, ces lieux servent de grandes positions stables pour placer des observatoires. L'observatoire solaire héliosphérique (SOHO) se trouve au point L1 pour lui offrir une vue continue du Soleil; le télescope spatial James Webb est lié en 2018 pour le point L2 au-delà de la Lune. Pour rester en station près d'un point de LaGrange, un satellite doit entrer dans une orbite de Lissajous ou Halo autour du point imaginaire de Lagrange dans l'espace.
Toutes ces orbites ont des avantages et des inconvénients. Par exemple, la traînée atmosphérique n'est pas un problème en orbite géosynchrone, bien qu'elle prenne plusieurs boosts et manoeuvres en orbite de transfert pour atteindre. Et comme pour tout plan, la complexité ajoute également plus de chances que les choses échouent, bloquant un satellite sur la mauvaise orbite. La mission russe Phobos-Grunt a subi un tel sort après son lancement en 2011 lorsque son étage supérieur Fregat n'a pas fonctionné correctement, bloquant le vaisseau spatial interplanétaire en orbite terrestre. Phobos-Grunt s'est écrasé sur Terre au-dessus du Pacifique Sud le 15 janviere, 2012.
L'espace est une entreprise difficile, et il est impératif de placer les choses sur la bonne orbite!
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