position sondes dans espace

[kaleosi]

Bonjour,

 

Souvent dans les articles il est question de satellites, sondes, robots etc.. envoyés de la terre vers d'autres planètes, comètes, astéroïdes etc.

 

Sur une planète comme la Terre on utilise les longitudes et les latitudes pour calculer une position. Je suppose qu'on utilise le même système de latitude-longitude sur d' autres astres, comme la lune, Mars, titan, voir sur une comète, astéroïde etc.

 

Mais dans l'espace, entre la Terre et Mars par exemple, comment fait on pour connaitre la position de l'objet envoyé de la Terre à un moment donné ?

 

De même, comment fait pour connaître sa direction (est ce qu'il va dans la bonne direction) ?

 

Merci d'avance

Modifié 15 octobre 2013 par kaleosi

[Fitz]

Son signal provient d'un point du ciel qui possède ses coordonnées (ascenssion droite et déclinaison), ce qui te donne déjà deux dimensions. Le temps de réponse te donne la direction par rapport à la Terre, ce qui te donne la troisième dimension.

[PZAWA]

Bonjour Kaleosi,

 

Je pense que tu t'es trompé de topic tu aurais du poster sur Astronautique

 

La navigation spatial est un sujet passionnant mais complexe et fait appel à des notions pas forcement évident comme la Mécanique céleste, les onde électromagnétiques.

 

Pour compléter Fitz:

Pour déterminer l’état (position et vitesse), on se sert des ondes électromagnétique.

Tres brièvement, la sonde envoie des ondes vers la Terre "downlink" que les stations récepteurs au sol reçoivent.

(En général la station envoie un signal (uplink) vers une sonde qui va répondre en émettant un signal (downlink) en fonction de celui reçu).

Ce 'downlink' va permettre, entre autres, de déterminer la direction de la sonde (en mille: déclinaison et ascension droite ), sa distance, ainsi que sa vitesse radiale grâce à l'effet Doppler.

 

La détermination exact de l'etat de la sonde va dépendre d'un modèle très sophistiqué dérivé de la trajectoire de celle-ci (longtemps planifiée à l'avance), de la mécanique céleste et de beaucoup d'autres facteurs.

Au fur et a mesure du suivit ("tracking") l’état de la sonde est ajusté en fonction des mesures et du modèle.

 

La qualité de la détermination va dépendre donc non seulement des mesures mais également du modèle, de la bonne détermination d'autres paramètres externes (comme le mouvement de la Terre, état de l’atmosphère, position des autres corps, météo solaire etc), et des plages d'onde utilisées (ex:bandes S,X ka).

 

Pour ceux qui lisent l'anglais, l'incontournable Basic of space flight du JPL:

http://www2.jpl.nasa.gov/basics/index.php

 

Et pour allez plus loin:

http://descanso.jpl.nasa.gov/Monograph/mono.cfm?force_external=0

[kaleosi]

Si c'est possible merci de déplacer ce topic vers Astronautique ;0)

 

C'est compliqué pour mon niveau, je vais relire ce que vous me dîtes pour essayer de mieux comprendre.

ps :Un lien vers une explication en français serait plus facile pour moi (en plus de comprendre la traduction faut que je comprenne l'explication)

[pascal_meheut]

Pour faire simple :

 

Tu envoies un signal à la sonde pour lui demander de te répondre. Quand tu reçois la dite réponse, tu regardes d'où elle vient dans le ciel : cela te donne l'équivalent de sa latitude/longitude.

 

Ensuite, tu calcules le temps entre le moment où tu as envoyé ta demande et celui où tu as reçu la réponse. Comme le signal se déplace à la vitesse de la lumière, tu en déduit à quelle distance est la sonde (le temps/divisé par la vitesse de la lumière/2 pour l'aller-retour).

 

Tu as donc tes 3 coordonnées et tu sais où elle est dans l'espace.

 

Comme je disais au début, je simplifie l'explication de PZAWA mais le principe global est là.

[kaleosi]

Merci pour vos réponses.

 

Elles m'ont données comme repères 4 points cardinaux pour m'orienter sur internet : ascension droite, déclinaison, effet Doppler et ondes électromagnétiques.

 

Ce site me semble intéressant pour comprendre les notions de ascension droite et déclinaison (position dans notre ciel de la sonde)

 

http://www.astrosurf.com/d_bergeron/astronomie/Bibliotheque/Initiation_observation_ciel/observation_ciel.htm

 

Pour l'effet Doppler (vitesse et distance) et les ondes électromagnétiques (en fait des ondes radios) je suis allé sur wikipedia.

 

Pour pouvoir suivre le déplacement d'une sonde dans l'espace du système solaire il faut alors un réseau de stations récepteurs sur toute la planète terre. Pour la "voir" dans le ciel quelque soit la saison et l'heure.

 

A part les États-Unis, je ne vois pas d'autres pays capable d'entretenir un tel réseau.

 

Aussi, une puissance émergente comme l'Inde pour suivre sa sonde dans l'espace en direction de Mars doit être obliger de solliciter la coopération des autres puissances spatiales.

 

En fait, sans ce réseau mondial, l'exploration spatiale est en partie aveugle, avec de longues coupures de communications. Cela peut être chaud pour une sonde qui arrive au dessus de Titan et que personne n'arrive à communiquer avec elle si besoin...

 

Je suppose qu'une sonde en orbite autour de Mars (qui sert de relais de communication entre la Terre et le robot sur la planète) n'est pas toujours joignable de part sa position dans l'espace.

En effet, lorsque Mars se trouve entre la sonde et la Terre alors les communications ne sont pas possibles.

[Beam]

Tu as aussi le cas où le soleil est entre la terre et mars.

[kaleosi]

J'ai trouvé cette page wikipedia qui traite du réseau de trois stations d'émission/réception américaines permettant d'avoir une communication 24 heures sur 24 avec les sondes interplanétaires.

 

http://fr.wikipedia.org/wiki/Deep_Space_Network

 

Pour les européens ...

 

"L'Agence spatiale européenne dispose de deux antennes de 35 m de diamètre, l'une en Australie depuis 2002 à New Norcia19 et l'autre en Espagne depuis 2005 à Cebreros20. Ce n'est pas suffisant pour assurer une communication avec une sonde spatiale 24h/24, l'Agence spatiale européenne utilise donc encore aujourd'hui les antennes du réseau Deep Space."

[PZAWA]

Merci pascal_meheut (j'ai l'art de trop compliquer)

 

Depuis cette année, l'ESA dispose de équivalant du DSN avec l’entrée de Malargue en Argentine.

http://www.esa.int/Our_Activities/Operations/Malarguee_-_DSA_3

[pascal_meheut]

Merci pascal_meheut (j'ai l'art de trop compliquer)

 

C'est tjs difficile quand on n'a pas une idée précise de ce que sait déjà l'interlocuteur. Mais simplifier après quelqu'un qui détaille comme toi était facile dont merci pour m'avoir maché le boulot

[kaleosi]

je remercie pour tous les messages postés, ils m'ont servi à m'orienter dans le réseau internet

 

Un sujet dans le forum montre la volonté d'améliorer les communications dans l'espace avec l'expérience de LADEE "la sonde est également équipé d'un laser comme démonstrateur qui devrait apporter un gain de débit conséquent."

 

Apparemment on utilise une onde électromagnétiques, lumineuse en l’occurrence, pour augmenter le débit et peut être la vitesse

 

http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=110322

[PZAWA]

C'est tjs difficile quand on n'a pas une idée précise de ce que sait déjà l'interlocuteur. Mais simplifier après quelqu'un qui détaille comme toi était facile dont merci pour m'avoir maché le boulot

Le pire est que je pensais avoir fait le plus simple possible

 

Apparemment on utilise une onde électromagnétiques, lumineuse en l’occurrence, pour augmenter le débit et peut être la vitesse

http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=110322

Augmenter le débit pour la télécommunication et la precision pour la navigation. Car le laser de LADEE (et des station de contrôles) se sert d'un laser infra-rouge et donc de longueur d'ondes qui sont beaucoup plus courtes que les traditionnelles ondes micro.

[abeille]

Bonjour,

je réveille ce sujet, parce qu'un point me dérange.

Pour déterminer la position de la sonde dans l'espace, on détermine la distance avec l'effet doppler, et aussi en mesurant l'azimut et la déclinaison. Puis un "simple" calcul de trigonoùie sphérique donne la position.

Ces deux valeurs sont en fait chacunes un angle entre la sonde et un autre point, mais quel est cet autre point?

J'espère que vous m'avez compris!!

[Grenboerg]

L'azimut et la déclinaison déterminent un point virtuel dans la sphère céleste.

Imagine une etoile dans le ciel: tu imagines une ligne entre la terre et cette etoile. Cette ligne est la direction déterminée par l'azimut et la déclinaison (comme l'orientation d'un canon ou d'un télescope).

La sonde se trouve sur cet axe. Sa position est fixée avec le calcul de la distance.

[Grenboerg]

Après, pas de panique, il faut un ordinateur pour convertir une trajectoire en coordonnées à un moment donné.

Le relevé de coordonnées permet de corriger les modèles de trajectoire pour envoyer des corrections de guidage.

 

Il n'empêche que pour faire "atterrir" le module de rosetta sur la comete, ça va être coton!

[syncopatte]

L'azimut et la déclinaison déterminent un point virtuel dans la sphère céleste.

La déclinaison est comptée en degrés (positif/négatifs) en partant de l'équateur céleste.

L'ascension droite à partir de la ligne perpendiculaire à l'équateur céleste et qui passe par le point vernal de l'équinoxe du printemps de l'hémisphère nord (quand le soleil et donc l'écliptique croise l'équateur céleste)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ascension_droite

 

A comparer plus simplement à la latitude et la longitude en coordonnées terrestres: la latitude est par rapport à l'équateur, la longitude par rapport au méridien de référence (Greenwich, arbitrairement).

 

Patte.

Modifié 12 mars 2014 par syncopatte

[elekaj34]

Bonjour,

 

Pour répondre au post #13:

L'effet doppler permet de mesurer la vitesse (certainement pas la distance)

La durée entre l'envoi de la commande et sa réponse détermine la distance.

L'endroit d'ou vient le signal dans le ciel, mesuré en azimut (par rapport au Nord ou Sud selon la convention) et altitude au dessus de l'horizon détermine sa position.

Évidemment, une position par rapport à l'horizon terrestre local n'a pas grand intérêt. Les scientifiques font ensuite en changement d'origine pour convertir ces positions locales en position astronomique (ascension droite / déclinaison) dites équatoriales.

 

Ensuite, pour les robots planétaires. Ceux-ci communiquent uniquement avec les sondes en orbite autour de la planètes (MRO et Mars Odyssey pour Mars) qui relayent le signal vers la Terre (le signal downlink & uplink est transmis/reçu par les antennes du DSN)

 

Pour éviter les erreurs de traductions et les interprétations douteuses, j'ai mis les liens en anglais de la NASA. On doit pouvoir trouver leur équivalent dans la langue de Molière.