Questions sur les orbites des satellites

[alienoscope]

Bonjour ! 

 

J'ai beaucoup de questions concernant les objets artificiels dans l'espace, par rapport aux orbites, et aussi par rapport à l'atmosphère résiduel freinant les objets. 

 

On sait que théoriquement, tous les objets en orbite autour de la Terre finiront par retomber au sol à cause des frottements avec l'atmosphère. Seulement j'aimerai savoir jusqu'à quel point. Bien sûr il n'y a aucune limite fixe entre l'atmosphère et l'espace, mais en pratique, est-ce que tous les objets finiront vraiment par retomber sur Terre ? En fait j'ai du mal à imaginer qu'un objet soit suffisamment quand il est par exemple à 36 000 km. Un satellite situé à cette altitude mettrait combien de temps avant d'effectuer une rentrée atmosphérique ? 

Ensuite, j'aimerai savoir si le fait que les objets soient freinés par l'atmosphère d'une planète est le seul facteur. La gravité de la planète n'entre-t-elle pas en compte ? Par exemple, cela se passerait exactement pareil sur Jupiter si un satellite se trouvait à la même distance que s'il était en orbite autour de la Terre ? La gravité de Jupiter aurait-elle une influence sur sa rentrée atmosphérique ? 

 

Enfin voilà des questions plutôt vagues, je vais probablement avoir du mal à me faire comprendre et peut-être que les questions seront totalement incohérentes, dites-moi si ce n'est pas assez clair : 

 

Je comprends l'histoire des points de Lagrange, en revanche j'ai un peu de mal avec la mise en pratique. Une vidéo expliquant cela disait qu'un objet ne se situant pas sur l'un de ses points serait automatiquement instable et finirait sa course soit en plongeant dans le Soleil, soit en étant éjecté du système. Je souhaite comprendre à quel point c'est inéluctable. Quelle est la trajectoire d'un objet n'étant pas sur un point de Lagrange pour que ça puisse l'éjecter ou le faire aller droit vers le Soleil ? Il perd la vitesse et plonge vers le centre du système ou alors quoi ?

Sans doute en rapport avec la question précédente, j'ai déjà entendu parler d'un premier étage d'une fusée qui quitterait de temps à autre l'attraction de la Terre et serait maintenant en orbite autour du Soleil. Comment cela est-il possible sans accélération ? Je croyais que tout objet en orbite autour d'un astre ne pouvait s'échapper qu'en accélérant non ? 

 

Concernant la vitesse de libération d'un objet, on sait que cette vitesse dépend de la gravité mais aussi de la distance à l'astre. Mais comment savoir quand est-ce que l'astre n'exerce plus d'attraction sur l'astre ? En fait je sais qu'un objet situé à une altitude relativement élevée n'aura pas besoin d'autant de vitesse pour s'échapper de l'attraction de l'astre que s'il était au sol. Mais alors je souhaite savoir si des objets peuvent s'échapper sans accélération supplémentaire à partir du moment où ils sont déjà suffisamment élevés pour ne presque plus être retenus. Un objet peut-il avoir une accélération peu importante et avoir une orbite croissante "en spirale" pour finalement réussir à s'échapper de l'attraction ? 

 

Merci d'avance pour vos réponses !  

[bb98]

Bonjour

 

A des altitudes de l'ordre de quelques centaines de km, il demeure assez de molécules pour freiner

un corps en orbite. Ce corps est donc ralenti et son orbite diminue. Quelques années suffiront pour

réduire sa vitesse à une valeur ne permettant plus de demeurer en orbite.

 

A 36 000 km, lieu des orbites géo synchrones, on peut considérer qu'à l'échelle de nos vies, la mise

en orbite est ..éternelle 🙂

 

Pour un ensemble aussi dense de question, il serait mieux, à mon avis, de trouver un cours d'astronautique

ou de lire, à petites doses, un site comme :

 

http://www.astrosurf.com/luxorion/menu-astronautique.htm

 

La gravité d'un astre centrale joue sur le vitesse à donner au satellite pour le mettre en orbite.

 

les "points de Lagrange" sont des points liés à un couple d'astres ( Terre Soleil, par exemple);

il y a des points "stables" ( similaires à des "creux" gravitationnels) et des points "instables"

(similaires à des "bosses" gravitationnelles)

 

Un corps en orbite autour d'un astre peut être "capturé" par un autre corps et se placer en orbite autour.

 

Bien sûr, attendre d'autres avis et...

Bonnes lectures 🙂

[Denis Udrea]

Bonjour,

BB88   a parfaitement répondu. Le format du forum est certainement trop étroit pour répondre correctement à tes nombreuses questions, d'autant que tu semble avoir déjà un assez bon niveau de connaissance.

En dehors du freinage atmosphérique il existe également un effet à prendre en compte : les effets de marée.

En effet seul le centre de gravité du satellite est en équilibre dynamique rotation/gravité. Les parties du satellite les plus éloignées du centre de la Terre tournent donc trop vite et c'est le contraire pour les parties les plus proches. Il y a donc de ce fait échange énergétique entre la Terre et le satellite.

C'est très faible en effet, mais cela peut avoir des effets cumulatifs importants à très long terme. Et cela ne va pas forcément dans le sens de la "descente" du satellite. Par exemple ce sont ce type d'effet qui provoquent l'éloignement progressif de la Lune.

 

Il y a 11 heures, bb98 a dit :

ire, à petites doses, un site comme :

 

http://www.astrosurf.com/luxorion/menu-astronautique.htm

 

 🙂

 

[alienoscope]

Merci pour vos réponses ! 

 

J'ai pu survoler un peu le site et ses pages et je doute pouvoir trouver les réponses à mes questions ici malheureusement. Mes questions ne sont pas des problèmes courants que l'on se pose, c'est tellement précis et cela implique beaucoup de situations détaillées et complexes à la fois. Je doute que des gens l'aient évoqué dans ce site. Je vais tout de même continuer mes recherches sur le site et ailleurs s'il le faut, mais j'espère qu'un spécialiste ici saura répondre à mes questions  

 

Merci encore ! 

[Denis Udrea]

Si tu aimes les simulations, je te conseille d'essayer le simulateur de vol spatial "orbiter"

Il est très fouillé et permet de tester et "visualiser"  des situations assez complexes et surtout très réalistes.

[alienoscope]

Merci, je vais essayer ça ! 

 

En tout cas si jamais certaines questions sont à la portée de certains, vous pourrez toujours me répondre après le test de cette simulation, cela confirmera ou infirmera mes conclusions  

 

Merci beaucoup à tous !

[Albuquerque]

L'ensemble de tes questions au premier message montre que tu ne disposes pas de connaissances générales cohérentes en rudiments de mécanique céleste. C'est ce qu'il faut acquérir d'abord, et le reste se mettra tout seul en ordre. En revanche vouloir des réponses sur des points précis n'est d'aucun profit. Bon, je sais que ce genre de réponse est exaspérante !

[Haerlen]

Le 03/05/2020 à 17:51, alienoscope a dit :

Ensuite, j'aimerai savoir si le fait que les objets soient freinés par l'atmosphère d'une planète est le seul facteur. La gravité de la planète n'entre-t-elle pas en compte ? Par exemple, cela se passerait exactement pareil sur Jupiter si un satellite se trouvait à la même distance que s'il était en orbite autour de la Terre ? La gravité de Jupiter aurait-elle une influence sur sa rentrée atmosphérique ? 

Alors voici en gros les paramètres qui jouent sur un satellite artificiel:

- la perturbation que la terre soit non-sphérique et la répartition interne de ses masses est non homogène. (c'est la principale perturbation) (ce n'est pas simplement un point qui attire un autre point comme avec newton).

- l'attraction de la Lune et du Soleil (troisième corps)

-Les effets de marée (modification du champ gravitationnel de la terre sous l'effet de la lune/ soleil.

-Les autres corps du système solaire: Vénus, jupiter, mars.

et enfin les effets relativistes.

Pour les forces dissipatives:

-le freinage atmosphérique

- la pression de radiation solaire

- la pression de radiation d'albédo.

Voilà, j'imagine qu'il y en a d'autres, négligeables, déjà que certains le sont quasiment.

 

Les points de lagranges sont les points d'équilibres du problème à trois corps. Quelques recherches sur ce sujet (le n body problem) pourrait te donner quelques pistes pour répondre à tes questions.

Mais de manière général, prends des cours de mécanique céleste (il y a en sur internet), des bouquins de références sur le sujet, ou recherche des thèses qui parlent du sujet, tu auras la majorité des réponses.. Si tu es passionné, le travail à accomplir te sera plus facile.

[Haerlen]

Pour une thèse, voici un exemple sur les satellites, le début est plutôt simple.

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01212844/

[alienoscope]

Le 08/05/2020 à 20:51, Albuquerque a dit :

L'ensemble de tes questions au premier message montre que tu ne disposes pas de connaissances générales cohérentes en rudiments de mécanique céleste. C'est ce qu'il faut acquérir d'abord, et le reste se mettra tout seul en ordre. En revanche vouloir des réponses sur des points précis n'est d'aucun profit. Bon, je sais que ce genre de réponse est exaspérante !

Je suis principalement d'accord avec toi. Malgré le fait que j'ai beaucoup appris grâce aux reportages et simulations (j'ai tout de même quelques bases de mécanique céleste), je n'ai pas comme tu l'as dis les fondements généraux qui me permettraient de comprendre tout dans son ensemble, voilà pourquoi je pose des questions très (trop ?) détaillées sur des situations bien trop précises. 

Et oui c'est le genre de questions exaspérantes car je suis certain que beaucoup connaissent les réponses à mes questions et que comme d'habitude on préfère me renvoyer un peu partout (là où je ne trouverait rien évidemment, c'est toujours comme ça 😄 ). Il est vrai qu'apprendre par soi-même et comprendre seul est satisfaisant, comme cela m'est arrivé avec des simulations. Seulement les simulations réalistes le sont soit trop (Orbiter), soit pas assez (KSP). Voilà pourquoi je me tourne vers des lieux où je pourrais peut-être trouver des pros capables de me renseigner. Cela m'aidera tout autant à comprendre et à accroître mes connaissances à ce sujet. En tout cas je te remercie pour ton intervention, je vais en tenir compte 😉

 

 

Merci beaucoup Haerlen pour ta réponse et pour le lien de la thèse, je vais explorer cela attentivement !

[Albuquerque]

J'ai dit que c'est ma réponse, qui peut passer pour exaspérante 😉

 

Voici sous forme d'un court dialogue ce que je veux dire : 

- Voulez-vous m'expliquer comment il faut lire et comprendre ce diagramme de distribution de moteur à 4 temps ? 

- Oui, mais connaissez-vous déjà le principe général du cycle à quatre temps et savez-vous ce que sont une soupape et un arbre à cames ? 

- Non...

- En ce cas je ne peux pas beaucoup pour vous ! 

Modifié 10 mai 2020 par Albuquerque

[Ygogo]

Une autre façon d'illustrer la notion d'obstacle épistémologique

 

[alienoscope]

il y a une heure, Albuquerque a dit :

J'ai dit que c'est ma réponse, qui peut passer pour exaspérante 😉

 

Oui c'est ce que j'avais compris, j'ai juste fais l'erreur d'avoir mis "questions" au lieu de "réponses" 🙃

 

Je comprends l'idée de vos réponses en tout cas ! 

 

Mais je pense quand même connaître pas mal de choses sur le sujet et mes questions sont vraiment précises, leurs réponses me permettraient de mieux comprendre certaines choses sûrement. Cela peut se régler aussi à l'inverse, vous apportez les réponses à mes questions et si je ne comprends pas quelque chose et bien j'irai chercher encore plus profondément. Je ne me reconnaît pas totalement dans les personnages qui sont mis en scènes dans vos messages, un peu mais pas entièrement. 

 

Si cela ne vous ennuie pas, je souhaiterai vraiment, si vous connaissez les réponses bien entendu, que vous m'aidiez au moins un peu, les questions sont relativement simples je trouve, et comme il s'agit de cas particuliers, je ne trouverai sans doute pas de réponses ailleurs, j'ai vraiment passé du temps à chercher, ce qui a d'un côté accroît mes connaissances sur le sujet.  Si vous le souhaitez aussi, vous pouvez même détailler un peu les concepts fondamentaux que je ne comprends sans doute pas afin que j'ai un cours complet mais résumé. 

 

J'ajoute un élément important que je n'ai pas mentionné : le but de ces questions est surtout de confirmer ce que je ne suis pas sûr de comprendre. J'ai une petite idée pour chacune d'entre elles, seulement n'ayant pas tous les outils je ne suis pas certain de mes conclusions. Voilà pourquoi j'aimerai que des gens confirment ce que je soupçonne être vrai, car avant de poser ces questions j'ai beaucoup cherché et testé sur les simulations. Je pense donc avoir des débuts de réponses qu'il faut confirmer. Et éventuellement apporter plus d'éléments que je n'avais pas pris en compte comme l'a fait Haerlen. 

 

En tout cas merci à vous  

[louisspaul]

Bonjour

Je crois que tu n'auras pas plus de réponses, car tu nous fais mal à la tête...😫

Cherche dans les livres et revues toi même...c'est bien plus enrichissant !!!

[alienoscope]

J'en ai lu des articles, des livres et aussi joué à des simulations... Mais rien à faire, mes réponses exactes n'y sont pas. Je souhaite confirmer mes "propres théories" par rapport à ce que j'ai expérimenté moi-même et pour cela j'ai besoin de pros qui puissent m'aider. Il est impossible de trouver ce genre de réponses sans demander, c'est beaucoup trop précis. Mais j'attendrais, il y a bien un passionné qui aime résoudre les problèmes qui passera par ici un jour

[solfra]

Hello, je sais pas vraiment quel bagage scientifique tu as mais pour répondre à tes question tu vas être obliger de résoudre des équations pas forcement très simple. Tes question sont pas facile à vulgariser.

Je te renvoie vers le site d'un de mes prof de fac https://ipag.osug.fr/~beusth/ . Regarde sur le cours L3 partie 1 à partir de la page 41 et sur le cours M2 à partir de la page 41 Pour ce qui concerne les point de Lagrange. Je te conseille de lire aussi les partie d'avant si tu n'as pas vraiment les base pour bien comprendre la mécanique associé.

[alienoscope]

Je vais jeter un oeil, merci !