Alessandra Sublet ravie qu'Anne-Sophie Lapix prenne sa place
C'est officiel : Anne-Sophie Lapix, présentatrice de Dimanche+ depuis 2009, a choisi de quitter son poste pour migrer sur France Télévisions et prendre les commandes de C à Vous sur France 5, en remplacement d'Alessandra Sublet. La journaliste de 41 ans est réputée pour son sérieux et ses...
Aérofreinage
L'aérofreinage, ou freinage atmosphérique est une manœuvre de .
L'aérofreinage est une manœuvre délicate car elle peut conduire à la destruction du vaisseau spatial si la trajectoire n'est pas précise. Pour que le changement d'orbite soit significatif il est nécessaire d'effectuer de nombreux passages dans l'atmosphère : la phase d'aérofreinage dure généralement plusieurs mois. L'aérofreinage ne peut être effectué que sur une planète disposant d'une atmosphère. La première sonde spatiale à avoir utilisé cette technique est la sonde japonaise Hiten en 1991. Les quatre derniers orbiteurs lancés par la NASA vers Mars ont également utilisé l'aérofreinage.
Sommaire |
Principe
Une sonde spatiale lancée de la Terre vers une autre planète arrive avec une vitesse trop élevée pour pouvoir se mettre en orbite autour de celle-ci. Si la planète est relativement massive, comme Mars ou Vénus, et que la sonde spatiale doit se placer sur une orbite à faible altitude (ce qui est généralement souhaitable pour obtenir des informations de qualité avec les instruments scientifiques), la décélération nécessaire peut atteindre plusieurs km/s. Ce sont les moteurs de la sonde[1] qui sont chargés de freiner au moment optimal l'engin spatial. Selon l'équation de Tsiolkovski ce freinage nécessite d'emporter une quantité de carburant qui représente une grande partie de la masse de l'orbiteur (jusqu'à 50 % pour un orbiteur martien). Après un premier freinage assurant la mise en orbite, une à plusieurs manœuvres de freinage supplémentaires sont effectuées à des moments judicieusement choisis pour atteindre l'orbite visée. Si la planète visée dispose d'une atmosphère une partie de ce carburant peut être économisé. La sonde est insérée à l'aide de ses moteurs sur une orbite fortement elliptique qui ne consomme donc qu'une partie du carburant nécessaire pour atteindre l'orbite vise. Le périgée de cette orbite (le point le plus proche de la planète) est fixé de manière à ce que la sonde traverse les couches supérieures de l'atmosphère. À chaque fois que la sonde traverse l'atmosphère elle est freinée ce qui abaisse son apogée. En répétant jusqu'à des centaines de fois cette manœuvre, l'apogée peut être ramenée à faible distance de la planète. Cette phase de la mission peut être longue (plus de 6 mois typiquement pour un orbiteur martien) mais elle permet d'économiser une partie substantielle du carburant. Une fois que l'apogée a atteint la valeur visée, le périgée est relevé à l'aide des moteurs à sa valeur nominale.
Les contraintes
Le ralentissement dû aux forces de trainée transforme une partie de l'énergie cinétique de l'engin spatial en énergie thermique ce qui se traduit par un échauffement des parties exposées de la sonde spatiale qui doivent disposer d'une isolation thermique adaptée. Par ailleurs la pression exercée par la trainée nécessite que la résistance mécanique de la structure de la sonde spatiale puisse résister ; ce doit être la cas en particulier des panneaux solaires qui, du fait de leur surface, assurent l'essentiel du freinage tout en ayant traditionnellement pour des raisons de masse une structure très légère. Les panneaux solaires peuvent être volontairement prolongés par des volets pour accroitre la trainée et on peut jouer sur leur orientation pour moduler celle-ci.
Risques
Si la sonde plonge trop profondément dans l'atmosphère la sonde peut atteindre une température trop élevée ou subir une rupture mécanique du fait des forces de trainée. Dans le cas de Mars le choix de la bonne altitude est particulièrement difficile car la pression atmosphérique en altitude peut varier brutalement : l'altitude à laquelle la sonde traverse l'atmosphère, doit être adaptée à chaque passage en tenant compte des changements météorologiques observés et de la variation de vitesse obtenue au cours du passage précédent. Les spécialistes de mission, qui recalculent et transmettent les nouveaux paramètres orbitaux à chaque passage, sont soumis à une pression croissante au fur et à mesure que l'orbite s'abaisse et que les traversées de l'atmosphère se succèdent rapidement.
Sondes ayant utilisé le freinage atmosphérique
- Magellan (1989-1994), cartographie radar de Vénus, premier aérofreinage
- Mars Global Surveyor (1996-2006), cartographie de Mars
- Mars Climate Orbiter (1998-1999), aérofreinage entre le 23 septembre et le 25 novembre 1999[2]
- Mars Odyssey (2001- ), recherche d'eau sur Mars
- Mars Reconnaissance Orbiter (2005-), environ six mois d'aérofreinage entre mars et novembre 2006[3]
Notes et références
- L'aérocapture pourrait également être utilisée. Pour l'heure, aucune sonde ne se sert de cette technique de vol.
- (en) « Mars Climate Orbiter - Aerobraking », sur le site du Jet Propulsion Laboratory.
- (en) « Mars Reconnaissance Orbiter: Mission Timeline », sur le site du Jet Propulsion Laboratory.
Annexes
Articles connexes
Liens externes
- (fr) Le freinage atmosphérique - Philippe Labrot, nirgal.net
- (en) Happy Navigators Prepare to Say "Goodnight and Goodbye" to Odyssey's Successful Aerobraking - NASA, 1er novembre 2002
- (fr) Une simulation paramétrable de l'aérofreinage - Université de Nantes
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