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 Comment la sonde Msl a atteint les 92 000 km/h?

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abeille




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MessageSujet: Comment la sonde Msl a atteint les 92 000 km/h?   Ven 14 Déc 2012 - 7:49

Bonjour,

La fusée Atlas V a propulsé la sonde MSL vers Mars a la vitesse prodigieuse de 93 000 km/h.
Savez vous comment cette vitesse a été atteinte?

Avec une accélération faible mais pendant longtemps.
Ou avec une accélération puissante, mais pendant peu de temps.

Merci pour vos explications.

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nonozigo


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MessageSujet: Re: Comment la sonde Msl a atteint les 92 000 km/h?   Ven 14 Déc 2012 - 9:26

Réponse 2 blbl

Après la phase d'ascension de l'ATLAS 541, le deuxième étage Centaur du lanceur place MSL sur une orbite basse terrestre.

Après avoir accompli plusieurs orbites autour de la Terre, lorsque la position de l'ensemble permet d'obtenir des conditions optimales d'arrivée sur Mars, le deuxième étage Centaur est remis à feu et celui-ci injecte MSL sur un trajectoire interplanétaire vers Mars qui doit lui permettre d'atteindre Mars sur son inertie.
Après l'extinction de l'étage Centaur, celui-ci met en rotation lente (2 tours par minute) la sonde pour stabiliser sa trajectoire puis la séparation de la sonde et du lanceur est déclenchée.
La sonde se rapproche de Mars uniquement grâce à sa vitesse acquise.

lolnasa

Pour ce qui est de la sonde elle-même, son système de propulsion était constitué de 8 petits moteurs-fusées consommant de l'hydrazine hypergolique stockés dans deux réservoirs en titane, principalement pour des corrections de trajectoire (7 ou 8 en tout, je sais plus) et non une accélération. Very Happy
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Argyre


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MessageSujet: Re: Comment la sonde Msl a atteint les 92 000 km/h?   Ven 14 Déc 2012 - 12:31

abeille a écrit:
Bonjour,

La fusée Atlas V a propulsé la sonde MSL vers Mars a la vitesse prodigieuse de 93 000 km/h.
Savez vous comment cette vitesse a été atteinte?

Avec une accélération faible mais pendant longtemps.
Ou avec une accélération puissante, mais pendant peu de temps.

Merci pour vos explications.

Il me semble qu'il y a un malentendu sur la vitesse. En général, le lanceur fournit une accélération qui conduit à une vitesse de l'ordre de 15 km/s par rapport à la Terre, ce qui est suffisant pour atteindre Mars.
Ce qu'il faut bien comprendre, c'est d'abord que les moteurs sont coupés alors que la sonde est encore loin d'être sortie du champ gravitationnel terrestre. Et donc, la vitesse diminue au fur et à mesure que la sonde monte en altitude. Vers 1 million de km, la vitesse doit être de l'ordre de 5 km/s toujours par rapport à la Terre.
D'ailleurs, petit calcul très rapide, si une sonde met 8 mois pour franchir 65 millions de km (c'est la distance interorbite), elle a une vitesse moyenne radiale de seulement 3 km/s, avec un pic probablement vers le milieu et une décroissance vers 0 à la hauteur de Mars.
Evidemment, il y a aussi la vitesse fournie par la Terre, de l'ordre de 30 km/s par rapport au soleil, mais cette vitesse est tangentielle à l'orbite et surtout elle s'exprime dans le repère solaire et ne peut certainement pas être associée à la performance du lanceur. Nous-mêmes, en ce moment, avons une vitesse de 30 km/s ....
Bref, d'un point de vue performance du lanceur, ce qui compte, c'est la vitesse acquise lorsque les moteurs sont coupés, les autres vitesses dépendent du référentiel, de la mission et du moment où on évalue la vitesse ... alors que les moteurs ont été coupés depuis des mois !

A+,
Argyre
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cosmiste


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MessageSujet: Re: Comment la sonde Msl a atteint les 92 000 km/h?   Ven 14 Déc 2012 - 18:27

Quelques chiffres en plus pour illustrer l'explication d'Argyre :) : Différentes vitesses relatives de MSL à certaines dates de son voyage.

http://www.spaceflight101.com/msl-mission-updates.html
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Lunokhod 2


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MessageSujet: Re: Comment la sonde Msl a atteint les 92 000 km/h?   Ven 14 Déc 2012 - 22:17

abeille a écrit:
Bonjour,

La fusée Atlas V a propulsé la sonde MSL vers Mars a la vitesse prodigieuse de 93 000 km/h.
Savez vous comment cette vitesse a été atteinte?

Avec une accélération faible mais pendant longtemps.
Ou avec une accélération puissante, mais pendant peu de temps.

Merci pour vos explications.


Tout d'abord il me semble me rappeler que MSL a été lancé directement vers Mars sans mise en orbite autour de la Terre contrairement à Phobos Grunt. Ceci en raison de la latitude peu élevée du Cape Canaveral et le fait que la sonde était quasiment déjà dans le plan orbital de Mars.

Ensuite quand on regarde la vitesse d'environ 15 km/s transmise par le dernier étage centaur, étage cryotechnique qui pousse très longtemps avec la meilleure impulsion spécifique, cela nous donne une vitesse d'environ 60 000 km/h. C'est déjà pas mal mais encore loin des 93 000 km/h. En fait en lançant vers Mars on a simplement augmenter la vitesse de satellisation autour du Soleil pour passer de l'orbite de la Terre à l'orbite de Mars. Or la Terre tourne autour du soleil avec une vitesse d'environ 30 000 km/h que l'on ajoute à la vitesse transmisse par la fusée (donc en fait plus proche de 63 000 km/h) et on arrive bien à 93 000 km/h.

En conclusion le lanceur fait 2/3 du travail et l'effet de fronde de la Terre 1/3.
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Argyre


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MessageSujet: Re: Comment la sonde Msl a atteint les 92 000 km/h?   Ven 14 Déc 2012 - 23:06

Lunokhod 2 a écrit:
Or la Terre tourne autour du soleil avec une vitesse d'environ 30 000 km/h


Petite erreur, la vitesse de la Terre est 30 km/s, soit 108000 km/h !!

Lunokhod 2 a écrit:
... que l'on ajoute à la vitesse transmisse par la fusée (donc en fait plus proche de 63 000 km/h) et on arrive bien à 93 000 km/h.

En fait, la vitesse de MSL à la sortie de l'attraction terrestre doit plutôt être de l'ordre de 35 km/s par rapport au soleil, soit 126000 km/h. Mais il s'agit du périhélie, l'endroit où la vitesse est maximale. En se rapprochant de Mars, la sonde perd régulièrement de la vitesse, ce qui explique qu'on puisse arriver à 93000 km/h.

La Terre fournit donc plutôt 85% de la vitesse de la sonde ...

A+, Argyre
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St Just


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MessageSujet: Re: Comment la sonde Msl a atteint les 92 000 km/h?   Sam 15 Déc 2012 - 17:00

Bon, alors avec 30km/s il faut 10 000 ans pour parcourir 1 année lumière.

Donc pour Proxima Centauri à 4.242 année lumière....

Environ 42 420 année!

Avec 35 km/s....heu....c'est pas bon non plus plus...scratch
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Argonaute




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MessageSujet: Re: Comment la sonde Msl a atteint les 92 000 km/h?   Jeu 17 Jan 2013 - 7:09

Houla, si on se met a utiliser les vitesses absolues on s'en sort pas ... Parce que dans ce cas la, il faut aussi noter la vitesse du soleil (près de 100 km/s) dans sa course sur son orbite galactique, la vitesse de la galaxie (près de 800 km/s !) en direction de celle d'Andromède (M31)

Ect, ect ect ...

La seule vitesse valable dans ce genre de cas, est d'éviter de parler de vitesse absolue, mais de vitesse relative ... Celle qu'on a donné a un objet par notre propre moyen indépendamment des + grandes structures de l'univers dont nous dépendons en vitesse absolue

Ceci dit d'un point de vu technique, la NASA se sert de la vitesse absolue par rapport au soleil par ce que Mars a une vitesse orbitale par rapport a celle de la Terre d'ou a été envoyé l'engin de 4/5 km/s inférieure en moyenne, et que c'est donc nécessaire pour pas se planter en termes de fenêtre de tir

Mais en termes technologique pur de science appliquée : seule la vitesse relative de la sonde est valable pour en noter quoique se soit propre a elle, au cas ou elle aurait battu un "record de vitesse" par exemple (ce qui n'est pas le cas, il me semble, on a d'autres engins + rapides que cette sonde qui portait MSL, une sonde en route d'ailleurs actuellement comme New Horizon va beaucoup + vite par exemple)

Du coup, non MSL n'a pas atteint la vitesse de 93 000 km/h, mais celle de 54 000 et des poussières ... Parce que sinon il faudrait y ajouter sans fin TOUTES LES VITESSES ABSOLUES par rapport a ceci, cela dans l'univers connu ... Et celui inconnu ? Ce qui n'a pas de sens

Et doublement pas de sens, parce qu'en absolue : on a peut être simplement ralenti l'engin et non accéléré ... Si la direction par exemple est opposée a celle de la direction de la galaxie : on l'a ralenti dans l'absolu et pas "propulsé" : D'ou pourquoi ça ne compte pas
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Argyre


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MessageSujet: Re: Comment la sonde Msl a atteint les 92 000 km/h?   Jeu 17 Jan 2013 - 11:04

Argonaute a écrit:
Houla, si on se met a utiliser les vitesses absolues on s'en sort pas ...
A priori, la "vitesse absolue" est un concept qui n'existe pas, c'est un des principes de la relativité. Toute vitesse est relative à un référentiel. Sur l'essentiel de ton propos, on est bien d'accord, mais je pense que le terme "absolu" doit être remplacé partout dans ton texte par "relatif".
La vitesse des sondes est classiquement exprimée dans un repère copernicien pour des raisons astronautiques et, oui, du point de vue performance technologique, c'est la vitesse relative à un référentiel terrestre qui doit plutôt être prise en compte. Mais là où j'apporte un bémol ou une précision, c'est que tous les référentiels terrestres ne sont pas appropriés. Quand on définit une observation dans un référentiel, on choisit le centre et les axes du référentiel mais aussi la date. Or, la vitesse par rapport à la Terre évolue beaucoup avec les configurations planétaires. Pour effectuer des comparaisons en terme de performance, seule la vitesse à la sortie de l'attraction terrestre paraît pertinente, ce qui oblige donc à fixer également la date d'observation dans le référentiel. Malgré tout, un engin peut encore accélérer après avoir quitté la Terre. Comment procéder dans ce cas à des comparaisons ?
En astronautique, le critère souvent exploité est le Delta V. Il y a un Delta V pour sortir de l'attraction terrestre et un autre pour rejoindre Mars ou Vénus par exemple. En somme, il s'agit en première approximation d'un gain potentiel de vitesse relativement à la position précédente. Ce critère
est intéressant car il est vraiment intrinsèque à la performance technologique. Toutefois, il n'y a pas de secret, la performance dépend essentiellement de la quantité de carburant embarquée et de la sobriété du moteur, la fameuse impulsion spécifique.
Dire qu'un engin a atteint une vitesse fabuleuse revient souvent à dire qu'il a emporté beaucoup d'ergols ... ce qui relativise la performance technologique ....
De façon anecdotique, dans Star Wars, Ian Solo se vante d'avoir un vaisseau très rapide, dépassant en vitesse pure ceux de l'Empire. Il n'y a vraiment pas de quoi se vanter, car cela signifie qu'il a simplement un réservoir d'ergols plus gros que les autres .... ce qui est en contradiction avec la taille de son vaisseau. Et si on parle de capacité d'accélération, les limites sont essentiellement physiologiques ...

A+,
Argyre
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