Aérocapture ?

J'ai vu sur le fil dédié au rapport Augustine (içi) que l'on avait parlé d'aérocapture.

Quelqu'un pourrais-t-il m'expliquer de quoi il s'agit ? Si vous aviez éventuellement des schéma ou des images pour que je comprenne mieux, ça serais sympa. Merci. :)

PS : J'ai pris soins d'ouvrir un nouveau sujet parce qu'il parait que c'est un procédé assez compliqué a expliquer... ;)

bonne question je ne connaissais pas non plus la technique mais google est ton ami
http://fr.wikipedia.org/wiki/A%C3%A9rocapture

ensuite je pense qu'on devrais approfondir un peu (surtout au niveau des limites techniques de cette méthode)

Il y a eu il y a quelques années un projet CNES -NASA de retour d'échantillons martiens. Le CNES était responsable de la sonde retour qui devait être aérocapturée par Mars. Finalement le projet a capoté et les mauvaises langues ont dit que l'aérocapture réalisée par des frenchies (une première) n'était pas du goût des américains. Bref l'aérocapture consiste à froller l'atmosphère d'une planète pour ralentir la sonde et lui permettre ainsi se se mettre en orbite sans avoir besoin d'allumer une grosse rétro-fusée. Il va sans dire que la technique est risquée et qu'il vaut mieux bien viser si on ne veut pas que ça chauffe trop. A ma connaissance cela n'a encore jamais été fait.

En fait, le principe est assez compliqué pour plusieurs raisons:

_ si on vise trop haut, on ne perd pas assez d'énergie, et la sonde n'est pas capturée (vous n'avez pas droit à un second essai, la sonde est perdue :down: 8-) ...)
_ si on vise trop bas, on grille dans les couches denses de l'atmosphère :hot: (cf la sonde Mars climate orbiter, qui s'était emmêlé les pinceaux dans les unités pour calculer la manoeuvre de capture)
_ si on passe trop de temps dans l'atmosphère, on perd trop d'énergie et on va se crasher sur la planète :down:
_ le plus drôle sur mars, c'est qu'en fonction de la météo, la densité de la haute atmosphère peut varier de façon très importante :evil: , ce qui rend par exemple la manoeuvre impossible pour une sonde qui serait entièrement préprogrammée au départ de la Terre, puisqu'on ne peut pas savoir à l'avance à quelle altitude il va falloir frôler la planète.

En pratique il faut donc une sonde avec une protection thermique suffisante, et avec une finesse non nulle (= capable de créer de la portance sous certaines incidences), pour piloter sa traînée en ajustant son altitude de façon autonome.

De façon générale, plus la sonde est petite ou de faible densité, plus la trainée sera importante par rapport à la masse, moins on aura besoin de descendre dans les couches denses et moins on aura de contraintes mécaniques et thermiques...

pour ce genre de maneuvres on descend vers quel altitude ? on reste relativement haut ou on descend a mois de 100km ?

Meewan a écrit:pour ce genre de maneuvres on descend vers quel altitude ? on reste relativement haut ou on descend a mois de 100km ?

Je ne sais pas quelle est l'amplitude possible, mais je peux te donner deux références:

Mars Climate Orbiter devait rester à une altitude supérieure à 85 km pour les contraintes thermiques, alors qu'une fausse mannoeuvre l'a amenée à 57 km.

La sonde Mars Global Surveyor, qui faisait de l'aérofreinage (pour perdre de l'énergie après satellisation, donc on n'est pas obligé de descendre aussi bas que pour l'aerocapture, puisqu'on dispose de plusieurs passages pour freiner), a commencé à freiner vers 135 km. Elle devait descendre à 110 km, mais a finalement été obligée de rester à 120 km car un des deux générateurs solaires donnait des signes de faiblesse...

Evidement, tout ceci doit être ajusté en fonction des caractéristiques de la sonde et de la météo du moment, mais comme la densité atmosphérique doit décroitre en gros de façon exponentielle avec l'altitude, j'imagine que l'intervalle doit être assez restreint et se situer aux alentours de 80/100 km.

Meewan a écrit:bonne question je ne connaissais pas non plus la technique mais google est ton ami
http://fr.wikipedia.org/wiki/A%C3%A9rocapture

ensuite je pense qu'on devrais approfondir un peu (surtout au niveau des limites techniques de cette méthode)

J'ai un peu amélioré l'article dans Wikipédia qui n'était pas très lisible (en partie ma prose pourtant :oops: ) mais n'hésitez pas à le compléter (clic sur l'onglet modifier).

Mouais, je ne trouve pas que Wikipedia soit l'outil idéal pour traiter d'un thème technique. Un sujet historique ou géographique, oui à la rigueur, mais dès qu'on rentre dans un sujet technique je trouve que le principe du "Wiki" est moins adapté.
Ce n'est pas pour rien que sur le spatial, toutes nos sources qui trainent sur le forum ne sont jamais Wikipedia !

Je ne vais pas perdre mon temps à engloutir des heures pour modifier des articles Wiki, mais plutôt chercher des liens qui en parlent beaucoup mieux ;)

Space Opera a écrit:Mouais, je ne trouve pas que Wikipedia soit l'outil idéal pour traiter d'un thème technique. Un sujet historique ou géographique, oui à la rigueur, mais dès qu'on rentre dans un sujet technique je trouve que le principe du "Wiki" est moins adapté.
Ce n'est pas pour rien que sur le spatial, toutes nos sources qui trainent sur le forum ne sont jamais Wikipedia !

Je ne vais pas perdre mon temps à engloutir des heures pour modifier des articles Wiki, mais plutôt chercher des liens qui en parlent beaucoup mieux ;)

Tu veux dire qu'un site ne peut pas s'adresser à la fois à un large public et à des gens plus avertis. C'est effectivement un problème qui commence à apparaitre dans certains domaines pointus (mais une solution sera trouvée) où les contributeurs ont du mal à concilier l'exposé des connaissances et pédagogie. Mais dans le domaine astronautique, le problème se pose, me semble t'il, plus rarement (il commence à y avoir quelques exceptions comme ce type d'article : Point de Lagrange).

Space Opera a écrit:Je ne vais pas perdre mon temps à engloutir des heures pour modifier des articles Wiki, mais plutôt chercher des liens qui en parlent beaucoup mieux ;)

C'est pas très altruiste cette attitue :blbl:
Tu apporterais beaucoup à wikipédia avec ton savoir et puisque c'est un site ultra populaire, c'est un endroit très efficace pour diffuser des connaissances et éduquer le grand plublic aux thèmes qui nous passionnent.

les FIL sur le FCS, où l'on évoque la problématique d'aérocapture

Commission Norman Augustine : revue du programme spatial US - Page 34‎
Mars Direct, points forts et faiblesses. Alternatives - Page 4‎
Les différents scénarios pour aller sur Mars - Page 3‎

selon l'ONERA

Les chercheurs ont essayé en souffleries hypersoniques d’équiper un bouclier thermique* afin de réaliser une aérocapture martienne.

Le principe de la mise en orbite par aérocapture repose sur un freinage aérodynamique fort en un seul passage dans les couches denses de l'atmosphère. Cette technique diffère de l'aérofreinage en haute altitude qui requiert l'utilisation de propulseurs à propergols et de nombreux passages pour obtenir l'orbite désirée. L'aérocapture permet de réduire la masse des satellites par l'absence de combustible et donc le coût des lancements.

Les essais ont montré que la forme du bouclier thermique, n'offrait pas une protection suffisante aux instrumentions sans aménagements supplémentaires. Ces tests permettront aux responsables de la mission d'effectuer le meilleur choix technologique.


http://www.onera.fr/images-science/souffleries/aerocapture-satellite-martien.php

un historique d'aérocapture sur le site ESa

Les missions Arrow




Vue d'artiste de l'ARD.


Les missions Arrow sont des démonstrateurs technologiques destinés à réduire les risques inhérents aux missions principales Flagship. En pratique, il s’agit de missions plus souples, moins coûteuses et techniquement moins complexes. Elles nécessitent également des délais de développement plus courts.
Les deux premières missions retenues pour étude dans le cadre du programme Aurora de l'Agence spatiale européenne concernent un véhicule/capsule de rentrée atmosphérique et un démonstrateur pour la technologie d’aérocapture en orbite martienne.
Véhicule/capsule de rentrée atmosphérique

C'est la première étape dans la mise au point de la mission de retour d'échantillons martiens qui constitue l'une des premières missions Flagship à l'étude dans le cadre du programme Aurora. Un petit véhicule spatial sera placé sur une orbite très elliptique autour de la Terre puis propulsé vers celle-ci afin de reproduire des conditions similaires à celles rencontrées par une capsule interplanétaire de retour sur Terre.


Démonstrateur d'aérocapture en orbite martienne

Cette mission Arrow a pour but de valider la technologie qui permet de ralentir un vaisseau spatial afin qu'il puisse se placer en orbite autour de Mars en utilisant le freinage aérodynamique produit en abordant les couches supérieures de l'atmosphère d'une planète. L'utilisation de cette technologie permet de réduire significativement la quantité d’ergols nécessaire pour une mission martienne. Une fois validée, cette technique pourra être appliquée aux futures missions Flagship puis, à terme, à un vol habité.


qu'en est-il à ce jour de ce type d'études?

Pour ceux qui se débrouillent avec la langue de Shakespeare il y a dans ce papier consacré à la problématique de l'atterrissage sur Mars, une étude théorique sur l'aérocapture pages 11-14 Braun_Paper_on_Mars_EDL.