La voile solaire IKAROS

Voici l'historique d'Ikaros sur sa trajectoire :

dans le numéro d'octobre de l'Astronomie (http://www.saf-lastronomie.com/revue/index.html) un article très interessant sur un radioamateur qui est arrivé à reçevoir le signal de Ikaros en Mai et Juin dernier

[suppression suite trop de post émis jugés sans valeur ajoutée

oops... je ne l'avais pas vu... :oops:

Représentation d'Ikaros. Photo prise le 1er octobre lors du 61ème Congrès International d'Astronautique.



Source http://en.wikipedia.org/wiki/File:IKAROS_IAC_2010.jpg

IKAROS continue à se rapprocher à la fois du Soleil, de Vénus …et de la Terre !

http://www.isas.jaxa.jp/home/IKAROS-blog/index.php?itemid=750
10/11 IKAROS
Soleil Distance: 0.86AU
Terre Distance: 29.253.640 km, Ascension Droite =- 128,1 °, déclinaison =- 25,8 °
Venus Distance: 0.14AU
Attitude: vitesse de rotation = angle 1.3rpm soleil, = 8.8deg

Le 10/12 IKAROS
Soleil Distance: 0.85AU
Terre Distance: 29.164.095 km, AD =- 128,6 °, déclinaison =- 25,5 °
Venus Distance: 0.13AU
Attitude: vitesse de rotation = angle 1.9rpm soleil, = 7.6deg

PS : Pour la petite histoire gastronomique sachez que les criquets Sawada sont à consommer bouillis…D’accord c’est un peu HS , mais de la gastronomie à l’astronomie, puis l’astronautique…bon vite je sors !

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tatiana13 a écrit:une question, peut-être "idiote" que je me posai, Ikaros pourrait-il subir des phénomènes de spécularité?

Lambda0 s’était déjà posé une telle question.
Voir son post et nos rélexions spéculatives qui suivirent :
https://astronautique.actifforum.com/autres-f21/la-voile-solaire-ikaros-t10163-465.htm#217673

J’ajoute le bulletin d’aujourd’hui au précèdent (pour les comparaisons) :

Giwa a écrit:IKAROS continue à se rapprocher à la fois du Soleil, de Vénus …et de la Terre !

http://www.isas.jaxa.jp/home/IKAROS-blog/index.php?itemid=750
10/11 IKAROS
Soleil Distance: 0.86AU
Terre Distance: 29.253.640 km, Ascension Droite =- 128,1 °, déclinaison =- 25,8 °
Venus Distance: 0.14AU
Attitude: vitesse de rotation = angle 1.3rpm soleil, = 8.8deg

Le 10/12 IKAROS
Soleil Distance: 0.85AU
Terre Distance: 29.164.095 km, AD =- 128,6 °, déclinaison =- 25,5 °
Venus Distance: 0.13AU
Attitude: vitesse de rotation = angle 1.9rpm soleil, = 7.6deg

PS : Pour la petite histoire gastronomique sachez que les criquets Sawada sont à consommer bouillis…D’accord c’est un peu HS , mais de la gastronomie à l’astronomie, puis l’astronautique…bon vite je sors !

Le 10/13 IKAROS
Solar Distance: 0.85AU
Terre Distance: 29.084.701 km, RA =- 129,2 °, déclinaison =- 25,2 °
Venus Distance: 0.13AU
Attitude: vitesse de rotation = angle 1.9rpm soleil, = 6.7deg

Comme vous devez le savoir au japon (c.a.d en Asie) les vacances scolaires d’automne débutent cette année le Vendredi 15 octobre (bien sûr la date peut changer selon les années) donc IKAROS fonctionnera cette semaine selon un programme préétabli.
Et je profite de ce creux pour poser ma question sur cet angle du soleil:
- Je suppose que cet angle va encore baisser pour devenir 0 deg (c'est théorique) est-ce équivalent à un angle de 90 deg. A vos calculettes!

:lolnasa:

Firnas2 a écrit:
Comme vous devez le savoir au japon (c.a.d en Asie) les vacances scolaires d’automne débutent cette année le Vendredi 15 octobre (bien sûr la date peut changer selon les années) donc IKAROS fonctionnera cette semaine selon un programme préétabli.
Et je profite de ce creux pour poser ma question sur cet angle du soleil:
- Je suppose que cet angle va encore baisser pour devenir 0 deg (c'est théorique) est-ce équivalent à un angle de 90 deg. A vos calculettes!
:lolnasa:

Voir ces schémas:







Cette angle « soleil » dans ces rapports doit représenter ce "sun angle" entre la normale au plan de la voile solaire et les rayons de lumière du Soleil et non l’angle â = Ikaros, Soleil, Terre.
Cet angle â va s’annuler quand le Soleil, Ikaros et la Terre seront alignés, mais il ne me semble pas que c’est cet angle qui soit donné, mais ce" sun angle ".
Par contre pourquoi cet angle se réduit ?
Si c’est volontaire c’est que pour suivre la trajectoire qui permet d’atteindre Vénus il faut réduire actuellement la chute vers le Soleil.

Giwa a écrit:
Si c’est volontaire c’est que pour suivre la trajectoire qui permet d’atteindre Vénus il faut réduire actuellement la chute vers le Soleil.

Merci, mon professeur. Mais ils me semble que les angles 0 deg et 90 deg donnent la même accélération nulle, non? et puis l'avantage du 90 deg, c'est que IKAROS ne va pas chauffer :???:

Firnas2 a écrit:

Giwa a écrit:
Si c’est volontaire c’est que pour suivre la trajectoire qui permet d’atteindre Vénus il faut réduire actuellement la chute vers le Soleil.

Merci, mon professeur. Mais ils me semble que les angles 0 deg et 90 deg donnent la même accélération nulle, non? et puis l'avantage du 90 deg, c'est que IKAROS ne va pas chauffer :???:

Effectivement ! Ce serait d'ailleurs peut-être une méthode pour naviguer du côté de Mercure à la voile solaire: sous un angle très important la surface exposée égale à S cos θ se réduit (cos90° =0), mais par contre la chaleur évacuée par infrarouge reste proportionnelle à 2S. Bien sûr on réduit aussi ainsi l'accélération photonique, mais on peut toujours compenser par une durée plus grande ...car la source d'énergie et de quantité de mouvement - le Soleil- est gratuite! ;)

Giwa a écrit:Pour mettre en orbite autour d’un astre de masse importante une sonde spatiale il faut une décélération importante à proximité pour modifier sa trajectoire en un cours laps de temps et permettre une satellisation que la propulsion solaire – et même la propulsion ionique actuelle ne permettent pas et pour ces engins, il n’y a que deux choix :
- soit affiner la trajectoire bien à l’avance pour une rentrée atmosphérique – si cette atmosphère existe ce que fit Hayabusa lors de son retour sur la Terre
- soit frôler l’astre pour modifier sa trajectoire en utilisant l’assistance gravitationnelle

J'ai de sérieux doutes sur ton affirmation :scratch: :scratch: : si la propulsion solaire (ou ionique) permet de passer de l'orbite terrestre à une orbite interplanétaire, je ne vois pas pourquoi elle ne permettrait pas le mouvement inverse de satellisation. Certes les premières orbites seront sans doute éloignées de la planète, si la vitesse reste proche de la vitesse de libération, mais une fois capturée, la sonde a tout son temps pour se rapprocher.
Je suis d'accord que l'on ne peut pas passer de n'importe quelle trajectoire interplanétaire passant à proximité d'une planète à une satellisation, si l'ampleur du delta V nécessaire pour atteindre la vitesse de libération/capture est trop importante. :arrow: En revanche, je ne vois pas ou intervient la masse de la planète. Je pense qu'une voile solaire pourrait en théorie se satelliser autour de Jupiter (même si cela risque de prendre du temps car le rayonnement est faible à cette distance)

Accessoirement je ne pense pas qu'on puisse se satelliser autour d'une planête simplement en jouant sur l'assistance gravitationnelle de cette même planête. C'est peut être envisageable en frôlant un gros satellite naturel de cette planête.

En effet, on arrive bien à se satelliser avec une faible poussée (Smart-1, Dawn, etc.).
Pour un voilier photonique, c'est peut-être un peu délicat, mais a priori pas impossible.

A+

EDIT:
Sur l'assistance gravitationnelle avec un seul corps: il parait en effet impossible de se satelliser ainsi.
Cependant, dans certaines conditions particulières, pour un objet très dissymétrique, il peut théoriquement y avoir un échange suffisant, par l'intermédiaire du champ de la planète, entre l'énergie cinétique de translation et l'énergie stockée dans les degrés de liberté de rotation pour permettre une satellisation, même si le champ de la planète est parfaitement sphérique. L'objet ralentit mais en accélérant sa rotation. Il est possible que Phobos ait été capturé par Mars de cette façon. Mais je ne sais pas si ça peut marcher pour une sonde classique, et encore moins pour un voilier, ça me parait assez douteux dans ce cas.

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Laurent J a écrit:

Giwa a écrit:Pour mettre en orbite autour d’un astre de masse importante une sonde spatiale il faut une décélération importante à proximité pour modifier sa trajectoire en un cours laps de temps et permettre une satellisation que la propulsion solaire – et même la propulsion ionique actuelle ne permettent pas et pour ces engins, il n’y a que deux choix :
- soit affiner la trajectoire bien à l’avance pour une rentrée atmosphérique – si cette atmosphère existe ce que fit Hayabusa lors de son retour sur la Terre
- soit frôler l’astre pour modifier sa trajectoire en utilisant l’assistance gravitationnelle

J'ai de sérieux doutes sur ton affirmation :scratch: :scratch: : si la propulsion solaire (ou ionique) permet de passer de l'orbite terrestre à une orbite interplanétaire, je ne vois pas pourquoi elle ne permettrait pas le mouvement inverse de satellisation. Certes les premières orbites seront sans doute éloignées de la planète, si la vitesse reste proche de la vitesse de libération, mais une fois capturée, la sonde a tout son temps pour se rapprocher.
Je suis d'accord que l'on ne peut pas passer de n'importe quelle trajectoire interplanétaire passant à proximité d'une planète à une satellisation, si l'ampleur du delta V nécessaire pour atteindre la vitesse de libération/capture est trop importante. :arrow: En revanche, je ne vois pas ou intervient la masse de la planète. Je pense qu'une voile solaire pourrait en théorie se satelliser autour de Jupiter (même si cela risque de prendre du temps car le rayonnement est faible à cette distance)

Accessoirement je ne pense pas qu'on puisse se satelliser autour d'une planête simplement en jouant sur l'assistance gravitationnelle de cette même planête. C'est peut être envisageable en frôlant un gros satellite naturel de cette planête.

Sur le dernier point concernant l’assistance gravitationnelle, je suis d’accord avec toi que cela ne permet pas une mise en orbite et ce n’est pas ce que je voulais dire : mais que l’on avait le choix de passer à côté d’un astre en propulsion ionique ou solaire pour utiliser l’assistance gravitationnelle afin de modifier grandement la trajectoire vers un nouvel objectif, mais non pour se satelliser. Cette incompréhension provient sans doute de la disposition de mon texte où je n’ai pas séparé clairement ce dernier choix de l’option satellisation.
Concernant l’option satellisation, effectivement en théorie, il est possible de se satelliser autour d’un astre même avec une décélération très faible si on aborde cet astre à la limite de sa vitesse de libération, mais cela n’est pratiquement jamais le cas car pour atteindre cet astre la trajectoire interplanétaire à emprunter doit répondre aussi à des impératifs de temps.
Pour Ikaros qui est seulement un démonstrateur ce n’est pas la propulsion photonique qui a lui a permis de se mettre sur une trajectoire interplanétaire en direction de Vénus qui a été acquise dès le lancement en compagnie de l’autre sonde japonaise Akatsuki - qui d’ailleurs utilisera un propulseur chimique pour se mettre en orbite.
C’est vrai qu’en théorie – même si à son premier passage près de Vénus Ikaros l’abordera trop rapidement pour que la propulsion photonique est le temps de lui procurer le ΔV nécessaire, on pourrait envisager après plusieurs révolutions autour du Soleil pouvoir l’aborder plus lentement pour se satelliser. De même il aurait été possible de faire partir Ikaros à partir d’une orbite autour de la Terre – mais quant même suffisamment haute car sinon la poussée photonique serait insuffisante pour compenser la trainée atmosphérique – mais ce n’était pas le but recherché car Ikaros me semble avoir pour but principal de tester la voile solaire en deçà de l’orbite terrestre sous plus forte irradiation. Au contraire son successeur testera cette navigation au-delà de l’orbite terrestre.

J’ai finalement réussit à pousser ce fil, sur le débat théorique que Giwa n’aime pas trop :cheers:

Giwa a écrit:
Effectivement ! Ce serait d'ailleurs peut-être une méthode pour naviguer du côté de Mercure à la voile solaire

Tu penses que l’ESA enverra un jour une voile solaire sur Mercure comme c’est dit dans ce TIPE de VANESSA VALLET:


Ps:Pour mon message 1800, je suis désolé Giwa, il sera réservé au Salon. C’est pas grave je pense.

Merci Firnas 2 pour ces petits clips qui nous font rêver sur le futur des voiliers solaires, alliance de technologie …et de poésie.
En ce qui concerne un voilier solaire vers Mercure…pourquoi pas !
Rien ne s’y oppose en …théorie ;)

Rien n'a été dit clairement sur ce que deviendra Ikaros après son passage à proximité de Vénus . En tout cas il serait intéressant de tester le comportement d'un voilier solaire jusqu'au parage de Mercure afin de défricher l'accès aux planètes intérieures par ce mode de propulsion et donc - comme dit précédemment - il faudra alors se prémunir de la surchauffe de la voile qui pourrait la détériorer en plaçant par exemple la voile sous un angle d'incidence important.
Bien sûr on réduit ainsi la poussée photonique et il faudra compenser par une durée plus grande pour obtenir le même ΔV .
Sur le schéma ci-dessous où le voilier suit une trajectoire circulaire on a considéré une réflexion sans aucune diffusion sur la voile. Avec ces simplifications on constate que la force de freinage est proportionnelle au sinus du double de l’angle d’incidence et passe par un maximum pour 45°. On déduit que cette force est aussi égale pour des angles d’incidence complémentaires : par exemple pour 20° ou 70°.
Donc à proximité du Soleil , il y aura intérêt si 20° ou 70° donnent la force nécessaire à choisir 70°
Attention ce ne sont que des approximations car les phénomènes de diffusion sont inévitables et il est rare de se trouver sur une trajectoire parfaitement circulaire.

En combinant la propulsion photonique (comme il a été dit le soleil est toujours là et son énergie gratuite et inépuisable) et des changements importants de direction en utilisant l'assistance gravitationnelle (Mercure, Venus, la Terre) on pourrait envisager un voyage "sans fin" d'un voilier solaire dans la zone comprise entre l'orbite de la Terre et celle de Mercure.
Et si on vise bien ... on devrait pouvoir visiter des astéroïdes ou des comètes qui passent dans ce secteur. Envisageable ou pas ?

montmein69 a écrit:En combinant la propulsion photonique (comme il a été dit le soleil est toujours là et son énergie gratuite et inépuisable) et des changements importants de direction en utilisant l'assistance gravitationnelle (Mercure, Venus, la Terre) on pourrait envisager un voyage "sans fin" d'un voilier solaire dans la zone comprise entre l'orbite de la Terre et celle de Mercure.
Et si on vise bien ... on devrait pouvoir visiter des astéroïdes ou des comètes qui passent dans ce secteur. Envisageable ou pas ?

C'est mon avis, mais une très grande longévité de la voile solaire sera la qualité essentielle à obtenir, plus à mon avis que sa légèreté.
Mieux vaut une voile deux fois plus lourde , mais qui dure quatre fois plus longtemps.

Giwa a écrit:

montmein69 a écrit:En combinant la propulsion photonique (comme il a été dit le soleil est toujours là et son énergie gratuite et inépuisable) et des changements importants de direction en utilisant l'assistance gravitationnelle (Mercure, Venus, la Terre) on pourrait envisager un voyage "sans fin" d'un voilier solaire dans la zone comprise entre l'orbite de la Terre et celle de Mercure.
Et si on vise bien ... on devrait pouvoir visiter des astéroïdes ou des comètes qui passent dans ce secteur. Envisageable ou pas ?

C'est mon avis, mais une très grande longévité de la voile solaire sera la qualité essentielle à obtenir, plus à mon avis que sa légèreté.
Mieux vaut une voile deux fois plus lourde , mais qui dure quatre fois plus longtemps.

Pour Giwa : Sans faire des approximations, pour la trajectoire, les angles complémentaires donnent-ils le même résultat.

Pour Montmein : Tu ne peux pas nous proposer plus que le scénario «Sauna» Terre Venus et Mercure pour par exemple, un long voyage pour visiter, d’un coup, toutes les planètes du système solaire, si on n’est pas pressé, avec assistance gravitationnelle et moteur ionique comme le propose Giwa, un voilier solaire est un Yacht après tout:

:D

Firnas2 a écrit: Sans faire des approximations, pour la trajectoire, les angles complémentaires donnent-ils le même résultat.

Non: si la composante tangeantielle de la force est la même, en revanche il n'en est pas de même de la composante radiale.
Un exemple extrême, prenons deux angles de 0 et 90°.
La trajectoire suivie avec un angle de 90° est l'orbite "balistique" képlerienne, prenons par exemple un cercle centré sur le soleil.

En revanche, si on se place sur cette orbite et qu'on met la voile à 0° (au passage, la voile objet de ces messages devrait faire appel à un autre mécanisme de pilotage que la réflectivité pilotée, puisqu'elle n'est pas éclairée à 90°), la force d'attraction ne compense plus la force centrifuge et la pression de radiation. la voile a donc tendance à s'éloigner un peu du soleil dans un premier temps.
Ensuite, j'imagine que comme tout ceci se fait quasiment à énergie constante, la voile doit décrire une sorte d'ellipse dans laquelle la relation vitesse(position) n'est pas képlérienne, ayant pour périhélie le point où a eu lieu le changement d'incidence, mais il faudrait confirmer, je n'ai plus mes cours de méca spa sous la main.
:study: :study:

Dans tous les cas, vu que le trajet se rallonge (éloignement) sans que la voile n'accélère, sa période de rotation autour du soleil va augmenter.

Comme Laurent J le dit ce ne sont que des approximations et si on se place dans le cas général, il n'y a plus d'équivalence entre les angles complémentaires .
Voir le schéma ci-dessous qui montre cette complexité. Il y aura tout un savoir faire à acquérir dans le domaine de la navigation spatiale à la voile solaire ...

C'est un peu comme sur les mers la différence qui existe entre l'art de piloter un voilier ou de conduire un bateau à moteur !



PS: Même si la navigation à la voile solaire devient complexe si on recherche l'optimisation pour gagner du temps, il n' y a pas de risque de tomber en panne sèche il y aura toujours des possibilités de rattrapage mais parfois avec des délais supplémentaires considérables.

Firnas2 a écrit: Tu ne peux pas nous proposer plus que le scénario «Sauna» Terre Venus et Mercure pour par exemple, un long voyage pour visiter, d’un coup, toutes les planètes du système solaire, si on n’est pas pressé, avec assistance gravitationnelle et moteur ionique comme le propose Giwa, un voilier solaire est un Yacht après tout:

On parle dans ce FIL d'un prototype de voile ..... qui est en utilisation expérimentale.
Envisager que la même ou une grande soeur puisse naviguer dans la même zone .... en maitrisant encore mieux les techniques de navigation (et avec un chargement d'instruments divers pour photographier et mesurer les caractéristiques des objets rencontrés) ce n'est déjà pas rien.
mais Firnas en veut toujours plus ..... m'est avis que quand il prend du bout des doigts, une datte sur le plateau .... tout y passe et qu'il y a un impressionnant tas de noyaux à côté de lui peu de temps après :megalol:

Merci Laurent J pour cette approche théorique, tu fais un métier d'ingénieur ou dans la recherche :?:

Pour Giwa: Merci pour ces beaux schémas pédagogiques. Si tu as des AN de cas simples concernant ces trajectoires parce que comment ils vont agir sur l'ellipse tes vecteurs 8-)? Sinon je reformulerais ma question plus précisément :D

montmein69 a écrit:
mais Firnas en veut toujours plus ..... m'est avis que quand il prend du bout des doigts, une datte sur le plateau .... tout y passe et qu'il y a un impressionnant tas de noyaux à côté de lui peu de temps après :megalol:

J’adore tes histoires de dattes et thé à la menthe, Montmein69 :megalol:

After passing Venus, Ikaros is expected to continue its voyage for three years towards the far side of the sun, although contact is likely to be lost after a year.
http://www.guardian.co.uk/world/2010/may/17/space-yacht-ikaros-japan-venus

Si on veut croire cette histoire journalistique (comme elle dit Tatania) du site du guardian, dans les trois années qui viennent IKAROS ne peut faire que des rondes Terre, Venus et Mercure. En espérant que son équipe n’a pas fait les économies sur les moyens d’observation et que ses batteries tiennent le coup :cheers: