Revenir sur Terre sans vaisseau

Bonjour,

J'ai une question un peu bête, qui m'est venue suite au visionnage du film Gravity.

Un astronaute doit retourner sur Terre avec une capsule de retour. 

Mais imaginons que l'astronaute se trouve seul dans l'espace avec sa combinaison. S'il donne un peu de propulsion en direction de la Terre, il devrait fatalement pouvoir être attiré par la gravitation terrestre et tomber sur Terre non ? Dans ce cas, est-ce qu'on aurait aussi ces histoires de frottement comme c'est le cas lorsque des vaisseaux ou des astéroïdes entrent dans l'atmosphère ?

Pouvez-vous m'éclairer ?

Merci beaucoup !

Imaginons qu'il arrive à se freiner assez pour pouvoir rentrer dans l'atmosphère, il brûlerait car il arrive a une trop grand vitesse et que la combinaison n'est pas faites pour une rentrée atmosphérique.

Si il est en orbite on est d'accord c'est mort.
Mais admettons qu'il arrive à annuler sa vitesse, est-ce que ça pourrait marcher ?

Autrement dit: ce que Baumgartner a fait en 2012 à 40km, est-ce que c'est faisable depuis 100km ou plus ?

neo13006 a écrit:Si il est en orbite on est d'accord c'est mort.
Mais admettons qu'il arrive à annuler sa vitesse, est-ce que ça pourrait marcher ?

Autrement dit: ce que Baumgartner a fait en 2012 à 40km, est-ce que c'est faisable depuis 100km ou plus ?

Baumgartner?

Alan Eustace! https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Alan_Eustace

kentuk a écrit:Bonjour,

J'ai une question un peu bête, qui m'est venu suite au visionnage du film Gravity.

Un astronaute doit retourner sur Terre avec une capsule de retour. 

Mais imaginons que l'astronaute se trouve seul dans l'espace avec sa combinaison. S'il donne un peu de propulsion en direction de la Terre, il devrait fatalement pouvoir être attiré par la gravitation terrestre et tomber sur Terre non ? Dans ce cas, est-ce qu'on aurait aussi ces histoires de frottement comme c'est le cas lorsque des vaisseaux ou des astéroïdes entrent dans l'atmosphère ?

Pouvez-vous m'éclairer ?

Merci beaucoup !

premièrement , si tu es en orbite et que tu veux rentrer sur terre, tu dois surtout pas pousser vers la terre mais vers l'avant. un objet (ou humain) en orbite  comme étant en équilibre entre la force de gravité de la terre qui l'attire et la force centrifuge qui l'en éloigne. imagine que tu fasses tourner une masse attachée a un fil, si tu réussis a taper sur la masse de l’extérieur vers l’intérieur , déjà félicitation parce que c'est pas facile,  mais ensuite  tu vas réduire la longueur de fil tendu mais tu auras toujours la même vitesse donc la masse va faire un peut de tout droit, retendre le fil et continuer a tourner fil tendu. en orbite c'est un peu différent, on va réduire le périgée et augmenter l'apogée https://venautics.space/complement/bases-de-la-mecanique-orbitale/orbite-elliptique/. si tu diminues assez le périgée pour faire une rentrée atmosphérique tu auras plus d’énergie .
par contre si tu tapotes a l'avant de ta masse, tu vas la ralentir et elle va se baisser. en orbite, si tu pousses vers l'avant (tu ralentis) tu vas diminuer ton périgée jusqu’à ce qu'il soit dans l’atmosphère et diminuer ton énergie.

une rentrée atmosphérique c'est toujours une question d’énergie. en objet en orbite basse se balade a plus de 7,6km/s (28 000km/h = -557 points sur le permis) . si on voulait annuler cette vitesse avec des moteurs, il fraudait littéralement une fusée (le rôle d'une fusée est de faire passer le satellite de la vitesse 0km/h a la vitesse orbital). on préfère donc utiliser les frottements atmosphérique ce qui veut dire transformer l’énergie cinétique en énergie thermique. or un humain a un rapport masse/surface assez important donc l’énergie est concentrée sur une surface réduite et donc ça chauffe ... beaucoup, bref il serait incinéré.  

s'il réussi a annuler sa vitesse (comment?) avant de tomber a la verticale dans l’atmosphère , il aurait beaucoup moins d’énergie (d'ailleurs au moment initial il n'en a pas) mais selon l'altitude a laquelle il se trouve, il va accélérer dans une chute verticale. par exemple si tu es au niveau de l'iss (~400km d'altitude) tu auras une vitesse d'environ 2km/s au moment de rentrer dans les couches denses de l’atmosphère. le problème c'est qu'en pénétrant l’atmosphère a la verticale tu entreras plus vite dans des couches plus denses, mais vu que tu as environ 16 fois moins d’énergie (vitesse au carré) que en orbite, c'est déjà mieux. 

Je sais qu'il y a eu (a l’époque Apollo de mémoire) des projet de bouclier thermique individuel. qui permettrait aux astronautes de rentrer sur terre sans capsule.

phenix a écrit:

Je sais qu'il y a eu (a l'epoque appolo de memoire) des projet de bouclier thermique individuel. qui permetrait au astronaute de rentré sur terre sans capsule.

General Electric MOOSE 
Space General FIRST
Douglas PARACONE
...

Voir ici : http://www.astronautix.com/r/rescue.html

TeraTak a écrit:Imaginons qu'il arrive à se freiner assez pour pouvoir rentrer dans l'atmosphère, il brûlerait car il arrive a une trop grand vitesse et que la combinaison n'est pas faites pour une rentrée atmosphérique.

neo13006 a écrit:Si il est en orbite on est d'accord c'est mort.
Mais admettons qu'il arrive à annuler sa vitesse, est-ce que ça pourrait marcher ?

Autrement dit: ce que Baumgartner a fait en 2012 à 40km, est-ce que c'est faisable depuis 100km ou plus ?

Voilà, c'était ma question 

Orl8829 a écrit:

neo13006 a écrit:Si il est en orbite on est d'accord c'est mort.
Mais admettons qu'il arrive à annuler sa vitesse, est-ce que ça pourrait marcher ?

Autrement dit: ce que Baumgartner a fait en 2012 à 40km, est-ce que c'est faisable depuis 100km ou plus ?

Baumgartner?

Alan Eustace! https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Alan_Eustace

phenix a écrit:

kentuk a écrit:Bonjour,

J'ai une question un peu bête, qui m'est venu suite au visionnage du film Gravity.

Un astronaute doit retourner sur Terre avec une capsule de retour. 

Mais imaginons que l'astronaute se trouve seul dans l'espace avec sa combinaison. S'il donne un peu de propulsion en direction de la Terre, il devrait fatalement pouvoir être attiré par la gravitation terrestre et tomber sur Terre non ? Dans ce cas, est-ce qu'on aurait aussi ces histoires de frottement comme c'est le cas lorsque des vaisseaux ou des astéroïdes entrent dans l'atmosphère ?

Pouvez-vous m'éclairer ?

Merci beaucoup !

premièrement , si tu es en orbite et que tu veux rentrer sur terre, tu dois surtout pas pousser vers la terre mais vers l'avant. un objet (ou humain) en orbite  comme étant en équilibre entre la force de gravité de la terre qui l'attire et la force centrifuge qui l'en éloigne. imagine que tu fasses tourner une masse attachée a un fil, si tu réussis a taper sur la masse de l’extérieur vers l’intérieur , déjà félicitation parce que c'est pas facile,  mais ensuite  tu vas réduire la longueur de fil tendu mais tu auras toujours la même vitesse donc la masse va faire un peut de tout droit, retendre le fil et continuer a tourner fil tendu. en orbite c'est un peu différent, on va réduire le périgée et augmenter l'apogée https://venautics.space/complement/bases-de-la-mecanique-orbitale/orbite-elliptique/. si tu diminues assez le périgée pour faire une rentrée atmosphérique tu auras plus d’énergie .
par contre si tu tapotes a l'avant de ta masse, tu vas la ralentir et elle va se baisser. en orbite, si tu pousses vers l'avant (tu ralentis) tu vas diminuer ton périgée jusqu’à ce qu'il soit dans l’atmosphère et diminuer ton énergie.

une rentrée atmosphérique c'est toujours une question d’énergie. en objet en orbite basse se balade a plus de 7,6km/s (28 000km/h = -557 points sur le permis) . si on voulait annuler cette vitesse avec des moteurs, il fraudait littéralement une fusée (le rôle d'une fusée est de faire passer le satellite de la vitesse 0km/h a la vitesse orbital). on préfère donc utiliser les frottements atmosphérique ce qui veut dire transformer l’énergie cinétique en énergie thermique. or un humain a un rapport masse/surface assez important donc l’énergie est concentrée sur une surface réduite et donc ça chauffe ... beaucoup, bref il serait incinéré.  

s'il réussi a annuler sa vitesse (comment?) avant de tomber a la verticale dans l’atmosphère , il aurait beaucoup moins d’énergie (d'ailleurs au moment initial il n'en a pas) mais selon l'altitude a laquelle il se trouve, il va accélérer dans une chute verticale. par exemple si tu es au niveau de l'iss (~400km d'altitude) tu auras une vitesse d'environ 2km/s au moment de rentrer dans les couches denses de l’atmosphère. le problème c'est qu'en pénétrant l’atmosphère a la verticale tu entreras plus vite dans des couches plus denses, mais vu que tu as environ 16 fois moins d’énergie (vitesse au carré) que en orbite, c'est déjà mieux. 

Je sais qu'il y a eu (a l’époque Apollo de mémoire) des projet de bouclier thermique individuel. qui permettrait aux astronautes de rentrer sur terre sans capsule.

cosmochris a écrit:

phenix a écrit:

Je sais qu'il y a eu (a l'epoque appolo de memoire) des projet de bouclier thermique individuel. qui permetrait au astronaute de rentré sur terre sans capsule.

General Electric MOOSE 
Space General FIRST
Douglas PARACONE
...

Voir ici : http://www.astronautix.com/r/rescue.html

Merci à tous pour vos précieuses réponses   Dans mon exemple, je ne parlais pas d'un objet en orbite en effet, mais de quelque chose qui se laisserait '''tomber tout simplement''.

Du coup, est-ce qu'il existe une distance précise, une sorte de distance seuil, où un objet est juste assez éloigné de la Terre pour être à un point d'équilibre entre la force de gravitation qui l'attire, et la force centrifuge qui l'éloigne de la Terre ? 

Le principe de la mise en orbite, c'est un peu la réponse à ma question, non ? Mais peut-on rester dans l'espace, attiré par la Terre, sans être en orbite autour de cette dernière ?

A partir de quelle distance dans l'espace on est soumis à la gravité terrestre ?

Je suppose qu'il serait naïf d'imaginer la distance seuil que je décris, selon laquelle, en gros, à X km au-dessus de la croûte terrestre, on tombe vers la Terre, et à X km + 1 mm, on est échappe à son attraction. Sans doute parce qu'il y a aussi l'histoire de la force centrifuge, c'est cela ?

Pourtant on arrive bien à dessiner une ligne très précise autour des trous noirs, l'horizon des événements, pour qualifier de façon très déterminée une attraction. Peut-on aussi être aussi précis en ce qui concerne l'attraction, certes plus faible et dérisoire, de notre planète ? 

Dans le film Gravity, les astronautes flottent calmement au-dessus de la Terre, ils me semblaient étrangement si près de sa surface, j'avais l'impression qu'il leur suffisait simplement de nager vers elle pour finir par tomber (en dépassant la distance seuil théorique que je décris, et à partir de laquelle un objet est en effet happé par la gravitation terrestre).

Je ne sais pas si je suis clair 

Merci pour vos éclaircissements en tout cas 

phenix a écrit:
en objet en orbite basse se balade a plus de 7,6km/s (28 000km/h = -557 points sur le permis) .

Aie, j'ai l'impression que tu te fais une mauvais image de la mécanique orbitale. 

je ne saurais que te recommander de lire les deux premières parties de cette présentation
https://venautics.space/complement/bases-de-la-mecanique-orbitale/


si un satellite ne tombe pas sur la terre, ce n'est pas  parcequ’il est loin mais parce-qu’il va vite. la différence d'attraction gravitationnelle entre la surface de la terre et l'ISS est extrêmement faible. par contre , l'iss se déplace rapidement cela crée une accélération centrifuge parfaitement égale a l'attraction terrestre, la station et ses occupants sont donc soumis a une accélération nulle.  s'il n'y avait pas d’atmosphère , on pourrait très bien se mettre en orbite au ras du sol.  si on s’éloigne beaucoup (par exemple , au niveau de la lune), l'attraction de la terre  diminue et on a donc besoin de moins de vitesse pour rester en équilibre. la lune tourne a 1 km/s autour de la terre contre 7,6 km/s pour l'ISS. s'il n'y avait rien d'autre dans l'univers, on pourrait se mettre en orbite a des distances infinies. mais a coté de la terre on a le soleil qui est bien plus massif, donc si on s’éloigne trop , on subira plus l'influence du soleil que de la terre et on finira en orbite autour de ce dernier.

En fait, il faut une énergie très importante pour freiner, et la rentrée atmosphérique à haute vitesse est un moyen d'avoir cette énergie presque gratuitement, juste au prix d'un bouclier thermique.

Je pense être sur le bon sujet pour exposer la réflexion dans la même veine que j'ai eu il y a longtemps quand j'étais au primaire... (désolé d'avance si ma théorie est complétement farfelue)


Pourquoi n'ouvre t-on pas un parachute dès l'entrée dans les 1ères couches de l'atmosphère? La densité de l'air étant quasi nulle il n'y a pas de risque d'arracher le parachute. La densité de l'air augmentant au fil de la rentrée atmosphérique, le freinage sera de plus en plus efficace et le tout sans chocs. Nous aurions du coup un ensemble avec un rapport masse/surface relativement petit et donc quasi-pas de chauffe?
Toujours selon la même idée, imaginons une feuille de papier A4 lancée depuis l'ISS vers la terre. Va t'elle se carboniser comme un vulgaire caillou ou va t-elle planer jusqu'au sol??

Cela me rappelle une discussion ancienne sur un forum ami concernant la possibilité de survie d'un avion de papier largué en orbite. La conclusion n'est pas si évidente.

Des liens, si vous y avez accès :

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronautique-avions-papier-lances-depuis-espace-14536/

https://forums.futura-sciences.com/discussions-scientifiques/505536-avions-papier-lespace.html#post3783380

AMHA
Le parachute sera "calciné" avant même d’être gonflé, l'énergie dû à la vitesse des molécules de la haute atmosphère est beaucoup trop élevée...
les liens ci-dessus sont très intéressant  

philippe26 a écrit:AMHA
Le parachute sera "calciné" avant même d’être gonflé, l'énergie dû à la vitesse des molécules de la haute atmosphère est beaucoup trop élevée...
les liens ci-dessus sont très intéressant  

En effet   surtout que l'énergie cinétique (celle que confère la vitesse ) dépend du carré de la vitesse  : c'est à dire que si la vitesse double , l'énergie cinétique quadruple !

jfk68 a écrit:Je pense être sur le bon sujet pour exposer la réflexion dans la même veine que j'ai eu il y a longtemps quand j'étais au primaire... (désolé d'avance si ma théorie est complétement farfelue)


Pourquoi n'ouvre t-on pas un parachute dès l'entrée dans les 1ères couches de l'atmosphère? La densité de l'air étant quasi nulle il n'y a pas de risque d'arracher le parachute. La densité de l'air augmentant au fil de la rentrée atmosphérique, le freinage sera de plus en plus efficace et le tout sans chocs. Nous aurions du coup un ensemble avec un rapport masse/surface relativement petit et donc quasi-pas de chauffe?
Toujours selon la même idée, imaginons une feuille de papier A4 lancée depuis l'ISS vers la terre. Va t'elle se carboniser comme un vulgaire caillou ou va t-elle planer jusqu'au sol??

La feuille va rester en orbite. Ce n'est pas l'infime atmosphère qui va la freiner ! Donc sans moyen de freinage; elle reste où elle est.

BBspace a écrit:
La feuille va rester en orbite. Ce n'est pas l'infime atmosphère qui va la freiner ! Donc sans moyen de freinage; elle reste où elle est.

Si elle est lancée suffisamment fort depuis l'ISS (= orbite circulaire, ou très peu s'en faut) vers l'arrière son périgée va s'abaisser jusqu'à une altitude où la densité de l'atmosphère sera suffisante... pour la calciner.

Malgré tout cette discussion est intéressante car il fait revenir sur les fondamentaux de la mise en orbite et désorbitation !

Pour se mettre en orbite, il faut acquérir de l’énergie mécanique composée d’énergie potentielle- celle nécessaire pour élever le satellite au-dessus de l’atmosphère, mais qui ne suffit pas car l’attraction terrestre y est toujours.même si elle est un peu réduite - et d’une énergie cinétique pour mettre en mouvement latéralement le satellite pour lui permettre d’éviter le sol en tombant
Une fausse bonne idée est celle de supprimer que l’énergie cinétique en arrêtant que le mouvement du satellite car alors ,il continuera de tomber, en reprenant de la vitesse verticalement avant les couches denses atmosphériques et en rentrant plus brutalement dans les couches plus denses jusqu’à sa dislocation .

Il faut donc rentrer sous une faible incidence  pour que la rentrée soit plus graduelle en réduisant un peu la vitesse latérale pour que la satellite finisse par ne plus éviter l’atmosphère et ensuite le sol .

Ce qui semble le plus correspondre à l’objectif recherché, est le retour des demi - coiffes de la Falcon 9...mais qui n’a été expérimenté qu’en suborbital !


https://twitter.com/spacex/status/1146546495241371649?s=21