Orientation de la poussée des moteurs sur orbite.

Salut à tous. Je sais que quand on produit une poussée en prograde, l'altitude du point opposé augmente; quand on pousse en rétrograde, elle descend; à droit ou à gauche, quand on passe aux noeuds, on change l'inclinaison de l'orbite. Mais que se passe-t-il lorsqu'on produit une poussée vers le haut ou vers le bas ? Je ne parle pas d'une poussée de chochote pour s'aligner avant l'arrimage, mais d'une vrai bonne poussée de plusieurs tonnes.

Blink a écrit:Salut à tous. Je sais que quand on produit une poussée en prograde, l'altitude du point opposé augmente; quand on pousse en rétrograde, elle descend; à droit ou à gauche, quand on passe aux noeuds, on change l'inclinaison de l'orbite. Mais que se passe-t-il lorsqu'on produit une poussée vers le haut ou vers le bas ? Je ne parle pas d'une poussée de chochote pour s'aligner avant l'arrimage, mais d'une vrai bonne poussée de plusieurs tonnes.

A priori, si tu pousses vers le haut, le vecteur vitesse n'est plus tangentiel. On doit donc avoir une orbite allongée dont le point de poussée devient un point intermédiaire entre le périgée et l'apogée.
Si tu pousses vers le bas, on obtient une orbite symétrique, sauf qu'au point de poussée, on se rapproche d'abord du périgée.

Une poussée vers le haut augmente la norme du vecteur vitesse (on garde la vitesse tangentielle, et on rajoute une composante normale), donc l'énergie cinétique, à énergie potentielle constante, donc globalement, celà augmente l'énergie de l'orbite, tout en la déformant comme l'indique Argyre.

A+

EDIT: une poussée vers le bas aussi d'ailleurs !

A une question similaire j'avais répondu ça sur Futura
http://forums.futura-sciences.com/thread73501-3.html

Dans le repère héliocentrique, à une vitesse donnée correspond un rayon orbital donné (demi grand axe a de l'ellipse). Tous changement d'orbite correspond à un gain (si on s'éloigne) ou à une perte (si on se rapproche) d'énergie gravitationnelle. Or là tu ne retire rien au 30 km/s initiaux.

Si tu composes cette impulsion perpendiculaire de 1 km/s et sa vitesse orbitale initiale, tu obtiens ça :
https://2img.net/r/ihimizer/img235/3103/image18tg.png

Le mobile va simplement adopter une orbite de même grand axe a mais décallé de l'orbite terrestre. Ce sera sa nouvelle orbite, en forme d'ellipse comme la première, et il y restera.

J'omettais le fait que la norme du vecteur vitesse augmente dans l'absolu.

m'en va corriger

:face:

a+

Blink a écrit:Salut à tous. Je sais que quand on produit une poussée en prograde, l'altitude du point opposé augmente; quand on pousse en rétrograde, elle descend; à droit ou à gauche, quand on passe aux noeuds, on change l'inclinaison de l'orbite. Mais que se passe-t-il lorsqu'on produit une poussée vers le haut ou vers le bas ? Je ne parle pas d'une poussée de chochote pour s'aligner avant l'arrimage, mais d'une vrai bonne poussée de plusieurs tonnes.

C'est un problème de "polygone" des forces. Notion desuète, certes, mais qui permet la compréhension simple de ce genre de problème.
Je ne sais pas comment on enseigne aujourd'hui, mais ce principe de polygone des forces (en 4e ou en 3e ?) a été un des grands moments de ma vie scolaire où j'ai essayé de retenir l'essentiel.
Ce qui est sympa en vol spatial, c'est que lorsqu'on freine, on accélère (orbte de retour)

toujours sur ce thème...de pas faire comme tout le monde...de freiner pour aller plus vite...
Normalement pour se rapprocher de Vénus ou de Mercure...on fait du rétrograde...mais que se passe-t-il? ...si pas très averti des "lois" de la mécanique céleste on actionne bêtement sa fusée pour créer une poussée vers le Soleil donc normograde si ce mot existe !

La trajectoire quasi circulaire devient de plus en plus elliptique avec tout de même un périhélie qui se rapproche du Soleil...mais un apohélie qui s'en éloigne...A quoi bon tout çà...car si même on vise bien...on frôlera Vénus ou Mercure à toute vitesse...et quelle poussée rétrograde il faudrait alors pour se mettre en orbite!
Mais si notre destination...c'est le nuage d'Oort...soyons ambitieux...le détour en vaut peut-être la peine...et si on marche à l'énergie solaire...bien sûr du côté d'Oort il n'y en aura plus beaucoup de rayons de soleil...mais on en aura pris une bonne dose avant ...et sur la lancée!
Utopique...peut-être pas...Solar Orbiter...le successeur de Soho se rapprochera à 33 millions de km du Soleil ...plus près que Mercure...mais sans doute de manière "classique"...en freinant pour accélérer ...puisque lui il restera sur place...et n'ira pas ensuite du côté d'Oort...mais si çà marche cela prouvera qu'il est possible de se rapprocher du soleil sans se griller les ailes comme Icare ...ou plutôt les panneaux solaires.
Giwa

Perso je dirais que cela modifie l'orbite sur le point actuel, et non pas opposé comme c'est le cas en pro/retrograde. Mais ce n'est qu'une supposition. En tout cas c'est une forte dépense de carburant pour un résultat pas très efficace.
Cela dit j'ai testé sur Orbiter voir ce que cela donne vraiment et je suis un peu surpris.
En orbite circulaire à 300km je me suis incliné droit vers le sol (donc le bas).
Et le périgé a chuté, mais au lieu que ce soit à l'opposé de l'orbite cela s'est produit à 1/4 de l'orbite devant moi.
donc je dirais qu ele résultat le meme qu'un retrograde mais d'un efficacité bien moindre et par conséquent d'une très forte consommation de carburant.

giwa a écrit:toujours sur ce thème...de pas faire comme tout le monde...de freiner pour aller plus vite...
Normalement pour se rapprocher de Vénus ou de Mercure...on fait du rétrograde...mais que se passe-t-il? ...si pas très averti des "lois" de la mécanique céleste on actionne bêtement sa fusée pour créer une poussée vers le Soleil donc normograde si ce mot existe !
...

Dans le cas de Messenger (destination Mercure), il me semble que le vecteur d'échappement est pratiquement perpendiculaire à l'orbite terrestre. Il y a une petite composante rétrograde, mais telle que la norme du vecteur vitesse reste la même que celle de la Terre sur son orbite.
Conséquence : la sonde est placée sur une orbite elliptique de même énergie que l'orbite terrestre, repasse au voisinage de la Terre un an plus tard pour une manoeuvre d'assistance gravitationnelle qui l'expédie vers Vénus, pour une série de manoeuvres qui l'enverront vers Mercure.
Une poussée rigoureusement perpendiculaire augmenterait l'énergie de l'orbite (et donc la période), qu'elle soit dirigée vers l'intérieur ou l'extérieur.

A+

En rendant l'orbite elliptique par une poussée radiale centripète...plutôt comme je le disais de manière imprécise normale (sauf à l'instant initial où la puissance développée est nulle...le vecteur vitesse étant perpendiculaire au vecteur vitesse) on augmente l'énergie cinétique plus que la diminution de l'énergie potentielle...Résultat l'énergie mécanique augmente...mais ce n'est qu'un but accessoire...car alors autant faire une poussée pro grade plus efficace. Le but est effectivement d'utiliser l'assistance gravitationnelle de Vénus...et surtout de Mercure...puisqu'il n'est plus question de s'y mettre en orbite en la frôlant de très près et en l'attaquant par l'arrière presque perpendiculairement à sa trajectoire pour amplifier au maximum l'effet de fronde...puis après on reprend une propulsion classique pro grade aux moyens des moteurs ioniques actionnées à pleine puissance par l'énergie solaire et on grimpe à l'apohélie...Si çà nous suffit pas on replonge comme une comète vers le Soleil...histoire de faire un plein supplémentaire d'énergie gravitationnelle et solaire...puis avec l'énergie cinétique acquise on va faire un petit tour du côté d'Oort...même si alors les panneaux solaires ne sont plus que décoratif.
Giwa

Le nouveau sujet sur le record de Vasimr et l'utilisation de l'énergie solaire pour le faire fonctionner
(http://www.forum-conquete-spatiale.fr/propulsions-et-lanceurs-f18/record-de-duree-d-allumage-pour-le-vasimr-t3405-30.htm#70359)
a relancé l'idée de se rapprocher du soleil pour mieux s'en éloigner ensuite , qui fut proposée dans ce sujet sur l'orientation de la poussée des moteurs.
En le relisant je me suis aperçu que je n'avais pas été très clair sur ma proposition d'une poussée normo grade pour déformer l'orbite du vaisseau spatial préalablement circulaire en orbite elliptique.
En effet il ne s'agit pas d'effectuer une poussée constamment normo grade (c'est à dire perpendiculaire au vecteur vitesse ) , mais de créer une poussée radiale centripète (dirigée vers le centre de gravité du système solaire )
Dans ce cas à l'instant initial si on part d'une orbite circulaire, la poussée initiale radiale est bien aussi normo grade et la puissance initiale développée est bien nulle puisque cette puissance P est égale au produit scalaire du vecteur vitesse V par la poussée F et que ces vecteurs sont à cet instant normaux.
Mais tout de suite , cette trajectoire commence à se déformer et l'angle entre V et F devient aigu : la poussée F radiale n'est plus normo grade et commence à effectuer un travail moteur : l'énergie mécanique augmente grâce à une augmentation de l'énergie cinétique plus grande que la diminution de l'énergie potentielle.
Peu à peu, l'angle entre V et F se referme et la puissance développée P augmente de plus en plus : le vaisseau accélère de plus en plus tout en "plongeant" vers le soleil.
Ce n'est pas évidemment avec une telle méthode que l'on pourra se mettre en orbite autour de Vénus ou Mercure , mais on peut quant-même ajuster F pour les frôler par l'arrière et profiter de l'effet de fronde gravitationnelle et augmenter encore plus l'énergie cinétique.
Lorsqu'on estime s'être rapprocher suffisamment du soleil pour augmenter le plus possible la puissance électrique produite par les panneaux solaires sans les détériorer , on referme totalement l'angle entre V et F et l'on part en poussée pro grade.
Le vaisseau est alors passé par son périhélie et il ne reste plus qu'à moduler la poussée F pour atteindre Mars...ou beyond ;)

edit Steph : lien modifié avec le nouveau domaine.

giwa a écrit:... pour atteindre Mars...ou beyond ;)

Beyond... C'est où ca??? :lol!:
Non plus sérieusement se rapprocher autant du soleil ne serait il pas sans risque d'un point de vue médical pour les astronautes. :scratch:

Apolloman a écrit:

giwa a écrit:... pour atteindre Mars...ou beyond ;)

Beyond... C'est où ca??? :lol!:
Non plus sérieusement se rapprocher autant du soleil ne serait il pas sans risque d'un point de vue médical pour les astronautes. :scratch:

Je n'envisageais pas le cas de vaisseaux habités, mais celui de sondes ou de cargos pour le frêt.
Effectivement pour des vaisseaux habités un sacré problème de protection contre les radiations se poserait.
On peut quant même expédier ainsi le vaisseau de retour en orbite martienne en automatique , les astronautes le rejoignant depuis la Terre par une voie plus "classique" ;)

giwa a écrit:

Apolloman a écrit:

giwa a écrit:... pour atteindre Mars...ou beyond ;)

Beyond... C'est où ca??? :lol!:
Non plus sérieusement se rapprocher autant du soleil ne serait il pas sans risque d'un point de vue médical pour les astronautes. :scratch:

Je n'envisageais pas le cas de vaisseaux habités, mais celui de sondes ou de cargos pour le frêt.
Effectivement pour des vaisseaux habités un sacré problème de protection contre les radiations se poserait.
On peut quant même expédier ainsi le vaisseau de retour en orbite martienne en automatique , les astronautes le rejoignant depuis la Terre par une voie plus "classique" ;)

Ah Ok tout s'explique