Rendez-vous orbital

Manipulons la figure...

L'animation illustre la problématique d'un rendez-vous en orbite

Un satellite (une station orbitale par exemple) est en orbite circulaire de rayon R autour de la Terre. Un vaisseau spatial doit s'arrimer sur lui en vue d'une réparation ou d'un ravitaillement.

Pour que l'arrimage se produise dans de bonnes conditions, il est nécessaire que les deux vaisseaux aient à un instant donné la même position et la même vitesse.

Après des manoeuvres de mise sur même orbite, la phase finale est le "rattrappage" du satellite par le vaisseau. Le satellite est dénommé "cible", et le vaisseau "chasseur". Ce rattrappage se fait en deux temps, par deux variations successives de la vitesse du chasseur, de signes opposés, la vitesse finale étant obligatoirement égale à celle de la cible.

Les encadrés à droite montrent la situation dans le référentiel du satellite cible, et dans le référentiel du chasseur.

Mode d'emploi

• Un curseur gris permet de choisir le décalage angulaire (en degrés) du chasseur par rapport à la cible. Si cette "phase" est positive, le chasseur est en avance, si elle est négative, il est en retard. Cliquer sur le bouton gris pour réinitialiser.
• Un curseur rouge permet de choisir la variation de vitesse (positive ou négative) à donner au chasseur au début de l'opération. Une croix apparaît pour montrer l'emplacement où la manoeuvre a eu lieu. Le petit bouton rouge permet d'obtenir la "bonne" valeur.
• Un bouton en deux parties permet de déclencher les manoeuvres.
• Enfin, il est possible d'opter pour le pilotage automatique !

Manipulation

Choisir DV. Faut-il augmenter, ou diminuer la vitesse du chasseur, pour qu'il se fasse rattrapper par la cible ? Attention : toute modification de la vitesse s'accompagne d'un changement d'orbite, et donc, de la période !

D'après la 3ème loi de Képler : le carré de la période est proportionnel au cube du demi grand-axe de la trajectoire.

Le second changement de vitesse doit se produire au passage sur la croix : c'est une condition nécessaire pour retrouver l'orbite circulaire.

Manipuler les différents éléments afin de réussir ce rendez-vous spatial : la manoeuvre est parfaite lorsque le chasseur s'immobilise totalement par rapport à la cible.