Les satellites artificiels : théorie 2eme partie
Les paramètres d'orbites
Nous avons vu dans l’article précédent que les satellites artificiels (ou naturels) circulent sur des orbites elliptiques dont le corps attracteur est au foyer. Leurs mouvements sont conformes aux trois lois de Kepler.
La vitesse dépend de l'altitude du satellite ou plus exactement de la distance au centre de la terre.
L'apoastre est le point de l'orbite le plus éloigné du centre du corps attracteur, le périastre est le point le plus proche du corps attracteur. (apogée et périgée par rapport à la terre, aphélie et périhélie par rapport au soleil)
La distance au centre de la terre = altitude + rayon de la terre = altitude + 6378 km
La vitesse à l'apogée Va est la vitesse la plus lente et se calcule par: Va=(µ x (2/ra - 1/a))1/2
ra = distance apogée, a demi grand axe de l'orbite, µ = paramètre gravitationnel standard
La vitesse au périgée Vp qui est la plus lente se calcule par la même formule en remplaçant ra par rp distance au périgée
Les 6 paramètres définissant les orbites:
Il y a 2 paramètres qui décrivent l’ellipse de l'orbite: le demi grand axe a et l’excentricité e
e= c/a avec e= excentricité. c= distance d'un foyer au centre de l'ellipse. (distance focale / 2). a = demi grand axe
2 paramètres pour définir la position sur l'ellipse: l'argument du périgée ω et l'anomalie vraie ν
source Wikipédia
Il y a 2 autres paramètres pour préciser la position du plan de l'orbite par rapport à l'écliptique :l'inclinaison i et la longitude du nœud ascendant Ω
source Wikipédia
La ligne des nœuds est la droite définie par l'intersection du plan de l'équateur et du plan de l'orbite.
Le nœud ascendant est le point point de l'orbite sur la ligne des nœuds ou le satellite passe au dessus de l'écliptique. Il passe de l'hémisphère sud à l'hémisphère nord.
Malheureusement l'orbite subit plusieurs perturbations naturelles.
Ces perturbations sont la conséquence de modifications de l'orbite des satellites. Les paramètres qui sont les plus modifiés sont la longitude du nœud ascendant Ω et l'argument du périgée ω.
Il y a plusieurs causes de perturbations:
- La principale est l’aplatissement des pôles. La terre n'est pas une sphère parfaite, mais une sphère aplatie. Vient ensuite la seconde en raison de la gravité de la terre qui n'est pas uniforme. Voir notre article sur le géoïde.
- Ensuite à une échelle moindre il y a les radiations solaires, les marées terrestres, les variations du champ magnétiques pour les orbites polaires, les effets gravitationnels conjugués liés au Soleil et à la Lune et enfin le freinage atmosphérique pour les satellites en orbites basses.
Les paramètres d'une orbite de satellite sont donc en perpétuelle évolution. En raison de ces perturbations, les opérateurs de satellites surveillent constamment leurs positions et leurs orbites, et ils effectuent des manœuvres de correction lorsque cela est nécessaire pour maintenir les performances et la fonctionnalité des satellites. Voir les corrections d'altitude de la station spatiale ISS
