André
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 Posté le: Sam 10 Fév 2007 11:44 pm Sujet du message: Comment communiquer avec la future base lunaire ? |
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SAlut a tous
Imaginez. !!!
Nous sommes en 2015, et vous êtes l’architecte chargé de dresser les plans d’une base lunaire dans le cratère Shackleton, au pôle sud de la Lune. !
Vous avez également sous votre responsabilité la conception d’un système de communication qui permettra de maintenir un contact radio permanent entre la base lunaire et la Terre. ?
Mais vous savez pertinemment que ce sera impossible :
Vue depuis le cratère Shackleton, la Terre est sous la ligne d’horizon entre 2 à 3 semaines par mois, selon la position exacte que vous retiendrez pour votre base. 
Les ondes radio se propageant en ligne droite, le contact sera nécessairement rompu.
[img]
Crédit : Pat Rawling
Vue d'artiste d'une base lunaire habitée
La solution semble pourtant simple. Il suffit de placer un satellite sur orbite circulaire de haute altitude passant presque à la verticale des pôles.
Non, mieux encore, mettez trois satellites sur cette même orbite, chacun à 120° l’un de l’autre. Deux d’entre eux se trouveront nécessairement au dessus de votre horizon pour relayer vos messages vers la Terre, et vice-versa.
Mais il y a juste un petit problème.???
" Les orbites lunaires circulaires hautes sont instables " lâche Todd A. Ely, ingénieur en chef de guidage, navigation et contrôle au JPL de Pasadena, en Californie.
" Mettez un satellite sur une orbite lunaire circulaire de plus de 1200 km d’altitude, et vous m’en direz des nouvelles :
soit il s’écrasera sur la Lune, soit il finira par être éjecté de l’orbite initiale pour se placer sur une trajectoire hyperbolique. " Et selon l’orbite initiale exacte, ces funestes sorts peuvent être jetés en quelques dizaines de jours.
Pourquoi ?
À cause de la Terre.
La gravité de notre massive planète qui ne se trouve qu’à 380 000 Km de là s’exerce en permanence sur les satellites lunaires. Sur une orbite plus haute que 1200 Km, l’attraction terrestre est suffisamment forte pour mettre rapidement un satellite hors-jeu.
Les satellites en orbite terrestre ne connaissent pas d’interférence réciproque due à la Lune. La masse de la Lune ne représente que 1/80e de celle de la Terre, soit à peine plus de 1%. 
Toutes proportions gardées, la Lune est un gringalet gravitationnel. De fait, pour tout satellite en orbite terrestre, l’attraction gravitationnelle du Soleil est 160 fois supérieure à celle de la Lune.
Cependant tout satellite placé sur une orbite située au-delà de 1200 Km de la surface lunaire se trouve pris dans une sorte de partie de lutte à la corde jouée entre la Terre et la Lune.
Et même à 1200 Km de la Lune seulement, la Terre transforme facilement une orbite au départ parfaitement circulaire en une orbite elliptique de forte excentricité.
Il existe cependant des orbites lunaires circulaires stables. Elles doivent avoir une inclinaison inférieure à 39,6°insiste Ely. Et plus elles sont proches du plan de l’équateur lunaire, plus elles sont stables. Mais bien sûr, avec des orbites equatoriales, " difficile de couvrir les pôles "...
Ce sont pourtant les régions polaires qui intéressent tout particulièrement la Nasa, principalement parce qu’on soupçonne lges profonds cratères polaires d’abriter de la glace d’eau, dont les astronautes pourraient se désaltérer ou dissocier en oxygène et hydrogène par électrolyse, ce qui leur fournirait du carburant pour leurs fusées.
Aussi l’instabilité des orbites polaires pose un vrai problème au programme d’exploration.
Mais il y a aussi de bonnes nouvelles. 
Par exemple Ely et plusieurs de ses collègues ont découvert une toute nouvelle classe d’orbites lunaires stables à haute altitude.
Elles sont toutes très fortement inclinées sur le plan équatorial, aussi elles s’élèvent largement au-dessus de l’horizon des pôles lunaires et, bonne surprise, elles sont aussi assez elliptiques.
" Pour une meilleure couverture du pôle sud, il vous faut une ellipse avec une excentricité d’environ 0,6, ce qui est plutôt ovale " confirme Ely.
Une excentricité de zéro correspond à un cercle parfait, le long duquel un satellite se déplace à une vitesse constante autour du corps primaire (en l’occurrence, la Lune) situé en son centre. Avec la Terre à proximité, inutile d’y compter.
En revanche, avec une excentricité de 0,6, vous obtenez une belle ellipse qui s’approche assez de l’ovale d’un ballon de rugby. La Lune se trouve à un des foyers de l’ellipse.
" L’ellipse verrouille effectivement le comportement du satellite de sorte qu’il est plus difficile pour la Terre de l’altérer " explique Ely. Mais est-ce vraiment suffisamment stable ?
Ely et ses collègues ont calculé que certaines orbites elliptiques, de forte inclinaison et haute altitude pouvaient assurer au satellite s’y trouvant une stabilité de l’ordre du siècle. En fait, elles pourraient bien être indéfiniment stables.
Pour les satellites de communication et de navigation nécessaires à une base lunaire polaire, Ely recommande de placer 3 satellites à 120° les uns des autres sur la même orbite elliptique à une inclinaison de 51°.
Chaque satellite passerait successivement par un point le plus proche de la Lune situé 700 km au-dessus du pôle nord, mais passerait le plus clair de son temps (8 heures sur les 12 que durerait une orbite complète) à 8000 km d’altitude au-dessus de l’horizon du pôle lunaire sud.
Dans cette configuration, 2 des 3 satellites seraient toujours en visée directe de la base.
Inclinaison élevée et forte excentricité sont-elles les deux meilleurs piliers d’une orbite stable pour les satellites de communication lunaires ?
Pour des ingénieurs coutumiers d’orbites centrées sur la Terre et à ce titre essentiellement circulaires, " c’est un nouveau paradigme " reconnaît Todd Ely.. 
Texte de ; Didier Jamet
Source de l'article;
http://www.cidehom.com/science_at_nasa.php?_a_id=271
amicalement
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Etrange époque où il est plus facile de désintégrer l' atome que de vaincre un préjugé.
Einstein, Albert, |
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