Module 1 - Introduction Part 1 PHE 354 PHF 354 Systèmes Spatiaux Module 1: Résumé de la Science Spatiale Partie 1 Introduction

Où est l’éspace? Thermosphere 3.0 km - FAA exige oxygène supplémentaire pour des pilotes en des avions sans pression 8.85 km – Somet du Mont Everest 16 km – Cabine/masque pressurisé exigé 50 km – Frontière Stratosphère/Mesosphère 80 km – Status “d’astronaut” donné par les É-U à ceux qui montent au dessus de 80 km 100 km – Ligne de Kármán défini la limite de l’éspace selon la Fédération Aéronautique Internationale 120 km - Frottement atmosphérique aperçu 200 km - Orbites stables de plusieurs jours

Où est l’épace? 300 km – Orbites stables de plusieurs ans 360 km – Orbite moyenne du Station Spatiale Internationale 587 km – Orbite moyenne du télescope Hubble 3,000 à 17,000 km - Ceintures de radiations Aucun satellite dans ce région 20,200 km - Orbite SPG (=GPS) 35,786 km – Orbite geostationnaire 320,000 km – Gravité de la lune égale à celle de la Terre: Point de Lagrange 348,200 km - Périgée lunaire 402,100 km - Apogée lunaire 180 - 960 km

L’atmosphere terrestre Exosphere – Transition à l’éspace Thermosphere – Température augmente avec l’altitude à cause des particules énergétiques Mesosphere – Température décroix avec l’altitude Commencement de l’ionosphère Stratosphere – Température augmente avec l’altitude à cause de l’absorption de l’UV par l’ozone Troposphere – Bien mélangé Température décroix avec l’altitude I O N S P H E R

Pourquoi voyager dans l’espace? Perspective global Communication Télédétection Recherche atmosphérique Vue claire de l’éspace Aucun scintillation Aucun absorption par l’atmosphere Environnement chute libre Developpement des matériaux avancées Recherche biologique Ressources abondantes Énergie solaire Matériaux extratérrestres Exploration Usages militaires

Comment voyager dans l’espace? C’est le “rocket science” ! Conservation de la quantité de mouvement 3ieme loi de Newton: FBA=-FAB Combustion du carburant produit l’éjection du gaz/des particules à haute vitesse Fusée est acceleré dans la direction opposée L’accelération de la fusée est inférieur à celle du gaz car sa masse est supérieure En espace, la fusée ne subit pas la force de gravité

Comment voyager dans l’espace? Une problème sérieux de lancement concerne le poids du carburant exigé pour accelérer la fusée contre la force de gravité Lorsque la fusée accélère et le carburant est épuisé, il n’est pas utile de porter le réservoir de carburant vide Les étages sont des éléments séparables d’une fusée qui sont jettés lorsqu’elles sont vides L’étage initiale est la plus grande, et peut avoir des éléments supplémentaires Les étages supérieures accéllèrent la fusée (maintenant plus légère) à travers l’ionosphère

Comment voyager dans l’espace? Des lanceurs et leur charge utile maximale jusqu’à l’orbite terrestre basse (=Low Earth Orbit (LEO) ~ 300 to 2,000 km altitude) Delta IV: 25,800 kg Proton: 22,000 kg Ariane: 21,000 kg

Comment voyager dans l’espace? Des lanceurs et leur charge utile maximale jusqu’à LEO Atlas V: 20,000 kg Soyuz: 8,500 kg Vega: 1,500 kg Lancement de RADARSAT-2

Comment voyager dans l’espace? Pegasus – 315 kg à LEO Allumage Pegasus L-1011 Pegasus Vidéo Pegasus

Comment voyager dans l’espace? Navette spatiale (STS) – 24,400 kg à LEO Réservoir externe Longueur: 46.9 m Diamètre: 8.4 m Poids vide: 26,535 kg Poids rempli (lancée): 756,000 kg Solid Rocket Booster = SRB Longueur: 45.6 m Diamètre: 3.7 m Poids vide: 63,272 kg Poids rempli (lancée): 590,000 kg Pousée (lancée): 12.5 MN STS au complet Hauteur: 56 m (180 ft) Poids total (lancée): 2,000,000 kg Pousée totale (lancée): 30.16 MN Solid Rocket Booster Réservoir externe

Comment voyager dans l’espace? Profile du STS

Les Orbites Un satellite en orbite est en chute libre Modèle de boule de canon de Newton Le satellite subit toujours la force de gravité

Les Orbites Six éléments orbitaux a, e, i, Ω, w, n Décrivent la géométrie de l’orbite  i Inclinaison (i) Ascension droite du noeud ascendant (Ω) Vraie anomalie (n) eccentricité (e)  Demi-grande axe (a) Argument du perigée (w)

Les Orbites – Exemples des orbites géocentriques Géostationnaire (GEO) Geosynchronous (GSO) Orbite terrestre basse (LEO) Orbite terrestre moyenne (MEO) Orbite à haute ellipticité (HEO) Molniya Tundra Semi-synchrone Super-synchrone Héliosynchrone Orbite polaire Orbite de transfert 35,800 km altitude 200-2000 km altitude Entre LEO et GEO Perigée ~ 300 km, Apogée ~ 40,000 km Perigée ~ 24,000 km, Apogée ~ 47,000 km Période de 12 heures, ~ 20,000 km Au-dessus de GEO – “Graveyard Orbit” Passe au dessus à la même heure locale Passe au dessus des régions polaire e.g. Orbite de transfert Géosynchrone

L’usage de l’éspace continué en Partie 2 PHF 354 Systèmes Spatiaux Module 1: Résumé de la Science Spatiale L’usage de l’éspace continué en Partie 2

Les points de LaGrange sont des locaux en espace ou les forces gravitationnels et centrifuges s’annulent Points de LaGrange Points LaGrange Soleil/Terre Il existe 5 points de LaGrange dans un système à deux corps (Soleil/Terre, Terre/Lune, etc.). Points LaGrange Terre/Lune Retour...