Sciences Physiques
Les orbites des satellites

1. Le canon de Newton

En 1687 , dans un livre intitulé Principia Mathematica , le physicien Isaac Newton a présenté la première explication du mouvement orbital.

Newton a imaginé un canon sur une très haute montagne. Un boulet de canon est tiré . Ce boulet, se déplaçant sur une certaine distance, est tiré vers le bas par la gravité de la terre et frappe le sol (trajectoire 1).

Mais plus on met de poudre, plus le boulet du canon se déplace plus loin avant de percuter le sol (trajectoire 2).

Dans chaque cas, le canon suit une trajectoire incurvée vers le sol.

La surface de la terre est également courbée . Si une quantité suffisante de poudre est utilisée, la courbure de la trajectoire du boulet serait la même que la courbure de la terre. Le boulet du canon reviendrait trouver le canonnier à l'arrière (trajectoire 3). La vitesse acquise par le boulet est dite vitesse de satellisation ou première vitesse cosmique.

Avec plus de poudre, le boulet decrirait une trajectoire elliptique (trajectoire 4). La vitesse recçue par le boulet est aussi une vitesse de satellisation . .

Cette vitesse de satellisation ne dépend que de la masse et du rayon de la terre attractive du booulet, ainsi que du rayon d'orbie souhaité, quelque soit la masse du boulet.

Pour quitter l'orbite terrestre, le boulet doit recevoir la vitesse dite vitesse de libération, ou deuxième vitesse cosmique.

Cette vitesse de libération ne dépend que de la masse et du rayon de la terre, quelque soit la masse du boulet.. C'est donc une constante.

Sur terre , la vitesse de libération est de 11,2 km par seconde, quel que soit l’objet lancé.

2. placement des stallites sur orbite

Pour mettre un satellite sur orbite, on le transporte par un lanceur ou fuséejusqu'à l'altitude desirée puis, on le large à une vitesse fixée.

Un lanceur est une fusée destinée à envoyer dans l'espace un satellite artificiel en orbite ou une sonde spatiale qui quitte l’attraction terrestre. C'est l'exemple de la fusée américaine Saturn, ou russe Soyouz, ou européenne Ariane.

Un lanceur transporte aussi une navette spatiale. Comme une fusée est aussi un véhicule spatial. mais la navette est destinée à pouvoir revenir sur Terre en effectuant un atterrissage contrôlé; et comme un avion, elle doit pouvoir être réutilisé pour une mission ultérieure.
C'est l'exemple des navettes américaines Columbia (désintégrée pendant son retour sur Terre en 2003), ou Challenger (a explosé au lancement en janvier 1986), ou Atlantis, ou Discovery, ou Endeavour.

La seule navette qui n'est pas américaine est la navette russe Bourane, sans usage régulier. Les lanceurs sont utilisés par beaucoup de payes, mais seule la NASA organise des vols de navettes.

A chaque lancement, la fusée est perdue, elle ne revient pas sur la Terre. Le lanceur possède des étages. Quand un étage à ses réservoirs vides, il est largué automatiquement et retombe dans l'Océan. Ainsi est perdu après usage.

La trajectoire ou orbite d'un satellite ou d'une sonde dépend de la mission qu'on veut qu'il remplisse. Ils doivent graviter autour de la terre à une altitude fixe .

L'altitude de l’orbite ne dépend que de la vitesse initiale du satellite en son lieu d’injection; c'est à dire l'endroit où le lanceur dépose le satellite sur son orbite.