Contenu de la page

Le mouvement orbital

Amarrage à la Station spatiale internationale

Manoeuvrer une navette spatiale

Vue en plongée du véhicule orbital (à l'avant-plan, en bas à gauche) amarré à la Station spatiale internationale. La Terre (océan Pacifique) se trouve en arrière-plan.

Manoeuvres d'amarrage

Les diagrammes ci-dessous illustrent les trajectoires orbitales initiales et finales décrites par une navette spatiale qui est à l'origine placée en orbite circulaire dans le plan de l'équateur terrestre.

Les diagrammes offrent une vue en plongée sur le pôle Nord. Les échelles sont amplifiées pour les besoins de l'illustration.

Les lignes continues représentent la nouvelle orbite, tandis que les lignes pointillées indiquent l'orbite de départ atteinte après la mise à feu indiquée.

Changement d'orbite

Pour amarrer la navette spatiale ou tout autre engin spatial à la Station spatiale internationale (ISS), il faut que l'orbite de l'engin croise l'orbite de la station. Il faut aussi que les vitesses relatives des deux engins soient vraiment basses à leur point de jonction (autrement, une collision pourrait survenir).

Il va sans dire que le synchronisme est essentiel... L'ISS et l'engin spatial doivent se trouver à leur point de rencontre au même moment.

Pour accomplir cet exploit, il faut une bonne dose de planification et plusieurs mises à feu.

Prenons le cas où l'ISS est en orbite circulaire autour de la Terre et où la navette spatiale décrit une orbite semblable mais à une altitude inférieure, comme il est illustré ci-contre. Supposons également que, dans le cas présent, les deux orbites se trouvent sur le même plan.

Orbite

La première étape de la manoeuvre consiste à placer la navette à peu près dans la même orbite que l'ISS.

Les moteurs de la fusée sont brièvement mis à feu (point A dans l'illustration de gauche) afin d'accroître la vitesse avant de la navette. L'orbite de la navette devient alors elliptique. L'apogée de cette orbite (le point le plus éloigné de la Terre) se trouve environ à la même altitude que l'orbite de l'ISS.

Le périgée (point le plus près de la Terre) se situe au même endroit dans l'orbite où a eu lieu la mise a feu.

Orbite

Afin de faire correspondre l'orbite de la navette à celle de l'ISS, celle-ci doit redevenir circulaire. On y arrive en effectuant une seconde mise à feu à l'apogée de l'orbite elliptique, représenté par le point B dans le diagramme de gauche.

L'orbite circulaire à atteindre est représentée par la fine ligne légèrement à l'intérieur de l'orbite de la station spatiale.

La période orbitale de la navette est légèrement moins longue que celle de l'ISS. Cela lui permet de s'approcher graduellement de la station.

Orbite

L'orbite circulaire de la navette, légèrement plus petite, lui permet d'atteindre la station tout en étant un peu plus basse en altitude.

Bien que la navette semble emprunter la bonne trajectoire en une seule orbite dans l'illustration, il faut en général plusieurs manoeuvres pour placer la navette à une distance d'amarrage de la station.

La rencontre et l'amarrage se produisent après une série de petits ajustements orbitaux, chaque manoeuvre permettant de rapprocher les trajectoires orbitales jusqu'à ce que la convergence soit réalisée.

La vitesse de la navette à l'amarrage, par rapport à la station, est de quelques centimètres par seconde.

Orbite

Il est important de comprendre que l'amarrage se fait par des manoeuvres orbitales et non par un déplacement rectiligne d'un point à un autre.

Dans l'illustration ci-contre, la navette se trouve dans une orbite inférieure et bénéficie donc d'un avantage qui se traduit par un gain de temps, de sorte qu'elle se rapproche graduellement de l'ISS par l'arrière.

On peut également rehausser légèrement l'orbite de la navette. Dans ce cas, la station a l'avantage du gain de temps et peut converger vers la navette.

Activité pour les élèves   |   Corrigé