GRAND ORAL PHYSIQUE FRONDE GRAVITATIONNELLE, Dissertation de Physique

Télécharge GRAND ORAL PHYSIQUE FRONDE GRAVITATIONNELLE et plus Dissertation au format PDF de Physique sur Docsity uniquement! FRONDE GRAVITATIONNELLE Notre planète, la Terre, ne représente qu’une infime partie de l’univers infini qui la contient. Mais qu’est-ce qui se trouve alors dans le reste de cet univers ? Une question que les Hommes se posent dès l’instant où ils entrevoient la possibilité de ce monde extraterrestre. La conquête spatiale prend une grande importance durant la seconde moitié du XXe siècle, lors de la guerre froide. C’est ce que l’on a appelé la guerre des étoiles. Les grandes puissances cherchent à conquérir un territoire jusque là vide de toute empreinte humaine ; l’espace. C’est la Russie qui effectue le premier vol spatial orbital, le 4 octobre 1957, avec le satellite Spoutnik 1, suivi de près par le premier homme dans l’espace en 1961 (YOURI GAGARINE)(NEIL ARMSTRONG 1969 AMERICAIN, saturne 5). Mais ce qui, personnellement, m’intéresse particulièrement, ce sont les voyages interplanétaires. Le voyage d’une sonde interplanétaires se distingue par deux caractéristiques; la durée du voyage et le coût énergétique. Une opération spatiale demande un certain coût, et je me suis interrogée sur comment l’astrophysique pouvait permettre de réduire ces coûts. Pour cela je me suis penchée sur le phénomène de fonde gravitationnelle, ou assistance gravitationnelle. Plan I- Fonctionnement La fronde gravitationnelle dans la mécanique spatiale est une utilisation volontaire d’un corps céleste, dans notre cas la plupart du temps des planètes du système solaire, pour modifier la trajectoire et la vitesse d’un engin spatial, le plus souvent une sonde. On sait que dans l’espace, deux corps s’attirent et que plus la masse d’un corps est importante, plus l’attraction est forte. Une sonde en s’approchant d’une planète est attirée vers elle, la planète accélère la sonde et la dévie. Lorsque la sonde quitte la zone d’attraction de la planète dans une autre direction elle perd la vitesse qu’elle avait acquise en s’approchant de la planète. En réalité l’opération n’est pas nulle car la planète continue, elle, de tourner autour du soleil. On va décomposer sa trajectoire en 3 parties : -avant l’effet de fronde gravitationnelle, la sonde est soumise à l’attraction du soleil qui domine toutes les autres, son orbite est approximativement une ellipse. -ensuite, lorsque la sonde entre dans la zone d’influence, ou sphère de Hill, d’une planète, c’est l’attraction de cette planète qui l’emporte et la sonde a une trajectoire hyperbolique par rapport à la planète. L’attraction du soleil ne disparaît pas mais devient secondaire. Par exemple Jupiter a une zone d’influence qui forme une sphère dont le rayon est de 7 % le rayon moyen de l’orbite de Jupiter par rapport au soleil (~50 000 km) . Une fois entrée dans cette zone, une sonde est soumise à l’attraction Jovienne. -une fois que la sonde a quitté la zone d’influence de la planète, c’est de nouveau l’attraction du soleil qui l’emporte. La planète a transmis une partie de son énergie à la sonde, c’est comme si elle lui avait communiqué une partie de sa vitesse. L’énergie cinétique gagnée vient de l’énergie de pesanteur empruntée. Alors la vitesse de la sonde par rapport à la planète n’a pas changé, mais sa vitesse par rapport au soleil si. II- Avantages Il faut savoir que la plupart du temps pour envoyer un engin spatial en direction d’une planète en trajectoire directe, on utilise la trajectoire de Hohmann, la plus simple, rapide et économique. Elle permet de passer par une orbite tangente aux deux orbites, dont on va faire une approximation circulaires pour simplifier l’explication, de deux planètes situées dans le même plan, en utilisant seulement deux manœuvres impulsionnelles. Pour calculer le temps du voyage nécessaire pour aller de l’astre de départ à l’astre d’arrivée, on peut utiliser la 3e loi de Kepler qui dit que la période de révolution au cube divisée par le demi-grand axe au carré est égal à une constante, 1 si la période de révolution est en année et le demi-grand axe en unité astronomique.