Mise en orbite (2/3)
Avertissement : Vous l’aviez compris, ceci
n’est qu’un roman, une fiction, une « pure construction intellectuelle », du
pur jus de neurone garanti 100 % bio, sortie tout droit de l’imaginaire de son
auteur.
Toute ressemblance avec des personnages, des lieux, des actions, des situations ayant existé ou existant par ailleurs dans la voie lactée (et autres galaxies), y compris sur la planète Terre, y est donc purement, totalement et parfaitement fortuite !
« Pour accéder à l’orbite géostationnaire à 36.000 km, les
satellites de télécoms sont généralement mis sur une orbite de transfert
géostationnaire (GTO). C’est une orbite très elliptique, avec une apogée à 36.000
km d’altitude (niveau de l’orbite définitive) et un périgée beaucoup plus bas
(200 km).
Certaines fusées, les Proton et de futures fusées Américaines, peuvent lancer directement en GTO.
Et nous, sur le démonstrateur, nous ferons pareil, mais pour « arrondir » l’orbite de notre réservoir lancé pas SpaceX. »
Lors d’un vol géostationnaire, le satellite garde un peu de carburant qui va
lui servir par la suite pour corriger les modifications impromptues de son
orbite par les vents solaires. Il faut noter que le moteur de circularisation est
toujours celui qui effectue par la suite des rectifications. Ce peut être un
moteur à poudre (alors que le système de correction doit être à liquide, puisqu’il
est rallumé un grand nombre de fois). Quand il n’a plus de carburant, il est
hors service. Pour éviter d’encombrer l’orbite, les plus récents emploient
leurs dernières gouttes de carburant pour s’en écarter.
Ainsi la durée de vie est en général de 10-15 ans.
« Si le tir est fait d’un site éloigné de l’équateur, ce qui n’est pas notre cas, il faudrait lui faire faire plus de détours. » Le satellite devra consacrer une part importante de son carburant à effectuer un « virage ». Et sa durée de vie est donc diminuée.
Un vaisseau spatial habité, lui, doit pour revenir sur terre et pour cela réalise
différentes manœuvres. Sur son orbite à 200 km d’altitude et à la vitesse de
7,86 km/s, ce vaisseau, comme un satellite, peut, en augmentant sa vitesse
passer sur une nouvelle orbite avec un apogée plus éloigné. À l’inverse, si l’on
réduit la vitesse circulaire, le vaisseau va raccourcir sa trajectoire.
À 200 km d’altitude, l’orbite est très près des premières couches denses de l’atmosphère. Un petit ralentissement va le faire plonger dans l’atmosphère comme le font les satellites en fin de vie pour qu’il soit détruit dans l’atmosphère. « La différence est que notre démonstrateur est conçu pour pouvoir passer cette traversée sans être détruit. »
La rentrée dans l’atmosphère consiste donc en un freinage hors de l’atmosphère, un freinage dans l’atmosphère et une stabilisation du vaisseau qui va se retrouver dans la configuration d’un avion, plutôt d’un planeur motorisé et manœuvrable.
« L’orbite sur laquelle circule le vaisseau habité est comme un rail fabriqué spécialement pour lui par sa vitesse de satellisation. Une réduction de la vitesse sera l’équivalent d’un aiguillage. Mais le rail est hors de l’atmosphère, ou dans des zones de la haute atmosphère où les particules d’air sont si peu nombreuses et si espacées les unes des autres que leur effet ne peut se manifester qu’à échéance plus ou moins longue, et dans des conditions incontrôlables, difficilement prévisible. »
Le ralentissement volontaire ne peut donc être obtenu autrement que par un
système de réaction, par une fusée éjectant des gaz. Si un satellite avait
cette fusée derrière lui, éjectant des gaz vers l’arrière, la vitesse ainsi
obtenue s’ajouterait à la vitesse que le satellite avait déjà, et sa
trajectoire s’allongerait. Pour qu’elle raccourcisse, il faut que la fusée soit
dirigée vers l’avant, afin que la vitesse obtenue par elle vienne en déduction
de la vitesse que le satellite avait auparavant. On appelle cette fusée de
freinage une « rétrofusée ».
« À 200 kilomètres d’altitude, un supplément de vitesse de 60 mètres/seconde suffit à allonger la trajectoire de 200 kilomètres environ, et à créer un apogée à 400 kilomètres d’altitude.
Cette perte de vitesse de 60 mètres/seconde est donc celle qui idéalement convient le mieux. »
D’ailleurs, on peut s’amuser à calculer à son propos l’équation de
Tsiolkovski où la vitesse finale est égale à la vitesse d’éjection des gaz facteur
de 2,1 fois le logarithme du rapport des masses. « Cela donne, avec des
gaz à 2.500 mètres-seconde : 60 m/s = 2.500 x 2,3 x logarithme du rapport de
masse. Le logarithme obtenu 0,1040, c’est-à-dire celui nombre 1,1. Ce qui fait
à peine 10 % de combustible à éjecter.
« La commande du fonctionnement de la rétrofusée doit néanmoins se faire avec la plus grande précision, pour que l’éjection des gaz se produise à la seconde près voulue et que la trajectoire de descente se dirige exactement vers le point prévu pour son arrivée. »
Une autre condition impérieuse de la réussite est que le jet de la
rétrofusée soit exactement dirigé dans le sens de la course du satellite.
« Le moindre écart d’angle vers le bas a bien pour effet de ralentir le satellite, un peu moins toutefois, mais en même temps la trajectoire est légèrement déviée vers le haut. La descente se fera donc beaucoup plus loin. Le moindre écart vers le haut a également pour effet de ralentir le satellite, également un peu moins, mais en même temps la trajectoire est légèrement déviée vers le bas. Le satellite est donc plus vite « injecté » dans l’atmosphère dont le freinage se fera plus rapidement sentir.
« Or, la bonne orientation de la rétrofusée n’est pas une chose qui va de soi, car un satellite lancé même avec la plus grande perfection, même placé sur une orbite absolument convenable, est toujours, si l’on n'intervient pas, en état de perpétuelle culbute ! »
Dans un milieu sans atmosphère comme c’est pratiquement le cas dès 200 kilomètres d’altitude, aucun freinage atmosphérique n’intervient plus sauf le résiduel.
Rien n’oblige donc plus le vaisseau à se présenter de telle façon plutôt que de telle autre. Seul son centre de gravité est concerné par le mouvement de satellisation. C’est lui qui suit le tracé de l’orbite. Le vaisseau pratique des pirouettes librement autour de ce centre de gravité, la moindre impulsion latérale au moment de sa séparation d’avec la fusée porteuse lui ayant communiqué un tournoiement qui se poursuivra tant que rien n’interviendra pour le stopper.
« C’est ce qui est arrivé à l’étage de la StarShip de Musk qui nous sert de réservoir. Il oscille dans tous les sens, roulement sur son axe, tangage, pivotement, lacet en toupie : notre premier vol va devoir le stabiliser avant de pouvoir s’y arrimer et refaire les pleins, sans ça, il n’est pas possible de redescendre de façon contrôlée sans nous faire mourir étouffé faute d’oxygène respirable… »
Par conséquent, un premier vol à haut risque…
« Les errements en orbite sont aussi un obstacle au bon
fonctionnement de la rétrofusée. Ce peut être aussi dangereux pour l’organisme
de l’homme à bord du vaisseau, car le tournoiement crée une force centrifuge
risquant de faire affluer le sang au cerveau, ou au contraire vers les
extrémités. En tout cas, elle interdit au pilote astronaute d’observer la
Terre, de même qu’on ne peut regarder un point fixe quand on est dans un manège
de chevaux de bois. »
Pour stabiliser un vaisseau dans l’espace sans air, le seul recours est encore la réaction.
Il faut faire agir de petites fusées projetant leur gaz dans le sens du mouvement giratoire où elles se comportent en rétrofusées, le compensant jusqu’à l'annuler. Comme la vitesse de ce mouvement giratoire est très faible, de l’ordre du mètre et même du centimètre-seconde, l’équation de Tsiolkovski indique qu’il n’est besoin d’éjecter que des masses insignifiantes de gaz.
Encore faut-il, là aussi, que ce soit dans la bonne direction.
Le mécanisme de la stabilisation sera par conséquent constitué d’un ensemble de minuscules fusées disposées tout autour du vaisseau et pouvant entrer en action chacune isolément dans une direction donnée, selon le sens du tournoiement et avec la force nécessaire : ce sont les blocs stabilisateurs disposés à proximité des extrémités des vaisseaux.
Ces valeurs ne sont pas prévisibles et l’action des fusées de
stabilisation ne peut être inscrite dans un programme informatique, ni non plus
commandée depuis la Terre. Le vaisseau doit donc avoir à son bord un
appareillage capable d’apprécier, de mesurer le mouvement à corriger, et d’en
conclure les ordres à donner aux fusées concernées.
« C’est pour cette raison que j’embarque Bill T. Carrigeens lors du premier vol : il connait et s’est entrainé pour « mater » le réservoir de SpaceX… autrement dit lui corriger sa trajectoire… »
Ce n’est pas la tâche d’un ordinateur : le mouvement, par exemple, ne peut être jugé que par référence à une direction fixe. « Or, la direction du centre de la Terre n’est plus utilisable, puisque la pesanteur est annulée à bord du vaisseau. C’est encore le gyroscope, monté sur triple cardan, qui emporte de la Terre la direction fixe sur laquelle le vaisseau se guidera dans l'espace.
Ensuite, en phase de retour, ayant perdu de la vitesse par l’action en
bonne direction de ses moteur-fusée, le vaisseau pénètre dans l’atmosphère à
une vitesse encore supérieure à 7 kilomètres à la seconde. L’action de l’atmosphère
est alors double.
Utile, elle complétera le ralentissement de l’engin pour que l’arrivée de l’astronaute à terre ait lieu à très faible vitesse, dangereuse, elle échauffera les parois du véhicule par le choc entre les molécules d’air et le métal.
À cette vitesse, l’énergie développée est énorme. Il faut établir un compromis, utiliser la capacité de freinage jusqu’à la limite où elle ne met pas en péril la vie de l’homme et de sa machine.
« La rentrée dans l’atmosphère est un sujet vieux comme Hérode et il n’existe pas de solutions miracle pour rentrer en douceur. »
Les rebonds peuvent permettre de délayer un peu le problème et de multiplier par deux, voire un peu plus, la durée de la rentrée. Mais c’est loin d’être un phénomène illimité.
« L’imprécision du lieu d’atterrissage serait un tribut négligeable si multiplier les rebonds permettait d’accroître nettement la sécurité de cette phase. En fait, comme les lacets en montagne, ça amoindri la pente sans changer la dénivellation c’est à dire l’énergie cinétique à encaisser thermiquement. »
Outre le fait que cela engendrerait des accélérations de freinage au-delà de ce qui est supportable par l’être humain, une rentrée trop pentue dans l’atmosphère n’apporterait pas à la capsule une énergie thermique globalement plus importante, sauf que l’encaissant sur une durée trop brève le flux thermique n’aurait pas le temps de se diffuser par conduction dans l’intérieur du bouclier thermique et ce sur-échauffement extérieur provoquerait à la fois une fusion et un gradient thermique destructeur.
« Notez que le notre utilise des céramiques qui « tiennent » jusqu’à Mach 5… Or, on rentre à Mach 25. C’est ce que j’ai tenté de tester durant ces derniers mois. Pour affronter ces températures, le Nivelle use d’un procédé thermoélectrique, le « Gel Birgit ».
Du coup, ça ralentit l’échauffement qui ralentit la production d’électricité, qui réduit le champ magnétique, qui a pour conséquence de rehausser l’échauffement de la coque qui alimente la génération accrue d’électricité du champ magnétique… etc. »
« Et ça marche ? »
« Ça fonctionne assez bien et protège les céramiques. Mais il ne faut pas en abuser : il faut réétaler ce gel protecteur environ toutes les 5 heures d’utilisation… Ce qui laisse tout de même assez de temps pour rentrer en un seul morceau et non pas comme une merguez trop cuite ! »
Pour mémoire (n’en
déplaise à « Poux-tine ») : « LE PRÉSENT BILLET A ENCORE ÉTÉ RÉDIGÉ PAR UNE
PERSONNE « NON RUSSE » ET MIS EN LIGNE PAR UN MÉDIA DE MASSE « NON RUSSE »,
REMPLISSANT DONC LES FONCTIONS D’UN AGENT « NON RUSSE » !
Post-scriptum : Alexeï Navalny est mort en détention pour ses opinions politiques. Les Russes se condamnent à perpétuité à en supporter toute la honte !
Постскриптум: Алексей Навальный умер в заключении за свои политические взгляды. Россияне обрекают себя на всю жизнь нести весь позор!
Parrainez Renommez la rue de l'ambassade de Russie à Paris en rue Alexeï Navalny (change.org)
Toute ressemblance avec des personnages, des lieux, des actions, des situations ayant existé ou existant par ailleurs dans la voie lactée (et autres galaxies), y compris sur la planète Terre, y est donc purement, totalement et parfaitement fortuite !
Certaines fusées, les Proton et de futures fusées Américaines, peuvent lancer directement en GTO.
Et nous, sur le démonstrateur, nous ferons pareil, mais pour « arrondir » l’orbite de notre réservoir lancé pas SpaceX. »
Ainsi la durée de vie est en général de 10-15 ans.
« Si le tir est fait d’un site éloigné de l’équateur, ce qui n’est pas notre cas, il faudrait lui faire faire plus de détours. » Le satellite devra consacrer une part importante de son carburant à effectuer un « virage ». Et sa durée de vie est donc diminuée.
À 200 km d’altitude, l’orbite est très près des premières couches denses de l’atmosphère. Un petit ralentissement va le faire plonger dans l’atmosphère comme le font les satellites en fin de vie pour qu’il soit détruit dans l’atmosphère. « La différence est que notre démonstrateur est conçu pour pouvoir passer cette traversée sans être détruit. »
La rentrée dans l’atmosphère consiste donc en un freinage hors de l’atmosphère, un freinage dans l’atmosphère et une stabilisation du vaisseau qui va se retrouver dans la configuration d’un avion, plutôt d’un planeur motorisé et manœuvrable.
« L’orbite sur laquelle circule le vaisseau habité est comme un rail fabriqué spécialement pour lui par sa vitesse de satellisation. Une réduction de la vitesse sera l’équivalent d’un aiguillage. Mais le rail est hors de l’atmosphère, ou dans des zones de la haute atmosphère où les particules d’air sont si peu nombreuses et si espacées les unes des autres que leur effet ne peut se manifester qu’à échéance plus ou moins longue, et dans des conditions incontrôlables, difficilement prévisible. »
« À 200 kilomètres d’altitude, un supplément de vitesse de 60 mètres/seconde suffit à allonger la trajectoire de 200 kilomètres environ, et à créer un apogée à 400 kilomètres d’altitude.
Cette perte de vitesse de 60 mètres/seconde est donc celle qui idéalement convient le mieux. »
« La commande du fonctionnement de la rétrofusée doit néanmoins se faire avec la plus grande précision, pour que l’éjection des gaz se produise à la seconde près voulue et que la trajectoire de descente se dirige exactement vers le point prévu pour son arrivée. »
« Le moindre écart d’angle vers le bas a bien pour effet de ralentir le satellite, un peu moins toutefois, mais en même temps la trajectoire est légèrement déviée vers le haut. La descente se fera donc beaucoup plus loin. Le moindre écart vers le haut a également pour effet de ralentir le satellite, également un peu moins, mais en même temps la trajectoire est légèrement déviée vers le bas. Le satellite est donc plus vite « injecté » dans l’atmosphère dont le freinage se fera plus rapidement sentir.
« Or, la bonne orientation de la rétrofusée n’est pas une chose qui va de soi, car un satellite lancé même avec la plus grande perfection, même placé sur une orbite absolument convenable, est toujours, si l’on n'intervient pas, en état de perpétuelle culbute ! »
Dans un milieu sans atmosphère comme c’est pratiquement le cas dès 200 kilomètres d’altitude, aucun freinage atmosphérique n’intervient plus sauf le résiduel.
Rien n’oblige donc plus le vaisseau à se présenter de telle façon plutôt que de telle autre. Seul son centre de gravité est concerné par le mouvement de satellisation. C’est lui qui suit le tracé de l’orbite. Le vaisseau pratique des pirouettes librement autour de ce centre de gravité, la moindre impulsion latérale au moment de sa séparation d’avec la fusée porteuse lui ayant communiqué un tournoiement qui se poursuivra tant que rien n’interviendra pour le stopper.
« C’est ce qui est arrivé à l’étage de la StarShip de Musk qui nous sert de réservoir. Il oscille dans tous les sens, roulement sur son axe, tangage, pivotement, lacet en toupie : notre premier vol va devoir le stabiliser avant de pouvoir s’y arrimer et refaire les pleins, sans ça, il n’est pas possible de redescendre de façon contrôlée sans nous faire mourir étouffé faute d’oxygène respirable… »
Par conséquent, un premier vol à haut risque…
Pour stabiliser un vaisseau dans l’espace sans air, le seul recours est encore la réaction.
Il faut faire agir de petites fusées projetant leur gaz dans le sens du mouvement giratoire où elles se comportent en rétrofusées, le compensant jusqu’à l'annuler. Comme la vitesse de ce mouvement giratoire est très faible, de l’ordre du mètre et même du centimètre-seconde, l’équation de Tsiolkovski indique qu’il n’est besoin d’éjecter que des masses insignifiantes de gaz.
Encore faut-il, là aussi, que ce soit dans la bonne direction.
Le mécanisme de la stabilisation sera par conséquent constitué d’un ensemble de minuscules fusées disposées tout autour du vaisseau et pouvant entrer en action chacune isolément dans une direction donnée, selon le sens du tournoiement et avec la force nécessaire : ce sont les blocs stabilisateurs disposés à proximité des extrémités des vaisseaux.
« C’est pour cette raison que j’embarque Bill T. Carrigeens lors du premier vol : il connait et s’est entrainé pour « mater » le réservoir de SpaceX… autrement dit lui corriger sa trajectoire… »
Ce n’est pas la tâche d’un ordinateur : le mouvement, par exemple, ne peut être jugé que par référence à une direction fixe. « Or, la direction du centre de la Terre n’est plus utilisable, puisque la pesanteur est annulée à bord du vaisseau. C’est encore le gyroscope, monté sur triple cardan, qui emporte de la Terre la direction fixe sur laquelle le vaisseau se guidera dans l'espace.
Utile, elle complétera le ralentissement de l’engin pour que l’arrivée de l’astronaute à terre ait lieu à très faible vitesse, dangereuse, elle échauffera les parois du véhicule par le choc entre les molécules d’air et le métal.
À cette vitesse, l’énergie développée est énorme. Il faut établir un compromis, utiliser la capacité de freinage jusqu’à la limite où elle ne met pas en péril la vie de l’homme et de sa machine.
« La rentrée dans l’atmosphère est un sujet vieux comme Hérode et il n’existe pas de solutions miracle pour rentrer en douceur. »
Les rebonds peuvent permettre de délayer un peu le problème et de multiplier par deux, voire un peu plus, la durée de la rentrée. Mais c’est loin d’être un phénomène illimité.
« L’imprécision du lieu d’atterrissage serait un tribut négligeable si multiplier les rebonds permettait d’accroître nettement la sécurité de cette phase. En fait, comme les lacets en montagne, ça amoindri la pente sans changer la dénivellation c’est à dire l’énergie cinétique à encaisser thermiquement. »
Outre le fait que cela engendrerait des accélérations de freinage au-delà de ce qui est supportable par l’être humain, une rentrée trop pentue dans l’atmosphère n’apporterait pas à la capsule une énergie thermique globalement plus importante, sauf que l’encaissant sur une durée trop brève le flux thermique n’aurait pas le temps de se diffuser par conduction dans l’intérieur du bouclier thermique et ce sur-échauffement extérieur provoquerait à la fois une fusion et un gradient thermique destructeur.
« Notez que le notre utilise des céramiques qui « tiennent » jusqu’à Mach 5… Or, on rentre à Mach 25. C’est ce que j’ai tenté de tester durant ces derniers mois. Pour affronter ces températures, le Nivelle use d’un procédé thermoélectrique, le « Gel Birgit ».
Du coup, ça ralentit l’échauffement qui ralentit la production d’électricité, qui réduit le champ magnétique, qui a pour conséquence de rehausser l’échauffement de la coque qui alimente la génération accrue d’électricité du champ magnétique… etc. »
« Et ça marche ? »
« Ça fonctionne assez bien et protège les céramiques. Mais il ne faut pas en abuser : il faut réétaler ce gel protecteur environ toutes les 5 heures d’utilisation… Ce qui laisse tout de même assez de temps pour rentrer en un seul morceau et non pas comme une merguez trop cuite ! »
Post-scriptum : Alexeï Navalny est mort en détention pour ses opinions politiques. Les Russes se condamnent à perpétuité à en supporter toute la honte !
Постскриптум: Алексей Навальный умер в заключении за свои политические взгляды. Россияне обрекают себя на всю жизнь нести весь позор!
Parrainez Renommez la rue de l'ambassade de Russie à Paris en rue Alexeï Navalny (change.org)
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire