Satellites : orbites et missions

Auteur(s) :

Capderou, Michel Découvrir l'auteur

Résumé

L'ouvrage débute par une étude du satellite dans le cadre des lois de la mécanique spatiale. Il présente ensuite les diverses catégories d'orbites et le problème de l'échantillonnage. Il se termine sur des études de cas concrets, toutes les notions abordées pour les satellites terrestres étant notamment mises en oeuvre pour un satellite en orbite autour de Mars.

Éditeur(s)
- Springer
Date
- 2002
Notes
- Bibliogr. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 486 p.- 16 pl. ; 24 x 16 cm + 1 CD-ROM
Sujet(s)
- Satellites
- Satellites artificiels -- Orbites
ISBN
- 2-287-59772-7
Indice
- 629.8 Astronautique, technique spatiale
Quatrième de couverture
- Ce livre traite des orbites des satellites et montre comment leur grande diversité permet de répondre aux besoins de domaines aussi différents que les communications, le positionnement, la télédétection, la météorologie ou l'astronomie.
  L'ouvrage débute par une étude du satellite dans le cadre des lois de la mécanique spatiale. Il présente ensuite les diverses catégories d'orbites (orbite circulaire, elliptique, haute, basse, géostationnaire, héliosynchrone) et le problème de l'échantillonnage (quand et comment le satellite voit sa cible). Il se termine sur des études de cas concrets, toutes les notions abordées pour les satellites terrestres étant notamment mises en œuvre pour un satellite en orbite autour de Mars.
  L'exposé est étayé par de nombreuses applications, figures et illustrations (plus de mille satellites cités en exemple). Le propos s'appuie sur deux logiciels, IXION (orbitographie et échantillonnage) et ATLAS (cartographie) développés par l'auteur. Le CD fourni comporte un logiciel interactif permettant de déterminer l'orbite et l'échantillonnage d'un satellite.
  Ce livre s'adresse aux chercheurs, enseignants et étudiants travaillant dans le domaine des satellites. Les enseignants du secondaire, les géographes, les ingénieurs utilisant les images prises de l'espace et toutes les personnes concernées par l'exploration spatiale y trouveront de précieux éléments d'information.
Tables des matières
- - Satellites
  - Orbites et missions
  - Michel Capderou
  - Springer
  - 1 Mouvement képlérien15
  - 1.1 Préambule: le satellite et son mouvement15
  - 1.2 Accélération dans le cas général16
  - 1.2.1 Vitesse et accélération16
  - 1.2.2 Moment cinétique17
  - 1.3 Accélération centrale18
  - 1.3.1 Définition et propriétés18
  - 1.3.2 Caractéristiques du mouvement18
  - 1.4 Accélération newtonienne20
  - 1.4.1 Equation de la trajectoire20
  - 1.4.2 Discussion du type de trajectoire21
  - 1.5 Mouvement képlérien: trajectoire et période24
  - 1.5.1 Définition24
  - 1.5.2 Trajectoires du mouvement périodique24
  - 1.5.3 Période et pulsation du mouvement27
  - 1.6 Loi horaire: les trois anomalies28
  - 1.6.1 Expression t = t(teta) - Anomale vraie v28
  - 1.6.2 Expression t = t(gamma) - Anomalie excentrique E30
  - 1.6.3 Obtention géométrique de l'équation de Kepler31
  - 1.6.4 Relation entre anomalies - Anomalie moyenne M32
  - 1.6.5 Le problème de Kepler34
  - 1.7 Représentation des anomalies36
  - 1.7.1 Récapitulation sur les anomalies36
  - 1.7.2 Représentation des anomalies v(M) et E(M)36
  - 1.7.3 Equation du centre38
  - 1.8 Intégrales premières du mouvement39
  - 1.8.1 Lois de conservation39
  - 1.8.2 Remarque sur l'énergie41
  - 1.9 Note historique sur l'attraction universelle42
  - 1.9.1 Les lois de Kepler42
  - 1.9.2 Newton et l'attraction universelle43
  - 1.10 Annexe: Rappels sur les ellipses45
  - 1.10.1 Coordonnées cartésiennes, coordonnées polaires45
  - 1.10.2 Excentricité et aplatissement48
  - 1.10.3 Rayon de l'ellipse49
  - 2 Satellite en orbite képlérienne51
  - 2.1 Champ de gravitation51
  - 2.1.1 Attraction universelle51
  - 2.1.2 Théorème de Gauss52
  - 2.1.3 Calcul de champ par le théorème de Gauss54
  - 2.1.4 Champ de gravitation terrestre54
  - 2.2 Problème des N corps, des 2 corps55
  - 2.2.1 Problème des N corps55
  - 2.2.2 Problème des 2 corps55
  - 2.3 Paramètres orbitaux57
  - 2.3.1 Définition du référentiel57
  - 2.3.2 Repérage d'un point de l'orbite58
  - 2.3.3 Eléments képlériens61
  - 2.3.4 Paramètres orbitaux adaptés61
  - 2.4 Cas des orbites quasi-circulaires62
  - 2.4.1 Orbites à faible excentricité62
  - 2.4.2 Orbites quasi-circulaires63
  - 2.4.3 Paramètres orbitaux réduits63
  - 2.5 Période képlérienne65
  - 3 Satellite en orbite réelle (perturbée)69
  - 3.1 Forces perturbatrices69
  - 3.1.1 Ordre de grandeur des forces perturbatrices69
  - 3.1.2 Potentiel70
  - 3.2 Potentiel terrestre71
  - 3.2.1 Détermination du potentiel élémentaire71
  - 3.2.2 Obtention du potentiel par intégration72
  - 3.2.3 Harmoniques sphériques74
  - 3.2.4 Développement du potentiel au degré 275
  - 3.2.5 Développement du potentiel à des degrés supérieurs77
  - 3.3 Perturbations et altitude du satellite78
  - 3.3.1 Forces conservatives79
  - 3.3.2 Forces non conservatives83
  - 3.4 Méthode des perturbations: présentation84
  - 3.4.1 Equation du mouvement perturbé84
  - 3.4.2 Principe de la méthode87
  - 3.5 Méthode des perturbations: résolution88
  - 3.5.1 Equations de Lagrange88
  - 3.5.2 Eléments orbitaux métriques et angulaires90
  - 3.5.3 Eléments de Delaunay91
  - 3.5.4 Cas des paramètres mal définis92
  - 3.5.5 Accélérations perturbatrices ne dérivant pas d'un potentiel92
  - 3.6 Résultat du traitement des perturbations (terme en J2)92
  - 3.6.1 Expression du potentiel perturbateur (terme en J2)93
  - 3.6.2 Variation des éléments orbitaux95
  - 3.7 Résultat du traitement des perturbations (cas général)98
  - 3.7.1 Cas du potentiel terrestre (terme en Jn)98
  - 3.7.2 Cas du potentiel terrestre complet102
  - 3.7.3 Cas des perturbations terrestres et non terrestres103
  - 3.8 Différentes définitions de la période104
  - 3.9 Remarques sur le mouvement de précession106
  - 3.9.1 Précession des équinoxes106
  - 3.9.2 Précession de la ligne nodale du satellite107
  - 3.10 Note historique sur la géodésie107
  - 3.10.1 Calcul du terme J2 par la géodésie107
  - 3.10.2 Formule de Clairaut110
  - 3.10.3 Ellipsoïde terrestre111
  - 3.11 Géoïde terrestre113
  - 3.11.1 Satellites et géodésie113
  - 3.11.2 Evolution des modèles de potentiel terrestre114
  - 3.11.3 Evaluation de la constante d'attraction géocentrique117
  - 3.12 Annexe: Notion de sphère d'influence118
  - 3.12.1 Attractions terrestre et solaire118
  - 3.12.2 Sphère d'influence120
  - 3.13 Annexe: Points de Lagrange121
  - 3.13.1 Problème des trois corps restreint121
  - 3.13.2 Etude simplifiée pour les points L1 et L2122
  - 3.13.3 Les cinq points de Lagrange123
  - 3.13.4 Points de Lagrange en astronomie124
  - 3.13.5 Satellites artificiels aux points de Lagrange125
  - 3.14 Annexe: Rappels sur les fonctions de Legendre127
  - 3.15 Annexe: Trigonométrie sphérique128
  - 3.15.1 Etablissement des relations de Gauss128
  - 3.15.2 Les quinze relations pour le triangle sphérique128
  - 3.16 Annexe: Constantes astronomiques121
  - 4 Mouvements orbite / Terre / Soleil133
  - 4.1 Mouvement de l'orbite133
  - 4.1.1 Variations séculaires - cas simplifié133
  - 4.1.2 Variations séculaires - jusqu'au terme en J4141
  - 4.1.3 Exemples d'application: période et altitude141
  - 4.1.4 Cas des satellites strictement polaires144
  - 4.2 Mouvement de la Terre146
  - 4.2.1 Mouvement de la Terre autour du Soleil146
  - 4.2.2 Mouvement de la Terre autour de l'axe des pôles147
  - 4.2.3 Mouvement orbite / Terre148
  - 4.3 Mouvement apparent du Soleil149
  - 4.3.1 Sphère céleste et coordonnées149
  - 4.3.2 Angle horaire151
  - 4.3.3 Equation du temps151
  - 4.3.4 Temps solaires155
  - 4.3.5 Note historique sur les échelles de temps157
  - 4.3.6 Déclinaison157
  - 4.4 Géosynchronisme159
  - 4.4.1 Définition159
  - 4.4.2 Calcul de l'orbite160
  - 4.4.3 Satellites géostationnaires161
  - 4.4.4 Dérive de l'orbite géostationnaire163
  - 4.4.5 Maintien à poste165
  - 4.4.6 Satellites géosynchrones en orbite très excentrée166
  - 4.5 Héliosynchronisme167
  - 4.5.1 Définition167
  - 4.5.2 Constante d'héliosynchronisme168
  - 4.5.3 Calcul de l'orbite168
  - 4.5.4 Satellites héliosynchrones172
  - 4.5.5 Dérive et maintien sur orbite173
  - 4.5.6 Satellites héliosynchrones en orbite très excentrée175
  - 5 Orbite et trace du satellite177
  - 5.1 Position du satellite sur son orbite177
  - 5.1.1 Position du satellite177
  - 5.1.2 Equation de la trace du satellite181
  - 5.2 Trace du satellite en orbite circulaire181
  - 5.2.1 Equation de la trace du satellite181
  - 5.2.2 Latitude maximale atteinte182
  - 5.2.3 Décalage équatorial183
  - 5.2.4 Inclinaison apparente184
  - 5.2.5 Angle de la trace avec un méridien189
  - 5.3 Classification des types d'orbite190
  - 5.4 Satellites classés par mission192
  - 5.4.1 Satellites pour la géophysique193
  - 5.4.2 Satellites d'observation de la Terre196
  - 5.4.3 Satellites océanographiques212
  - 5.4.4 Satellites pour la navigation214
  - 5.4.5 Satellites pour les communications218
  - 5.4.6 Satellites pour l'astronomie, l'astrophysique226
  - 5.4.7 Satellites pour la Physique fondamentale233
  - 5.4.8 Satellites technologiques234
  - 5.4.9 Satellites à mission spécifiquement militaire235
  - 5.4.10 Satellites avec présence humaine237
  - 5.4.11 Satellites non-scientifiques238
  - 5.5 Annexe: Vitesse du satellite en orbite circulaire238
  - 5.5.1 Définition des diverses vitesses étudiées238
  - 5.5.2 Vitesse à l'équateur240
  - 5.6 Annexe: Durée de visibilité du satellite241
  - 5.6.1 Satellite en orbite circulaire241
  - 5.6.2 Satellite en orbite très excentrée244
  - 5.7 Annexe: Projections cartographiques245
  - 6 Orbite par rapport au Soleil: passage, heure249
  - 6.1 Cycle par rapport au Soleil249
  - 6.1.1 Heure de passage249
  - 6.1.2 Calcul du cycle Cs250
  - 6.1.3 Cycle Cs et caractéristiques de l'orbite253
  - 6.1.4 Cycle et heure de passage au noeud ascendant256
  - 6.2 Passage pour un satellite héliosynchrone257
  - 6.2.1 Passage à une latitude donnée257
  - 6.2.2 Choix de l'heure locale au noeud ascendant261
  - 6.3 Annexe: Durée de l'éclipse solaire267
  - 6.3.1 Orbite LEO crépusculaire267
  - 6.3.2 Orbite GEO273
  - 7 Orbite par rapport à la Terre: phasage, altitude275
  - 7.1 Contrainte de phasage275
  - 7.1.1 Fréquence quotidienne de phasage276
  - 7.1.2 Calcul du cycle de phasage CT276
  - 7.1.3 Triplet de phasage278
  - 7.1.4 Relation avec le cycle par rapport au Soleil278
  - 7.2 Phasage pour un satellite héliosynchrone279
  - 7.2.1 Méthode pour l'obtention du phasage279
  - 7.2.2 Diagramme de phasage279
  - 7.2.3 Phasage défini par le triplet de phasage282
  - 7.2.4 Phasage défini par le cycle et l'altitude approchée287
  - 7.2.5 Phasage sur un jour288
  - 7.3 Phasage pour un satellite LEO non-héliosynchrone288
  - 7.3.1 Obtention du triplet de phasage288
  - 7.3.2 Phasage, altitude et inclinaison290
  - 7.4 Phasage pour les satellites MEO et HEO292
  - 7.5 Etude de la grille de phasage293
  - 7.5.1 Construction de la grille de phasage293
  - 7.5.2 Utilisation de la grille de phasage297
  - 7.5.3 Grilles de référence298
  - 7.5.4 Sous-cycle de phasage304
  - 7.6 Indice de phasage308
  - 7.6.1 Définition de l'indice de phasage308
  - 7.6.2 Phasage parfait ou imparfait309
  - 7.6.3 Exemples d'utilisation de l'indice de phasage310
  - 7.6.4 Indice de phasage et caractéristiques d'orbite312
  - 7.7 Variation de l'altitude314
  - 7.7.1 Altitude et paramètres orbitaux314
  - 7.7.2 Altitude au cours d'une révolution318
  - 7.7.3 Variation de l'altitude sur une longue période319
  - 7.8 Orbite gelée321
  - 7.8.1 Définition de l'orbite gelée321
  - 7.8.2 Détermination des paramètres gelés321
  - 7.8.3 Altitude du satellite pour une orbite gelée323
  - 8 Vue depuis le satellite327
  - 8.1 Fauchée des instruments327
  - 8.1.1 Repère orbital local327
  - 8.1.2 Modes de balayage328
  - 8.2 Géométrie de vue pour la fauchée330
  - 8.2.1 Définition des angles330
  - 8.2.2 Relations entre les angles332
  - 8.2.3 Fauchée au sol333
  - 8.2.4 Latitudes vues et recouvrement en latitude334
  - 8.3 Déformation des pixels335
  - 8.3.1 Calcul de l'indice de déformation335
  - 8.3.2 Déformation des pixels - satellites LEO336
  - 8.3.3 Déformation des pixels - satellites GEO338
  - 8.4 Trace des fauchées pour un satellite LEO338
  - 8.4.1 Fauchée orthogonale338
  - 8.4.2 Recouvrement équatorial341
  - 8.4.3 Fauchée et contrainte de mission343
  - 8.4.4 Fauchée conique344
  - 8.5 Vue depuis un satellite GEO346
  - 9 Echantillonnage temporel et angulaire353
  - 9.1 Principe de l'échantillonnage353
  - 9.2 Direction cible-satellite354
  - 9.2.1 Etude de la direction de visée du satellite354
  - 9.2.2 Cas des satellites géostationnaires357
  - 9.3 Direction cible-Soleil359
  - 9.3.1 Etude de la direction de visée du Soleil359
  - 9.3.2 Lever et coucher du Soleil, midi TSV361
  - 9.4 Géométrie Soleil-cible-satellite363
  - 9.5 Tableaux mensuels d'échantillonnage364
  - 10 Satellite de Mars377
  - 10.1 Présentation de la planète Mars377
  - 10.1.1 Mars et l'exploration spatiale377
  - 10.1.2 Géographie de Mars380
  - 10.2 Grandeurs géodésiques et astronomiques383
  - 10.2.1 Satellite en orbite képlérienne383
  - 10.2.2 Données géodésiques et astronomiques384
  - 10.2.3 Longitude aréocentrique et jour martien385
  - 10.2.4 Déclinaison389
  - 10.2.5 Equation du temps389
  - 10.3 Satellite en orbite réelle392
  - 10.3.1 Accélérations perturbatrices392
  - 10.3.2 Variations séculaires des éléments orbitaux394
  - 10.3.3 Classification des satellites396
  - 10.4 Représentation de la trace398
  - 10.5 Orbite par rapport au Soleil: passage, heure403
  - 10.6 Orbite par rapport à Mars: phasage, altitude405
  - 10.6.1 Phasage405
  - 10.6.2 Altitude409
  - 10.7 Vue depuis le satellite411
  - 10.8 Echantillonnage temporel et angulaire416
  - 10.9 Annexes relatives aux satellites martiens417
  - 10.9.1 Vitesse du satellite et de sa trace417
  - 10.9.2 Durée de l'éclipse solaire418
  - 10.9.3 Satellites naturels421
  - 11 Satellite d'un autre corps céleste423
  - 11.1 Planètes du système solaire423
  - 11.1.1 Présentation des planètes423
  - 11.1.2 Exploration spatiale des planètes426
  - 11.2 Grandeurs géodésiques et astronomiques (planètes)429
  - 11.3 Satellite de planète en orbite réelle435
  - 11.3.1 Accélérations perturbatrices435
  - 11.3.2 Classification des satellites435
  - 11.4 Trace du satellite d'une planète437
  - 11.4.1 Satellite de Mercure437
  - 11.4.2 Satellite de Vénus438
  - 11.4.3 Satellite de l'astéroïde Eros442
  - 11.5 Satellites naturels du système solaire444
  - 11.6 Grandeurs géodésiques et astronomiques (satellites naturels)445
  - 11.7 Satellite de satellite naturel en orbite réelle446
  - 11.7.1 Accélérations perturbatrices446
  - 11.7.2 Classification des satellites448
  - 11.8 Trace du satellite d'un satellite naturel451
  - 11.8.1 Satellite de la Lune451
  - 11.8.2 Satellite d'Europe458
  - 11.8.3 Satellite de Titan458
  - 11.8.4 Satellite de Triton459
Origine de la notice:
- Electre