Le plus court chemin n' est pas toujours le meilleur.

[jmb52]

bonjour à tous,

Les sciences spatiales réservent parfois des surprises!!
Le plus court chemin n' est pas toujours le meilleur.
Par exemple:
Partir de Baikonur pour faire une orbite géostationnaire:
-Orbitation à 200 km
-Faire une apogée de 35789 km d'alt.(orbite de transfert)
-A l'apogée, correction pour une inclinaison de 0 degré et aussitôt circularisation et voilà notre orbite géostationnaire.

Et bien le plus économique c' est de faire au départ une orbite super-synchrone, c' est à dire une orbite dont la période est supérieure à la période de rotation de la terre.
Le fait d' allonger l'orbite de transfert permet de faire des économies lors du changement du plan à l'apogée.

Par exemple, faire une apogée de 100000km d'alt puis correction du plan à l'apogée, aussitôt faire un périgé de 35789 km puis au périgé circulariser et voilà l'orbite géostationnaire avec des réductions de carburant(malgré une orbite de transfert plus grande).

Etonnant !!

Aussi, faire en même temps la correction de plan ET le périgé est plus économique que de les faire en 2 fois.

A tester sur Orbiter bien sûr.

[SolarLiner]

Pas si surprenant quand on est habitué à la mécanique spatiale.

En effet, de même que l'effet d'Oberth permet d'économiser du dV en poussant au périgée (l'économie augmente avec l'altitude de l'apogée), il es plus facile de changer son orbite à l'apogée (c'est plus efficace quand il y a une grande eccentricité).
Ainsi un changement de plan prendra 750 m/s sur orbite circulaire mais n'en prendra que 125 m/s pour une orbite super-synchrone.

Voici la démarche que j'utilise pour une mise en orbite géostationnaire:
- Mettre en orbite de parking
- Attendre le bon moment pour pousser l'apogée à l'altitude géostationnaire (calculée en fonction du point du globe que lequiel on veut se stationner. Attention je fais 2 orbites avant de me circulariser)
- Une fois l'apogée atteint, annuler l'inclinaison par rapport au plan équatorial
- On refait un tour, et on circularise à l'apogée suivante.

[jmb52]

Voici ma démarche en partant d' une base avec une latitude élevée(comme Baikonur):

-Décollage de Baikonur avec un CAP de 90 degré.
-Orbite de parking
-Faire une orbite avec une apogée de 100000km d' alt quand le DG coupe l' équateur.
-A l' apogée, faire le changement de plan(RINC=0) ET un périgé de 35789 km d' alt avec IMFD.
-Au périgé ,faire la synchonisation avec un point de la terre avec MFD base-sync, ENC = periapsis. Au périgé, burn en rétrograde et faire que Dist =0 (dans MDF base sync).
-Circularisation au périgé au prochain tour en rétrograde

En partant de Kourou, faire évidement directement une orbite de transfert avec une apogée de 35789 km car le changement de plan est faible.

[Carcharodon]

et quand on pense qu'Ariane injecte ses satellites directement sur une orbite GTO (geostationnary transfert orbit), sans orbite de parking...
C'est a dire, direct en partant du sol, création d'une orbite dont le périgée est sur terre (on s'en fout vu qu'on circularise la haut et qu'on y reviendra pas) et l'apogée est a l'endroit prévu pour y stabiliser le satellite GEO.
J'aimerais savoir calculer ça...
Il est clair que la solution GTO direct du sol avec une ApA de 36000km sera toujours la solution la plus économe, de loin.
Mais c'est la solution la plus difficile techniquement, car il faut prévoir d'être au bon moment a l'apogée pour être exactement au dessus du point prévu lors de la circularisation (ce serait con que le satellite de communication de la chine se trouve au dessus de l'atlantique  )
Je ne me suis presque pas intéressé a l'orbite GEO à ce jour (je me souviens d'un seul vol automatique en Ariane).
C'est vrai aussi que poser un satellite de comm en GEO c'est pas hyper sexy comme mission...

[SolarLiner]

Ca le devient quand tu as une contrainte de longitude

[jmb52]

bonsoir à tous,

Faire une orbite de transfert direct sans orbite de parking ne change pas grand chose sauf l' économie d' un réallumage moteur.

Le 6/01/2014 lancement de Thaicom6 par SpaceX en décollant de Cape Canaveral.
Une orbite de transfert de 90000km d'apogée a été effectuée pour la redescendre ensuite à 35800 km en finale après le changement de plan.
Pourquoi se compliquer la vie?
Tout simplement parce que c' est plus économique.
Bien sur, ,il y a un supplément de carburant pour le dépassement (et le réajustement)de l' altitude mais c' est compensé par une réduction de deltaV car le changement de plan est plus éloigné du centre (90000 km au lieu de 35800 km) 

http://en.wikipedia.org/wiki/Thaicom_6

J' ai fais plusieurs essais avec orbiter et cela se confirme:

1-en partant d' une orbite de parking puis apogé 35800 km puis circulariser (et synchronisation)= DeltaV=3.9 km/s (le + économique car pas de changement de plan, comme un départ de Kourou par exemple)

2-en partant d'une orbite de parking (en décollant de baikonur),puis apogée 35800 km,changement de plan (RINC=0)et en même temps circulariser (et synchronisation) à 35800 km( à l'apogée) = DeltaV=4.8 km/s (si manoeuvre pas en même temps DeltaV= 5.2 km/s)

3-en partant d'une orbite de parking (en décollant de baikonur),puis apogée 100000 km,changement de plan (RINC=0)et en même temps faire un périgé de 35800 km( à l'apogée),puis au périgé circularisation (et synchronisation )à 35800 km= DeltaV=4.6 km/s. (si manoeuvre à l' apogée en deux fois: DeltaV=4.8 km/s).

Conclusion:

Pour un décollage de Baikonur, le gain est DeltaV= 0.2 km/s avec une orbite d' apogée 100000 km par rapport à une orbite d' aogée de 35800 km ,pas négligeable.
Le fait aussi de faire en une seule manoeuvre le changement de plan et la correction d' altitude (ou la circularisation) est plus économique que de les faire séparément(on s" en doutait un peu).
Et la base Kourou a bien des avantages!!!(gain = DeltaV=0.7km/s)

J' avais trouvé cette expérience un peu étonnante, c' est pourquoi je voulais vous en faire part.

Carcharodon, faire une orbite géostationnaire peut-être un plaisir surtout le final quand dans MDF Surface, tu observes que ton vaisseau est bien calé à l' endroit voulu à quelques mètres près et avec une vitesse relative nulle avec le sol

Bons vols

[Carcharodon]

Carcharodon, faire une orbite géostationnaire peut-être un plaisir surtout le final quand dans MDF Surface, tu observes que ton vaisseau est bien calé à l' endroit voulu à quelques mètres près et avec une vitesse relative nulle avec le sol

je n'en doute pas, j'ai juste pas eu le temps encore de m'y intéresser.
Donc je ne sais pas faire du tout, encore.

[Carcharodon]

pour rebondir sur ce sujet fort intéressant, j'ai mis en pratique... avec KSP.
j'avais décidé de me mettre en orbite polaire autour de Duna pour vérifier les capacités de mon engin (en testant l'orbite la plus exigeante)
Cet engin a pour but de poser 2 personnes sur Duna (avec un qui reste en orbite, genre Apollo) et de les ramener ensuite sur terre exactement au pas de lancement (avec une aerocapture puis 3 aerofreinages).
Creer une orbite polaire est facile et pas cher, il suffit de s'y prendre dès l'entrée dans la SOI de Duna.
Par contre, revenir sur terre a partir de cette orbite polaire, c'est pas du tout pareil.
J'ai donc utilisé le truc de jmb52 et c'est vraiment excellent.

a 150 km d'altitude, si je demandais de changer mon inclinaison de 90° (polaire) a 0° (equatoriale), il me fallait ~1200 ms.
Alors j'ai monté l'apoastre a 5000 km (afin qu'elle se trouve sur la node de changement d'inclinaison, donc au dessus de l'équateur de Duna), pour ~250 ms, puis j'ai procédé au changement d'inclinaison a l'apoastre, pour seulement ~250 ms aussi !!
ensuite je n'ai eu qu'a monter le périastre, toujours pour ~250ms.
et je me retrouve a passer d'une orbite polaire circulaire basse (150km d'altitude) a une orbite equatoriale de 5000 km d'altitude, le tout pour ~750ms, alors que le SEUL changement d'inclinaison, si je l'avais fait en orbite basse circulaire, me coutait le double.
Sans compter qu'a 5000 km en orbite circulaire, j'économise ~200ms d'injection de retour vers Kerbin par rapport a l'orbite de 150 km.

donc c'est vraiment une solution excellente, d'augmenter artificiellement l'apoastre afin d'économiser grandement sur le cout en dV du changement d'inclinaison.
En conformité avec la loi de la navigation spatiale qui dit qu'il faut changer l'inclinaison la ou la vitesse est la plus lente (apoastre).
Bien entendu, il faut garder a l'esprit que cette élévation d'apoastre rend l'orbite bien plus lente, et ce qu'on gagne en dV, on le perd en durée de la manœuvre, considérablement (de plusieurs fois) plus longue a effectuer.

[jmb52]

Oui Carcharodon, et mème si après ,tu serais revenu à une orbite de 150 km, tu serais toujours gagnant, c' est là que l' expérience est étonnante.
 
Pour passer d' une orbite polaire à une orbite équatoriale, il y a aussi une expérience très étonnante qui consiste à passer par la lune (oui, par la lune !!) :

http://www.flytandem.com/orbiter/tutorials/Challenge_2006/index.htm

C' est en anglais et avec Trans -X mais je pense que tu peux le faire avec IMFD.
Le principe est le suivant:
Tu es en orbite polaire à 36000 km d' alt, tu passes par la lune  et au passage de celle-çi ( comme apollo 13), tu y passes avec un bon angle et une bonne altitude pour pouvoir arriver sur terre à 36000km d' alt et  avec un angle de 0 degré équatotial .
Une fois arrivé sur terre, circularisation pour une orbite de 36000km.
Il y a pas mieux pour économiser du carburant pour passer d' une orbite polaire à une orbite équatoriale  !!!. Etonnant non. 

[Carcharodon]

Oui Carcharodon, et mème si après ,tu serais revenu à une orbite de 150 km, tu serais toujours gagnant, c' est là que l' expérience est étonnante.

Mais dans le cadre d'un retour a la planète, ça serait dommage de re-circulariser au périastre, bien entendu.
Cependant attention, précisions importante : on gagne en dV, de façon très significative, mais il ne faut pas oublier que tout ça est con-si-dé-ra-ble-ment plus long a faire, d'autant plus long qu'on économise plus de dV.
A un moment donné, ça n'est "plus rentable" d'essayer de grappiller quelques centaines de m/s pour multiplier par deux ou plus la durée de l'opération.
C'est d'ailleurs la chose qui est dure a estimer, pour laquelle il faut définir un "protocole" economie de dV / temps, a établir avant de faire la manœuvre : a quelle altitude vais-je me rendre pour faire ça en respectant un timing correct tout en "grattant" un maximum de dV.

Pour passer d' une orbite polaire à une orbite équatoriale, il y a aussi une expérience très étonnante qui consiste à passer par la lune (oui, par la lune !!) :

http://www.flytandem.com/orbiter/tutorials/Challenge_2006/index.htm

C' est en anglais et avec Trans -X mais je pense que tu peux le faire avec IMFD.
Le principe est le suivant:
Tu es en orbite polaire à 36000 km d' alt, tu passes par la lune  et au passage de celle-çi ( comme apollo 13), tu y passes avec un bon angle et une bonne altitude pour pouvoir arriver sur terre à 36000km d' alt et  avec un angle de 0 degré équatotial .
Une fois arrivé sur terre, circularisation pour une orbite de 36000km.
Il y a pas mieux pour économiser du carburant pour passer d' une orbite polaire à une orbite équatoriale  !!!. Etonnant non. 

je vois, en profitant de l'effet de fronde, en volant de l'energie a la lune pour le changement d'inclinaison.
je dois avouer que la mode carte de KSP et la facilité de création et de modification de nodes rendent ça très explicite d'ailleurs.
On se rend compte qu'il suffit de rien du tout pour modifier une inclinaison de retour, ou un periastre (de kerbin) quand on fait un trajet vers mun avec retour direct (comme Apollo).
Beaucoup plus long a voir et a comparer avec IMFD qu'avec les outils simplistes dans le système simpliste de KSP.
KSP est vraiment un fantastique outil pédagogique, je suis étonné d'en apprendre dessus, car je fais des choses que je n'ai pas encore faites sur Orbiter !!
le mechjeb (série de pilotes automatiques sophistiqués) est d'ailleurs très bien foutu et vraiment très complet pour faire toutes les opérations de façon précise.
Sa capacité a créer les points de manoeuvre ou il faut et comme il faut est assez bluffante et tellement simple !
Quand on a de bonnes bases des principes élémentaires de la navigation spatiale (qui sont tout de même assez nombreux) il est très facile et plaisant de les appliquer grâce MechJeb, tout en hésitant pas a affiner les points de manoeuvre qu'il nous créé.
par exemple, justement, lors d'un HTO vers Mun, on lui demande en automatique avec l'option "création d'un HTO avec la cible), puis on affine a la main en "tirant sur les vecteurs", pour arriver a faire des injections d'une précision totale, en quelques secondes.
Qui permettent de créer immédiatement un PeA a 20km ou de changer le sens d'arrivée (en lead ou par derrière) ainsi que l'inclinaison d'arrivée désirée.

mais donc, en résumé : économiser du dV, c'est bien, mais il faut déterminer combien de temps on est près a "perdre" en contrepartie.
Par exemple, pour le changement d'inclinaison grâce a la lune, ça prendra une semaine.
Alors que si on ne monte le PeA qu'a mi chemin, l'économie de coco restera très importante, MAIS on mettra moins du 1/3 du temps que dans la précédente solution.

[jmb52]

Pour conclure, le passage sur la lune est le must:

En partant d' une orbite basse de 275 km d' alt, passage par la lune puis arrivé sur terre avec un Pea de 36000km puis circulariser, le delta V total= 4,400 km/s soit un gain de 0,370 km/s.
Cela s' explique pour 2 raisons:
--plus la distance est grande, plus l' écart est important
--très peu de maneuvre pour arriver à une inclinaison au choix avec un Pea de 36000km sur terre car c' est au passage de la lune que tout se joue en ajustant l' inclinaison et l' angle outward .

Bien sur, passer par la lune augmente le voyage 7 jours(et partir au bon moment, sur le node soit tout les 13 jours environ)et reste plus compliqué à effectuer.
Les fusées en partance de baikonur (inclinaison de la base relativement élevée) utilisent souvent l' orbite super-synchrone (environ 80000km d'alt),plus simple, pour des orbites géostationnaires.