Pourquoi un vaisseau spatial doit-il ralentir pour rattraper sa cible ?
En 1965, un astronaute a essayé de rejoindre un étage de fusée à quelques centaines de mètres. Chaque fois qu'il poussait vers lui, l'étage s'éloignait.
▶ Lancer l'histoireParce qu'en orbite, la vitesse et l'altitude sont enchaînées l'une à l'autre. Si tu allumes ton moteur vers l'avant, tu ne vas pas simplement plus vite : tu montes sur une orbite plus haute, et les orbites hautes sont plus lentes et plus longues à boucler. Un vaisseau qui poursuit sa cible en pointant vers elle et en accélérant passe donc au-dessus, prend du retard et s'éloigne. L'astuce est l'inverse de la conduite : descendre sur une orbite un peu plus basse, donc plus rapide, laisser l'écart se réduire, puis remonter.
Rappelle-toi ce qu'est une orbite. Newton imaginait un canon au sommet d'une haute montagne. Tire le boulet doucement et il retombe sur Terre ; tire-le à la vitesse orbitale et il fait le tour de la planète jusqu'à revenir à la montagne. Un satellite tombe en permanence vers la Terre, mais il file de côté si vite, environ 7,8 kilomètres par seconde en orbite basse, que le sol courbé ne cesse de se dérober sous lui. Les astronautes flottent non pas parce que la gravité a disparu, mais parce qu'ils tombent en même temps que leur vaisseau.
Plus tu es près, plus la gravité tire fort et plus il faut aller vite : une orbite circulaire à 200 km file à 7,79 km/s, une orbite à 1 500 km à seulement 7,12 km/s. Et d'après la troisième loi de Kepler, une orbite plus grande prend beaucoup plus de temps à parcourir.
La NASA l'a appris à ses dépens. Le 3 juin 1965, Jim McDivitt a tenté d'amener Gemini 4 jusqu'à l'étage supérieur usé de sa propre fusée. Pousser droit vers lui modifiait sans cesse son orbite et, à un moment, son freinage l'a fait descendre et accélérer, si bien qu'il s'est éloigné vers le bas. Après avoir brûlé presque la moitié du carburant de ses propulseurs, il a abandonné. Six mois plus tard, avec des manœuvres calculées selon la mécanique orbitale, Wally Schirra a amené Gemini 6 à 30 centimètres de Gemini 7.
Étape 1: Descendre un peu
Une orbite plus basse est plus rapide : le poursuivant gagne du terrain à chaque tour.
Étape 2: Réduire l'écart sur plusieurs orbites
Des allumages minutés, souvent pendant des heures ou des jours.
Étape 3: Remonter sur l'orbite de la cible
Arriver à la même altitude, à la même vitesse.
Étape 4: Maintien en position, puis amarrage
Plus aucun mouvement relatif entre les deux engins.
Quiz
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Récap
Pour rattraper quelque chose devant toi en orbite, descends pour aller plus vite, puis remonte : pousser droit vers lui te fait monter sur une orbite plus lente.
Le fait surprenant · Kepler a découvert sa troisième loi des orbites en essayant d'écrire la musique des sphères, et il l'a exprimée en notation musicale.
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Sources (9)
Pas de source, pas d'affirmation. Chacun des 30 faits de cette leçon renvoie à au moins une de ces sources.