-transfert d’orbite :

En fonction de ses besoins et dans le but dans le quel il est envoyé un satellite pourra changer d’orbite, c’est ce qu’on appelle le transfert d’orbite : le transfert est une manœuvre spatiale plus complexe que la satellisation pure et simple. On peut étirer l’orbite d’un satellite en lui donnant plus de vitesse que la vitesse circulaire.

La vitesse nécessaire sera facilement fourni par un moteur fusée supplémentaire installé sur le satellite, dirigeant son jet vers l’arrière de sa course, et créant ainsi une poussée vers l’avant. Le transfert est donc une sorte d’aiguillage spatial à base de modifications de la vitesse d’un satellite se trouvant déjà dans des conditions de navigation cosmique. Les deux augmentations successives de vitesse opérées pour faire passer un satellite d’une orbite proche de la Terre à une orbite plus éloignée élèvent le total de la   » vitesse caractéristique. « . L’opération est pourtant bien plus économique  qu’une opération directe de satellisation (une longue ascension verticale de la fusée porteuse).

Les transferts d’une orbite   » basse  » à une orbite plus éloignée, se font avec des augmentations de vitesse. On peut réaliser les transferts exactement inverses, d’une orbite   » haute   » à une orbite plus proche de la Terre, par des réductions de vitesse. Qu’il s’agisse de perdre une certaine quantité de vitesse ou de la gagner, que le transfert soit négatif ou positif, les fusées de manœuvre du satellite ont souvent la même énergie à développer.

-Les différents orbites que peuvent atteindre les satellites de télécommunication :

En fonction de ses besoins un satellite de télécommunication ira sur différents orbites grâce à sa possibilités de changer d’orbite. Lui, pourra aller le plus généralement sur 3 orbites différentes :

L’orbite géostationnaire : c’est une orbite circulaire, située dans le plan de l’équateur, à près de 36 000 km d’altitude. Le satellite est injecté sur une orbite elliptique dite de transfert géostationnaire, qu’il décrit de manière spontanée ; l’apogée (point sur l’orbite où le satellite est le plus éloigné) est proche de l’altitude définitive et le périgée (point où l’orbite est le plus proche de la Terre) à environ 200 km d’altitude. L’orbite est ensuite progressivement circularisée grâce à 3 ou 4 poussées du moteur d’apogée, mis à feu lors de passages du satellite à l’apogée. On peut d’ailleurs noter qu’une telle altitude demande des moyens importants.

L’orbite géostationnaire est particulièrement bien adaptée pour les applications de communication car les antennes au sol, qui doivent impérativement être pointées vers le satellite, peuvent fonctionner efficacement sans devoir être équipées d’un système de poursuite des mouvements du satellite. C’est d’ailleurs pour cela que c’est l’orbite le plus utilisé. L’exemple le plus connu est celui de la parabole utilisée pour recevoir les signaux de télévision par satellite, qui doit toujours être précisément pointée vers l’endroit du ciel où se situe le satellite.

L’Orbite de Molnia : Les satellites en orbite de Molnia sont essentiellement utilisés pour des services de téléphonie et de télévision au-dessus de la Russie. Une autre application permet de les utiliser pour des systèmes de radio mobile (même sous des latitudes moins élevées) car les véhicules circulant dans des aires fortement urbanisées ont besoin de satellites avec des élévations importantes pour garantir une bonne connectivité même en présence d’immeubles élevés. Le département de la défense des États-Unis utilise également une telle orbite pour des satellites de surveillance et de communications. En effet, en raison de sa période de 12 heures, un satellite qui atteint un premier apogée au-dessus de la Russie, pour 8 heures environ d’utilisation opérationnelle, passera 8 heures dans les mêmes conditions au-dessus de l’Amérique du Nord à l’orbite suivante.

Orbite terrestre basse : Une orbite terrestre basse est une orbite circulaire entre 350 et 1 400 km de la surface de la Terre; en conséquence la période de révolution des satellites est comprise entre 90 minutes et 2 heures. En raison de leur faible altitude, ces satellites sont uniquement visibles dans un rayon de quelques centaines de kilomètres autour du point à la verticale duquel se trouve le satellite. De plus les satellites en orbite basse se déplacent rapidement par rapport à un point fixe sur Terre, donc même pour des utilisations locales, un grand nombre de satellites sont nécessaires si l’application exige une connectivité permanente.

-Les Lois Kepler qui dirigent la trajectoire d’un objet en gravitation :

La trajectoire d’un satellite artificielle est régie par les 3 lois Kepler qui s’appliquent au déplacement d’un objet gravitant autour d’un corps céleste, dans un référentiel héliocentrique:

Un référentiel héliocentrique est référentiel dont le centre est confondu avec celui du soleil  (pour nous ce n’est pas le soleil mais la terre qui est le centre) et dont les axes sont dirigés vers trois “étoiles fixes”.  

1 ère loi Kepler : la trajectoire d’un satellite est une ellipse dont la terre occupe un des foyers. (généralement une trajectoire circulaire et une vitesse constante)

2 ème loi Kepler : le mouvement du centre d’un satellite est tel que le rayon planète-satellite balaie des aires égales pendant des durées égales. Si Δt1 = Δt2 alors A1=A2 (Δt =différence de temps)

3 ème loi Kepler : le carré de la période de révolution T du centre d’une planète est proportionnelle au cube du demi-grand axe a de l’orbite elliptique : T²/a³ = K . il existe donc un rapport entre la distance de l’orbite et la période de révolution et ce rapport est constant. 

T= période 

a = demi grand axe

k = constante

-Loi gravitation :

En effet pour qu’un satellite soit en orbite il a besoin de la gravitation, cette loi qui a été découverte par Newton nous explique que : « Deux corps A et B, de masses respectives mA et mB, dont les centres d’inertie respectifs GA et GB sont séparés d’une distance r (ici Terre-satellite), exercent l’un sur l’autre une action mécanique attractive modélisée par une force appelée force d’attraction gravitationnelle proportionnelle aux masses mA et mB et inversement proportionnelle au carré de la distance r les séparant. »

La force gravitationnelle F est une interaction physique qui cause une attraction entre des objets ayant une masse. Tout objet ayant une masse est attiré grâce à la force gravitationnelle vers les autres masses. Cette force d’attraction s’effectue à distance.

Mais le satellite est en réalité soumis à deux forces pour pouvoir rester en orbite, la force
gravitationnelle vu précédemment et aussi la force centrifuge celle ci a le rôle inverse de la force gravitationnelle c’est à dire que cette force va faire en sorte que le satellite s’éloigne de la terre, elle est générée par la vitesse du satellite, or la force gravitationnelle qui va attirer le satellite va provoquer un équilibrage des deux forces et donc le satellite ne s’écrase pas et ne s’en quitte pas les orbites.

En ce qui concerne l’accélération et la vitesse d’un satellite, c’est la seconde loi Newton qui doit être utilisée, mais nous préférons ne pas aborder le sujet plus sérieusement car comme nous l’ont conseillé nos professeurs de TPE, n’étant pas à notre programme, nous avons quelques difficultés à la comprendre et à savoir la réexpliquer. En revanche nous pouvons quand même préciser que la vitesse est importante car elle détermine la forme de l’orbite sur le quel le satellite se trouvera