Conquete de l'espace

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    28-Jul-2015

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1. LA CONQUETE DE L'ESPACE. La Terre et l'espace La Terre dans le systme solaire Notre plante, la Terre{ XE "Terre" }, a une circonfrence de: 42.000 km et un diamtre de 12.756 km. Elle tourne en 23 h 56' autour de son axe dont l'inclinaison est de 2343' par rapport au plan de l'cliptique. Elle gravite autour du Soleil, situ environ 150 millions de km, en 365,25 jours. Son satellite naturel, la Lune, volue une distance moyenne de 370.000 km De la troposphre au vide spatial on peut rencontrer : de 0 5.000 mtres : les petits oiseaux, les oiseaux migrateurs et les petits avions (aro clubs), vers 9.000 mtres : les avions de ligne (Airbus, Boeing...), 17.000 mtres voluait { XE "Concorde" }le Concorde 40 km : les ballons stratosphriques, 300 km : la navette spatiale amricaine, et les satellites espions (trs faible dure de vie mais trs basse altitude pour de meilleures photos) vers 400 km : les stations spatiales. La station Mir (avant son abandon !) jusqu'en 2001, remplace depuis par l'ISS de 600 km 800 km: les satellites d'observation comme Hubble, Spot-3, ou le satellite franais d'observation Eutelstat... 35.768 km : les satellites gostationnaires : Mtostat, Tlcom- 2, Discovery{ XE "Discovery" } est l'une des 3 navettes amricaines encore oprationnelle en 2009 Du 19 fv 86 au 23mars 2001 La station MIR{ XE "MIR" } Le tlescope spatial Hubble (HST){ XE "Hubble (HST)" } lanc en avril 1990. Le satellite MtoSat{ XE "MtoSat" } MSG-2 lanc par une Ariane V fin 2005 Les orbites infrieures 200 km sont peu utilises car trop sensibles aux perturbations atmosphriques. La dure de vie des satellites y est trs faible seulement quelques jours pour des satellites militaires (espions) lancs pour couvrir un conflit 2. Les volutions des engins spatiaux. Avant d'atteindre l'espace ou lors de leur retour, les engins spatiaux doivent traverser l'atmosphre Terrestre. L'atmosphre : c'est l'enveloppe gazeuse de la terre. Son paisseur est difficile dfinir puisque sa densit s'attnue lentement, mais on peut obtenir des satellites voluant (pas longtemps !!!) partir de 250 km d'altitude. Les corps qui la traversent sont soumis l'attraction terrestre mais aussi des frottements. L'atmosphre est trs dense surtout dans les 100 km les plus proches, que l'on appelle la "sphre de Karman". L'espace (espace extra-atmosphrique ou cosmos) : c'est ce qui se situe au-del de l'atmosphre terrestre et qui n'a pas de limite. Les orbites{ XE "orbites" } : ce sont les trajectoires parcourues par les engins spatiaux autour de la terre (ou autour d'autres plantes). Selon leur distance par rapport la terre, il y a : - les orbites circulaires qui peuvent tre polaires ou quatoriales ou d'incidences diffrentes, l'on distingue les orbites circulaires basses (200 1.000 km), utilises pour les vols habits et pour les satellites d'observation, et les orbites circulaires hautes (surtout pour les satellites de navigation). - les orbites elliptiques{ XE "orbites elliptiques" }, avec apoge (point distal) et prige (point proximal) - l'orbite gostationnaire{ XE "orbite gostationnaire" }, situe 37.568 km. Au del de cette distance voluent les fuses interplantaires, capables d'chapper l'attraction terrestre. Spot-5{ XE "Spot-5" }. Les 30 satellites du projet europen Galileo{ XE "Galileo" } : 9 satellites quidistants tournant sur chacune des 3 orbites et trois satellites de rechange. Le GPS compte pour sa part 5 satellites de rechange s'ajoutant aux 24 actifs. La vitesse d'un satellite dpend de son altitude. D'aprs une Loi de Kepler{ XE "Loi de Kepler" } : une orbite est parcourue une vitesse d'autant plus faible que son altitude est plus leve. Sur ce schma la trajectoire est elliptique ce qui permet de constater que, pour une dure identique (t), les distances parcourues sont plus faibles lorsque le satellite est loign de la Terre. A 280 km d'altitude un satellite volue 7,75 km/h et fait le tour de la Terre en 1 h 30. A 35 900 km d'altitude on tombe 3,07 km/h et une dure de 24 h pour un tour ! Loi des aires{ XE "Loi des aires" } (Kpler) Cette loi s'applique tous les corps en gravitation autour d'un corps attracteur. Les satellites Un satellite (artificiel) est un engin qui a t plac en orbite autour d'un astre de masse plus importante. Il y a les satellites dfilement et les satellites gostationnaires On distingue des satellites - d'astronomie, - de navigation, - de mtorologie ( dfilement ou gostationnaires), - de tlcommunication, - militaires (d'observation, de surveillance ou de reconnaissance), Les satellites sont aliments - par l'nergie lumineuse solaire convertie en nergie utilisable par effet photovoltaque, par des batteries ou par des piles combustibles pile combustible 3. Les lanceurs de satellites - les fuses, type la fuse Ariane : elles placent sur diffrentes orbites des charges dont elles n'assurent pas le retour, - les lanceurs avec navette de retour, type le Programme Discovery qui comprend un propulseur (la fuse elle-mme) et un orbiteur (la navette spatiale). Discovery - Shuttle{ XE "Shuttle" } Leurs combustibles sont : - le mlange Oxygne et Hydrogne - les ergols (ou propergols) qui sont les carburants spcifiques des fuses dans l'espace. Les premires incursions de l'homme dans l' Espace L'tude de l'Espace a t entreprise moins par curiosit scientifique que par une concurrence entre les grandes puissances qui s'affrontaient dans une guerre froide. Spoutnik Gagarine{ XE "Gagarine" } entrant dans le vostok Les premiers succs sont sovitiques : Le premier satellite artificiel envoy dans l'espace, appel Spoutnik, a t lanc par l'U.R.S.S. le 5 octobre 1957, sur une orbite elliptique. C'tait une sphre mtallique hrisse d'antennes et pesant 83 kg. Spoutnik faisait le tour de la terre en 90 minutes sur une orbite elliptique (947 228 km)et mettait rgulirement un signal radio qui exasprait les amricains. Lanceur vostok 1-19 qui va emporter Youri Gagarine Un mois plus tard, le 3 Novembre 1957, les russes mettaient sur orbite un deuxime Spoutnik qui pesait 508 kg. A cette poque les amricains avaient lanc le Programme Vanguard{ XE "Programme Vanguard" }, pour un petit satellite de quelques kilos seulement. Les sovitiques, avec le Programme Vostok{ XE "Programme Vostok" }, ont encore t les premiers lancer dans l'espace des tres vivants : d'abord une petite chienne (Laka), puis le 12 avril 1961 le premier homme, Youri Gagarine, qui a parcouru une orbite autour de la terre en 108 minutes. Laka{ XE "Laka" } Aux tats-Unis, les budgets de la N.A.S.A.{ XE "N.A.S.A." } furent dbloqus grce au discours de L. Johnson (alors Vice-Prsident, charg de l'Espace) au Snat amricain, qui dclarait "L'Angleterre a t la matresse du monde grce ses navires et les amricains grce leurs avions. Celui qui matrisera l'espace matrisera le monde. Je ne veux pas m'endormir sous une lune communiste". Alan Shepard{ XE "Shepard Alan" } Comme pour le transport arien subsonique, les amricains ont fait preuve au dbut d'une certaine inertie. Mais une fois provoqus, ils ont mis en oeuvre des moyens techniques et industriels gigantesques. Piqus au vif, ils lancent le Programme Mercury{ XE "Programme Mercury" } et, un mois aprs le premier vol de Gagarine, ils envoient dans l'espace Alan Shepard. Le vol de Shepard n'est qu'un simple vol parabolique et non un vritable vol orbital. 4. Les USA rattrapent leur retard et gagnent la course la Lune. Le Prsident Kennedy{ XE "Kennedy" } s'est vite rendu compte que le vol de Alan Shepard n'tait qu'un vol bien lger par rapport l'avance sovitique et il a rclam au Congrs des crdits supplmentaires pour la NASA. Le Programme Mercury a t intensifi et, le 20 fvrier 1962, John Glenn est le premier amricain effectuer une rvolution complte autour de la terre avec un vol de 5 heures (trois tours et demi autour de la Terre). Dpart de John Glenn{ XE "Glenn John" } dans une fuse Atlas en fv 1962 A la suite du Programme Mercury, les amricains dveloppent le Programme Gemini{ XE "Programme Gemini" } pour acqurir une meilleure matrise de l'espace : vols de longue dure et sorties de E. White dans l'espace le 3 juin 1965. Le Prsident Kennedy dcide alors que les amricains seront les premiers poser le pied sur la lune. Armstrong sur la lune avec Apollo XI{ XE "Apollo XI" } Avec le Programme Apollo{ XE "Programme Apollo" } et la fuse Saturne V{ XE "Saturne V" }, ils atteignent ce but. Neil Armstrong{ XE "Armstrong Neil" } est le premier homme qui a pos le pied sur la lune, le 20 juillet 1969{ XE "20 juillet 1969" } : "Un petit pas pour l'homme, un grand pas pour l'humanit", a-t-il dclar alors. Mission Appollo XVII{ XE "Appollo XVII" } avec la jeep lunaire{ XE "jeep lunaire" }. L'invention du cargo spatial rutilisable : la navette (Shuttle) Comparatif Bourane{ XE "Bourane" } / Challenger{ XE "Challenger" } La lune ayant t explore, les amricains changent d'objectif avec les navettes spatiales, qui sont rcuprables : aprs un sjour dans l'espace, la navette rentre sur la terre en planant. L'intrt d'une telle procdure est de pouvoir rparer un satellite et mme de le ramener sur terre. Le projet Herms{ XE "Herms" } qui n'aboutira qu' une maquette tats-Unis Enterprise (test) Pathfinder (maquette) Columbia (dtruite en 2003) Challenger (dtruite en 1986) Discovery (en service) Atlantis (en service) Endeavour (en service) URSS : Projet Bourane 1.01 Bourane (dtruite en 2002) 1.02 Ptichka (inacheve) 2.01 (incomplte) 2.02 (dmantele) 2.03 (dmantele) Russie Kliper (abandonn) Europe Herms (abandonn) 5. L'accident de challenger{ XE "accident de challenger" } en 1986 Les russes tenteront de suivre avec la navette Bourane mais le projet est abandonn aprs le premier vol, totalement automatique (sans quipage), en 1988. Dcollage d'Endeavour{ XE "Endeavour" } Cot amricain les cots s'avrent plus importants que prvus et deux accidents endeuillent ces missions (Challenger en 1986 et Columbia{ XE "Columbia" } en 2003). L'Europe tudie le concept avec Herms