Assistance gravitationnelle

ESPACE DECOUVERTE « ODYSSEE SPATIALE »
Documentation ciblée
Assistance gravitationnelle
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Principes de fonctionnement
Une voiture tend à ralentir quand elle monte une côte et à accélérer quand elle descend. On pourrait
dire que la voiture profite d’une « assistance gravitationnelle » parce que l’attraction de la Terre l’aide
à ralentir ou à accélérer. De la même façon, il est possible d’assister le déplacement d’un engin
spatial sans utiliser de carburant.
L'assistance gravitationnelle est une manœuvre utilisée par un engin spatial pour modifier de manière
naturelle sa vitesse et sa trajectoire en se servant du champ de gravité d'une planète.
L'objectif de l'assistance gravitationnelle est de tirer profit de l'attraction d'un corps céleste, en général
d'une planète, pour augmenter (ou diminuer) l'énergie d'un engin spatial.
Le principe est simple: lorsque l'engin passe à proximité de la planète, il entre dans sa sphère
d’influence gravitationnelle. L’attraction qu’il subit a pour conséquence de le faire “tomber” vers l’astre:
sa trajectoire se courbe et sa vitesse augmente. En se déplaçant elle-même autour de son étoile, la
planète communique une partie de sa vitesse à la sonde. Ensuite, la sonde contourne la planète et
s’en éloigne en perdant autant de vitesse qu’elle en a gagné à l’arrivée. La manœuvre n’est pas nulle
pour autant : la planète, en se déplaçant autour du Soleil, a communiqué une partie de sa vitesse à la
sonde.
Les paramètres modifiés dépendent de la masse de l'astre survolé, de l'altitude de survol et de la
vitesse relative d'arrivée de la sonde. Si le survol s'effectue dans le sens de déplacement de la
planète autour du soleil, la sonde gagne de la vitesse, dans le cas contraire, elle en perd.
Le phénomène physique se produisant entre les deux corps est un échange d'énergie.
Une animation flash pour visualiser et expérimenter :
http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Planetes/assist_grav.html
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Intérêt
Economiser fortement le carburant, tout en pouvant modifier la trajectoire et la vitesse.
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Ecueils :
Il faut que la trajectoire souhaitée corresponde aux astres se trouvant sur le chemin du vaisseau. La
trajectoire doit être calculée très précisément à l’avance afin que l’engin survole les planètes qu’il
rencontre sans s’y écraser.
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Où en est la science actuellement ?
Cette technique est utilisée dans la plupart des missions planétaires. A titre d’exemple, sans
l’assistance gravitationnelle de Jupiter, la sonde VOYAGER n’aurait jamais pu rencontrer Saturne puis
Uranus et Neptune. La sonde GALILEO a quant à elle utilisé l’assistance gravitationnelle de Io,
satellite de Jupiter, pour décélérer et pouvoir ainsi s’insérer en orbite jovienne.
Illustration de l’assistance gravitationnelle de Voyager.
La mission Ulysses de l’ESA en a également fait usage. En passant au-dessus du pôle nord de
Jupiter, Ulysses a été lancé sur une orbite qui la mène au-dessus des pôles du Soleil. La mission
Cassini-Huygens a utilisé quatre assistances gravitationnelles (une de la terre, deux de Vénus et une
de Jupiter) dans son périple vers Saturne.
Vidéo qui illustre l’assistance gravitationnelle utilisée par les sondes Cassini-Huygens et Ulysses.
http://www.esa.int/esaKIDSfr/SEMUET2AR2E_Liftoff_0.html
Liste des références :
Sibille François, L’homme et l’espace (ppt issu d’une conférence)
ESA Kids http://www.esa.int/esaKIDSfr/SEMJNXXDE2E_Liftoff_0.html
http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Planetes/assist_grav.html
http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/500-un-billard-cosmique.php