V - UMA

LA CONCEPTION DES MISSIONS SPATIALES
un thème très riche pour les TIPE
1. Pourquoi des missions spatiales ?
2. Stratégies de lancement / insertion et bilans de masse
exigences des différentes missions,
équation des fusées, différentes étapes depuis le sol
insertion en orbite et atterrissage depuis l’orbite
3. Stratégies d’assistance gravitationnelle
assistance « simple », manœuvres en espace profond
survols planétaires multiples
assistances gravitationnelles dans les systèmes de satellites
4. Propulsion à faible poussée
propulsion électrique (solaire ou nucléaire), voile solaire
Yves Langevin, Institut d’Astrophysique Spatiale UMR 8617,
CNRS / Université Paris-Sud 11

POURQUOI PROGRAMMER DES MISSIONS SPATIALES ?
•les missions spatiales sont coûteuses (300 Ŕ1000 Meuros)
et risquées (taux de succès de 75% pour les missions martiennes)
•Indispensable pour les études in-situ ou le retour d’échantillons
magnétosphère de la terre, héliosphère
surfaces et atmosphères planétaires
couronne solaire
•Observatoires spatiaux :
ouverture de nouvelles fenêtres
continuité des observations
•Développements technologiques
nouvelles capacités pour les satellites
miniaturisation
•Communication vers le grand public
attractivité pour les filières scientifiques
enjeux qui débordent le cadre scientifique (origine de la vie)

longueur d’onde 1 nm 0.3 µm 0.7 µm 100 µm 1 mm
énergie 100 keV 1.3 keV 4 eV 1.8 eV
température 3 MK 3000 K 4500 K 30 K 3 K
processus transitions transitions transitions rotation, rayonn.
physiques nucléaires électroniques moléculaires structure fine synchrotron
profondeur 1 m qq cm qq longueurs d’ondes jusqu’à qq km
(surfaces) (sondage radar)
gX UV visible IR sub-mm radio
LA TÉLÉDÉTECTION
Le spectre électromagnétique procure une manne d’informations
sur tous les objets d’étude de l’astrophysique
en particulier les corps constitutifs du système solaire
Thèmes possibles : processus d’émission et d’absorption des photons,
limite de diffraction, profondeur d’arrêt

OUVRIR DE NOUVELLES FENÊTRES POUR L’ASTRONOMIE
l’atmosphère de la terre bloque la plupart des longueurs d’onde
- hautes (énergies (X, g), UV
-la plus grande partie de l’infrarouge et du sub-millimétrique
H20 CO2
Longueur d’onde (µm))
visible
Thème possible : l’atmosphère terrestre en tant que bouclier
(gaz, nuages, trou d’ozone…)

EXPLORATION DU SYSTÈME SOLAIRE
•télédétection: nouvelles fenêtres, meilleure résolution spatiale !!!
- à la limite de diffraction, même signal pour une source étendue
S = D2W= (l/D)2 S Wne dépend pas de l’ouverture
Mercure Vénus Mars Vesta Jupiter Saturne
téléscope 10 m 15 km 10 km 6 km 20 km 60 km 130 km
caméra en orbite 1 m 1 m 20 cm 1 m 200 m 600 m
•études in-situ
- toutes les méthodes de la géophysique et de géochimie
- requièrent une mission spatiale !!!
•séquence logique :
-1ère exploration par un survol (Mariner 10, Voyager, Giotto…)
-couverture complète avec un orbiteur (Mars Express, Cassini)
-études in-situ: atterrisseurs, véhicules, ballons (Huygens, MERs)
-retour d’échantillons (puis vols habités??)