Un satellite tourne autour d'un astre avec une vitesse telle que la force centrifuge compense son poids. Il est donc pseudo-isolé, ce pourquoi sa vitesse reste constante. Contrairement à une idée répandue, le satellite n'est pas en apesenteur. Il est même en permanence en train de tomber, mais, grâce à sa vitesse, tombe "à côté" de la Terre. Sans le frotement de l'air, on pourrait satelliser à n'importe quelle altitude, en pensant quand même à éviter les obstacles. Mais l'atmosphère empêche de placer un satellite à moins de 200km d'altitude. Et encore y a-t-il un peu d'air dans ce coin, si bien le satellite placé aussi bas ne tiendra que quelques jours: freiné par l'air, il retombera fatalement dans l'atmoshère et s'y consumera.
La vitesse à donner à un satellite diminue avec l'altitude de celui-ci: plus il est haut, moins il est soumis à la gravité. La vitesse de satellisation est de 8 Km/s à 200km, 6.9 à 2000 km. Le vrai problème pour la mise en orbite n'est pas de monter: un V2 pouvait déjà, en lacement vertical, atteindre 200 km de haut. Toute la difficulté est de donner à la charge utile la vitesse voulue. C'est pourquoi un même lanceur envoie une charge à peine plus faible à 800km qu'à 200 km d'altitude.
Une orbite circulaire se caractérise par son altitude et son inclinaison à l'équateur. Si cette dernière voisine 0°, l'orbite est dite équatoriale, si elle voisine 90°, elle est polaire.
Imaginons maintenant un satellite placé sur une orbite circulaire (en rouge sur ce shéma). Si, au point noir, on donne une coup de gaz pour accélérer le satellite, il va s'aloigner, puis, l'attraction se plaçant derrière lui, ralentir et retomber sur la terre, reprenant ainsi de la vitesse lui permettant de s'éloigner... Il est maintenant placé sur l'orbite éliptique en noir. De même, si au lieu de l'accélérer, on le ralenti au point noir, il se place sur l'orbite en vert. Le changement de période est contraire à l'instinct : si le satellite donne un coup de gaz "vers l'avant", il verra son orbite élargie donc sa période allongée, et mettra plus longtemps à revenir au même point.
Pour échapper définitivement à l'attraction terrestre, en partant du sol, il faut la seconde vitesse cosmique ou vitesse de libérationb : plus de 11km/s (en négligeant le frottement de l'air et en donnant la vitesse d'un seul coup, comme ça, pouf, au sol).
Un orbite éliptique se caractérise par son inclinaison à l'équateur, son apogée (la plus grande distance à la terre), son périgé (la plus courte) et l'armument du périgé : celui-ci donne, pour une orbite éliptique inclinée, l'angle que fait la ligne reliant apogé et périgé avec le plan de l'Equateur (inférieur ou égal à l'inclinaison de l'orbite). Comme un cercle a un centre, une élipse a deux foyers. Une élipse de corde x et de foyers A et B ( x > AB)est l'esemble des points M tels que MA + MB = x.
La précession nodale : le plan d'une orbitre inclinée tourne autour de l'axe des pôles. La vitesse de cette rotation diminue quand l'inclinaison augmente (et n'existe pas pour une orbite polaire). Celà est du aux perturbations du champ de gravité terrestre liées à l'inégale répartition des masses dans la planète.
La précession de la ligne des absides : L'axe reliant apogé et périgé (ligne des abscides) d'une orbite éliptique inclinée tourne lui aussi autour de l'axe des pôles.
L'orbite géostationaire est une orbite circulaire équatoriale à 36000 km d'altitude. Sa période (temps pour une révolution) est de pile-poil 24 h. Ansi, le satellite apparaît immobile vu depuis la surface de la terre. Ce type d'orbite est employé pour les satellites de télécommunication et la plupart des satellites météo. Pour y accéder, on place le satellite sur une orbite éliptique dont l'apogée est à 36000 km. En y passant, on redonne un coup de gaz pour atteindre l'orbite définitive.
L'orbite lunaire est une orbite éliptique très allongée (donc nécessitant une vitesse importante) , dont l'apogée est proche de la Lune. Quand le satellite y passe, il est capté par l'astre de la nuit. Cette orbite fut utilisée pour les voyages lunaires.
L'orbite héliosynchrome emploie une combinaison altitude/inclinaion comme 800km/100° telle que la precession nodale soit d'un peu moins d'un degrès par jours (360° par an), de sorte que le satellite garde la même position par rapport au soleil. Il reste ainsi exposé au soleil, au dessus de la zone de pénombre (soir / matin). On place sur de telles orbites certains satellites d'observation de la Terre, qui ainsi ont toujours vu sur un sol éclairé (avec lumière inclinée, donc ombres nette mettant les reliefs en valeur)
En jaune le Soleil, en bleu la Terre, en noir l'orbite.
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Cyril MEYNIER