6 Août 2003

Un billard cosmique

Sans dépense d’énergie supplémentaire, une sonde peut modifier sa trajectoire, sa vitesse et même son inclinaison par rapport au plan de l’écliptique. Elle utilise pour cela un principe directement lié aux lois de la gravitation universelle qu’on appelle l’assistance gravitationnelle.

Lorsque l’engin passe à proximité d’une planète, il entre dans sa zone d’influence. L’attraction qu’il subit a pour conséquence de le faire “tomber” vers l’astre : sa trajectoire se courbe et sa vitesse augmente. 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.

Animation :
Principe de l'assistance gravitationnelle

La modification de vitesse et la déviation de la trajectoire de l’engin dépendent de la masse de l’astre survolé, de l’altitude du survol et de la vitesse relative à laquelle la manœuvre s’effectue. Si le survol s’effectue dans le sens de déplacement de la planète autour du Soleil, la sonde gagne de la vitesse. Si le survol s’effectue dans le sens inverse, la sonde perd de la vitesse.
La trajectoire est à l’évidence calculée très précisément à l’avance afin que l’engin survole les planètes qu’il rencontre sans s’y écraser.

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.

^{La sonde Cassini-Huygens, devant se mettre en orbite autour de Saturne en 2004, a effectué 2 survols de Vénus en 1998 et 1999 et un survol de la Terre en 1999. La vitesse ainsi acquise lui a permis d’atteindre le système solaire externe. Enfin, une dernière assistance gravitationnelle autour de Jupiter en 2000 lui a fourni l’énergie nécessaire à rejoindre Saturne.}

^{Visualisation de l'orbite de CASSINI-HUYGENS} ^{(site de l'ESA)}

Le saviez-vous ?

Orbites de transfert, voyages en classe économique
Pour passer d’une orbite circulaire à une autre, dans le même plan et le même sens de parcours, la manœuvre la plus économique consiste à décrire une demi-ellipse, une extrémité étant tangente à l’orbite initiale et l’autre à l’orbite finale. Le transfert de Hohmann – c’est le nom de la manœuvre - ne nécessite en théorie que 2 impulsions. Ce type de transfert est utilisé pour la mise à poste de satellites géostationnaires ou encore pour effectuer le voyage Terre - Mars.

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