La sonde BepiColombo qui va être envoyée pour observer Mercure est loin de s'y rendre directement : pendant 7 ans, elle va faire plus de 15 fois le tour du Soleil et croiser une fois la Terre et deux fois Vénus avant d'arriver à la bonne vitesse pour se mettre en orbite autour de Mercure.
La trajectoire conçue par le mathématicien italien Giuseppe Colombo commence même par s'éloigner du Soleil et profite ensuite de ses passages à proximité des planètes pour dévier et ralentir : la Terre une fois, Vénus deux fois, et Mercure plusieurs fois jusqu'à la dernière fois où elle arrivera à une vitesse relative suffisamment proche pour être définitivement capturée en orbite par l'attraction de Mercure. Cette trajectoire permet d'utiliser peu de carburant après le lancement initial, hormis pour quelques petites corrections mineures. Des trajectoires plus directes mais qui nécessiteraient de plus fortes accélérations ou décélérations sont impossibles car le calcul de la masse de carburant nécessaire au cours du voyage indiquerait une masse supérieure à la masse lancée au début du voyage !
Commentaires préférés (3)
Le dernier taxi que j’ai pris a du s’en inspirer...
Si je comprends bien, c'est parce qu'il faudrait rajouter du carburant. Sauf que le carburant a un poids, et que donc pour pouvoir propulser la sonde, il faudra rajouter du carburant. Sauf que ce carburant a un poids. Etc etc etc
Donc en fait, plus de carburant rien que pour compenser le poids du carburant. Donc impossible.
Il y a une vidéo de Dirty Biology qui explique ce problème plus clairement (je crois que c'est celle où il parle de comment on pourrait quitter la Terre)
En gros ils veulent envoyer une sonde qui pèse une tonne (donné au pif, je sais pas combien ça pèse en vrai), mais quand ils préparent son trajet, ils se rendent compte qu'il faudrait deux tonnes de carburant pour arriver au bout, donc y a pas la place.
Du coup si tu veux quand même faire le trajet, tu as besoin d'alourdir la sonde. Mais du coup ça demande encore un peu plus de carburant. Donc tu alourdis encore la sonde. Et ainsi de suite.
C'est pour ça qu'en général on calcule la quantité de carburant nécessaire pour faire parvenir une masse donnée à destination, puis on construit l'engin en se limitant à cette masse.
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Le dernier taxi que j’ai pris a du s’en inspirer...
Qqun peut il expliquer la dernière phrase svp ? :/
Si je comprends bien, c'est parce qu'il faudrait rajouter du carburant. Sauf que le carburant a un poids, et que donc pour pouvoir propulser la sonde, il faudra rajouter du carburant. Sauf que ce carburant a un poids. Etc etc etc
Donc en fait, plus de carburant rien que pour compenser le poids du carburant. Donc impossible.
Il y a une vidéo de Dirty Biology qui explique ce problème plus clairement (je crois que c'est celle où il parle de comment on pourrait quitter la Terre)
En gros ils veulent envoyer une sonde qui pèse une tonne (donné au pif, je sais pas combien ça pèse en vrai), mais quand ils préparent son trajet, ils se rendent compte qu'il faudrait deux tonnes de carburant pour arriver au bout, donc y a pas la place.
Du coup si tu veux quand même faire le trajet, tu as besoin d'alourdir la sonde. Mais du coup ça demande encore un peu plus de carburant. Donc tu alourdis encore la sonde. Et ainsi de suite.
C'est pour ça qu'en général on calcule la quantité de carburant nécessaire pour faire parvenir une masse donnée à destination, puis on construit l'engin en se limitant à cette masse.
Imagine un avion qui, pour faire son trajet, demande plus de carburant qu'il ne puisse en emporter.
C'est là que tu te dit que t'es un pt'it joueur sur KSP :p
Ça me fascinera toujours de voir à quel point ont est capable de prévoir une trajectoire au bout de 7 ans ...
Ce qui est chouette, c'est qu'on peut quand même envoyer des trucs dans l'air, par exemple en mettant plein de carburant dans de gros réservoirs qu'on largue une fois qu'on n'en a plus besoin.
En effet tout est calculé par avance mais la sonde possède quand même un peu de carburant pour corriger sa trajectoire quand elle deviera un peu de la théorie.
Ce type de trajectoire est dite par assistance gravitationnelle et est utilisé depuis au moins les années 70 avec les sondes Pionneer par exemple.
L'assistance gravitationnelle est souvent plus importante quand la sonde doit se rendre vers des objets entre le soleil et la terre qu'au delà de celle-ci.
Je crois que c’est le même procédé utilisé dans le film Seul sur mars.
Le trajet de la sonde est egalement décris sur la chaine Youtube Hugo Lisoir pour ceux que ça interresse.
youtu.be/jDDLUU6PVJM
D'ailleurs le contenu de cette chaine axé sur l'actualité spatiale est juste oufissime, très bien illustré grâce au logiciel space engine dont sont tirés les séquences dans l'espace et accessible a tout les publics qui s'intéressent un minimum a ce domaine.
C'est tout a fait le genre d'emission qui meriterai sa place sur le petit ecran au lieu de leurs bouzes de téléréalité et de fanzouzes décérébrés ;-)
Excellent film d'ailleurs. Proche du livre.
C'est le même principe. Si je ne me trompe pas, dans le film, ils utilisent la Terre comme fronde spatiale avec une poussée supplémentaire juste après puis ils recommencent avec Mars.
En effet le film est proche du livre et ça lui permet d'être assez vraisemblable car le livre aussi m'a semblé très bien documenté d'un point de vue scientifique. Alors pour ceux qui ont aimé le film et que la science ne rebute pas, n'hésitez pas à lire le livre car même si on connait déjà la fin, l'histoire est beaucoup plus riche et le film est seulement un bref résumé même s'il est assez fidèle, donc ça vaut le coup de se plonger dans l'histoire complète et notamment le grand trajet à la surface de Mars comportant toutes sortes de péripéties alors que le film montre seulement le départ et l'arrivée !
Tout ça grâce à des lois de Newton, découvertes il y a environ 400 ans.
Je pense (sans en être certain) que le calcul de cette trajectoire prend en compte quand même d'autres paramètres car même si les lois de Newton sont de très bonnes approximations, on a découvert depuis les lois d'Einstein sur la relativité, l'effet du vent solaire, etc. et sur un trajet aussi long et compliqué, une toute petite influence d'autres phénomènes par rapport à un comportement parfaitement conforme aux lois de Newton suffirait à faire rater la cible...
Il y a déjà des réponses qui sont pas mal et j'avais essayé d'être assez clair dans la rédaction de l'anecdote mais je vais tenter une nouvelle explication : si par exemple tu vises directement Mercure (en visant quand même un peu en avant pour que la sonde arrive là ou Mercure sera, compte tenu de la durée du voyage de la sonde et de la révolution de Mercure autour du Soleil), comme c'est en direction du Soleil, la sonde va être attirée par le Soleil et ira de plus en plus vite, si bien que quand elle arrivera à proximité de Mercure elle aura une vitesse phénoménale. Alors pour qu'elle ne s'écrase pas dessus ou passe tellement vite à coté qu'elle continuerait vers le Soleil sans se mettre en orbite autour de Mercure comme on le souhaite, car elle ne serait pas suffisamment ralentie par l'attraction de Mercure, il faudrait la freiner. Et si tu calcules combien de carburant il faudrait pour freiner une masse, par exemple de 1 tonne, lancée à cette vitesse, et tu trouves que le calcul te donne qu'il faut 5 tonnes de carburant, ce n'est pas possible (car on ne peut pas ravitailler la sonde en vol donc elle ne peut compter que sur le carburant qu'elle a emporté). Donc tu en conclus qu'il faut arriver beaucoup moins vite. Et pour arriver beaucoup moins vite il faut une trajectoire moins directe au cours de laquelle la sonde peut perdre sa vitesse au fur et à mesure en étant attirée par les planètes qu'elle frôle. On pourra remarquer que la trajectoire prévoit un passage à proximité de la Terre après le premier tour, il faut donc espérer que tout se passera comme prévu pour qu'elle passe effectivement à côté et qu'elle ne nous percute pas !
En gros c'est ça mais pour résumer de façon plus "scientifique" c'est la fraction de masse de carburant par rapport à la masse totale (carburant + structurel + charge utile) qui est importante.
Ensuite on prend le logarithme naturel de cette fraction qu'on multiplie par l'efficacité du moteur (concrètement à quelle vitesse il éjecte le fuel vers l'arrière, la même masse projetée à plus grande vitesse vous poussera plus vite, c'est logique) et ça nous donne les performances de la fusée, c'est à dire de combien elle est capable d'accélérer/freiner.
C'est ce côté logarithme qui est cruel : quand on augmente la fraction de fuel, les performances augmentent aussi mais de moins en moins vite. Sans compter que ça devient de plus en plus dur d'alléger la partie non-fuel quand on en a déjà retiré un maximum...
Si on y réfléchit, il est logique de donner les performances d'un vaisseau spatial en m/s d'accélération totale et non en kilomètres d'autonomie comme pour les voitures, car dans l'espace en l'absence de frottements, une fois lancé un objet peut continuer d'avancer jusqu'à la fin des temps. Cette capacité à changer de vitesse s'appelle ∆v (delta-v) et s'exprime en mètres par seconde.
Ce qui me fascine le plus, c’est le calcul ultra précis que les mathématiciens réalisent. Je me demande même si ils tiennent compte des obstacles que la sonde peut rencontrer sur son chemin. Des petits astéroïdes, des poussières etc...
Vu la distance parcouru, je pense que la poussière peut avoir un impact sur le temps du trajet.
L'annecdote aurait pu être corrigée, car à la date de parution (23 octobre 2018), cela fait déjà trois jours que la sonde est partie, du coup l'utilisation du futur dans la première phrase n'est pas judicieux...
Pour ceux qui se posaient la question, la sonde pèse plus de 4 tonnes, donc la moitié de la capacité d'emport max d'une Ariane 5 en configuration ECA, du coup, compliqué de mettre plusieurs fois cette masse de carburant en plus pour choisir un trajet plus direct.
Au lieu de ça elle va utiliser au maximum ses moteurs ioniques, ne nécessitant qu'un peu de gaz et de grand panneaux solaires pour fonctionner (bien meilleur rendement), et le peu de carburant liquide qu'elle embarque sera utilisé pour la mise en orbite