1 manœuvres de rentrée

UNIVERSITÉ DE LA MÉDITERRANÉE - AIX-MARSEILLE II

DESS AIR & ESPACE

Mécanique spatiale Volume IV Rentrée dans une atmosphère

Robert GUIZIOU

Mis à jour le 18 avril 2017

Technopôle de Château-Gombert

60, rue Joliot Curie - 13453 MARSEILLE CEDEX 13 - Tél :04.91.11.38.02 - Fax : 04.91.11.38.38

Imprimé le 18/04/17

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Rentrée atmosphérique

SOMMAIRE

1

MANŒUVRES DE RENTREE ......................................................................................................................... 7 1.1

HISTORIQUE ................................................................................................................................................... 7

1.2 MANŒUVRE DE "DEORBITATION" .................................................................................................................. 8 1.2.1 Généralités ............................................................................................................................................ 8 1.2.2 Figure et notations ................................................................................................................................ 8 1.2.3 Calcul du cas général sur l’arc orbital ................................................................................................. 9 1.3 DEORBITATION OPTIMISEE ........................................................................................................................... 10 1.3.1 Schéma et notations............................................................................................................................. 10 1.3.2 Calculs ................................................................................................................................................ 11 1.3.3 Calculs de l’optimisation .................................................................................................................... 12 1.3.4 Quelques résultats graphiques ............................................................................................................ 12 1.4 2

ELEMENTS SUR LA RENTREE TERRESTRE ...................................................................................................... 14

RENTREE D'ALLEN ....................................................................................................................................... 17 2.1 THEORIE ...................................................................................................................................................... 17 2.1.1 Hypothèses simplificatrices ................................................................................................................. 17 2.1.2 Notations et figure ............................................................................................................................... 17 2.1.3 Résolution du problème ....................................................................................................................... 18 2.2

3

INTERPRETATION ET APPLICATION PRATIQUE .............................................................................................. 19

RENTREE DE CHAPMAN ............................................................................................................................. 21 3.1

HYPOTHESES DE CALCUL ............................................................................................................................. 21

3.2 NOTATIONS ET FONCTION Y(X) DE CHAPMAN .......................................................................................... 21 3.2.1 Figure et notations .............................................................................................................................. 21 3.2.2 Fonction x  Y(x) de CHAPMAN....................................................................................................... 22 3.2.3 Comment calculer Y(x) ........................................................................................................................ 22 3.3 RESULTATS DE CHAPMAN ........................................................................................................................ 23 3.3.1 Evolution de l’altitude ......................................................................................................................... 23 3.3.2 Autres paramètres ............................................................................................................................... 23

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Rentrée atmosphérique

PREFACE

But La mécanique spatiale constitue l’une des techniques phares de l’activité spatiale. Elle couvre les méthodes et les techniques liées au mouvement du centre de gravité, à la localisation et à la navigation pour parvenir aux calculs des manœuvres réalisés de manière opérationnelle. Ce cours a pour but d’initier le lecteur à ces notions.

Audience  Ce document fait partie d’une série de quatre volumes. Il s’adresse aux étudiants du Dess.

Structure du document Ce document est structuré en 3 chapitres :  Manœuvres de rentrée : Nous abordons dans ce chapitre, le problème du calcul des conditions de retour d'un engin spatial, vers l'atmosphère d'une planète, jusqu'à ce jour sur la Terre, mais demain sur Mars.  Rentrée d’ALLEN : Le rendez-vous spatial a été l'une des grandes étapes de la conquête spatiale. Mis au point, peu de temps après les premiers vols humains, il permet à l'homme de récupérer et réparer un satellite en orbite, de ravitailler une station orbitale et de réaliser des remplacements d'astronautes à bord de ces stations (Mir en fût un exemple). Personne n'a également oublié les missions lunaires et notamment les rendez-vous tous réussis du LM (Lunar Module) avec ses deux passagers revenant du sol lunaire et du CSM (Command Service Module) avec un homme à bord orbitant autour de la Lune et attendant ses camarades, avant le retour définitif à trois vers la Terre.  Rentrée de CHAPMAN : CHAPMAN, au prix de simplifications bien justifiées, a mis au point une méthode de calcul adaptée aux angles de rentrée réduits (0, et "vol dos" pour i