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27 mars 2009 5 27 /03 /mars /2009 12:30

Comme la plupart des revues scientifiques ce mois-ci, le mensuel "Sciences et Avenir"   donne quelques éléments sur les collisions et les risques de collisions entre satellites et débris spatiaux. (Sciences et Avenir, numéro 746, avril 2009, page 17)
 

Il y aurait 12 500 objets de plus de 10 cm en orbite terrestre parmi lesquels 6 % seulement constituent des satellites fonctionnels et 42 % des débris. 200 000 objets auraient une taille comprise entre 1 et 10 cm et près de 35 000 000 seraient de taille inférieure à 1 cm (*)
Ces chiffres sont impressionnants, mais il ne faut pas croire que l'espace circumterrestre est, pour autant, surchargé de satellites car le volume concerné est immense. 

Quelle est exactement la densité de cette population d'objets artificiels (actif ou inactifs) ? 

  Le calcul est assez simple.  Le volume compris entre l'orbite à 200 km d'altitude soit à 6 571 km du centre de la Terre (**) et l'orbite géostationnaire à 35 774 km  (soit à environ 42 145 km du centre de la Terre)  est de :

       (4/3) x Pi x (42 145 km)3 - (4/3) x Pi x (6 571 km)3 = 1,94 x 1014 km
3


Soit environ 3,12 x 1014 km 3 c'est à dire 300 000  milliards de km 3

- Pour 12 500 objets de plus de 10 cm il y a donc un objet pour 24 milliards de km3 soit un objet en moyenne dans un cube  2 900  km de coté ! Pour des pieces de quelques dizaines de cm, on n'en voit pas à tous les coins d'orbite !

- Pour les 200 000 objets de 1 à 10 cm la densité est de un objet pour un 1,5 milliard de km3 soit dans un cube de 1 160 km de coté !
- Pour les 35 millions de petits débris de moins de 1 cm (***) on trouve un objet pour 9 millions de km3 soit dans un cube de 210 km de coté. Même là, le sentiment de surpopulation n'est pas intense.
Ces remarques ne doivent cependant pas occulter la réalité du risque (4 collisions avérées jusqu'alors). En effet, certaines orbites sont plus densément peuplées que d'autres) et surtout la vitesse des satellites leur fait parcourir de grandes distances et par conséquent balayer d'importants volumes d'espace en un temps donné. Cela multiplie les risques.
Enfin bien entendu la vitesse relative entres les objets satellisés parfois sur des orbites d'inclinaison différentes est fort élevée  (10 km par seconde environ pour la collision récente entre Cosmos 2251 et Iridium 33). Cela rend les chocs extrèmement brutaux et générateurs  de nouveaux déchets. 

__________________________________________________________________

(*) sous réserves, l'article n'était pas très claire sur ce point
(**) Il y a peu de satellites en dessous de 200 km  car le frottement atmosphérique rend extrèmement brève leur présence à ce niveau.
(***) J'ignore  où se situe la limite inférieure pour la taille des objets retenus dans cette estimation.  Peut-être à 1 mm (?)

Remarque: Tous les chiffres ont été ici arrondis, il s'agit simplement de fournir des ordres de grandeur.

 

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26 mars 2009 4 26 /03 /mars /2009 10:18

 
 
La navette Discovery (mission 119) doit atterrir samedi 28 mars 2009 à 18 h 39, heure française.




  Il s'agit de l'horaire de la première tentative. En cas de difficulté, la manoeuvre pourrait être repoussée d'une orbite et la navette atteindrait alors la piste de cap Canaveral (en Floride) à 20 h 14 (heure française également).
  Comme d'habitude vous pourrez suivre cet atterrissage et les opérations préparatoires sur
NASA TV.

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20 mars 2009 5 20 /03 /mars /2009 13:18

  
    Une grande chaîne publique de télévision présentait tout à l'heure un petit sujet consacré à l'équinoxe de printemps (aujourd'hui 20 mars 2009, à 12 h 43, heure française).

   C'était là une louable intention. Hélas, le présentateur s'est à peu près trompé sur tout. A sa décharge, il faut reconnaître que les mouvements des astres sont complexes et imbriqués et qu'il est quasiment impossible d'expliquer l'équinoxe en seulement quelques mots et 20 secondes d'images.

   Par contre il est vraiment déplorable (pour ne pas dire un peu stupide) d'expliquer que l'équinoxe est le moment où la Terre est à moitié éclairée par le Soleil. Par définition une sphère éclairée par une source lumineuse unique l'est toujours à moitié.

  C'est d'autre part faire preuve d'une grande inculture d'affirmer que la réforme grégorienne a mis en place l'année bissextile. Elle en a seulement légèrement modifé l'application. Bien entendu le calendrier julien comprenait aussi des années bissextiles. Le calendrier Julien fut en vigueur pendant plus de 1500 ans. Il n'aurait pu suivre le rythme des saisons s'il avait négligé un point aussi important.

  Une petite heure de travail aurait suffi au journaliste pour se renseigner (avec internet, c'est vraiment facile) et éviter ainsi la plupart de ses erreurs. 

   Cette négligence là reste difficile à justifier.

  

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20 mars 2009 5 20 /03 /mars /2009 10:35


Dans un article publié dans la revue  "Pour la Science", Christophe Bonnal, chef de projet au CNES, estime la probabilité d'une collision à une chance pour 50 000 par satellite et par an (pour des appareils circulant en orbite basse). L'auteur ne précise toutefois pas la taille des objets à partir de laquelle il considère qu'il y a collision.

Source : "Pour la science", numéro 378 ,avril 2009, page 16.
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19 mars 2009 4 19 /03 /mars /2009 10:56

  
  Le 10 février dernier, deux satellites, un russe et un américain, sont entrés en collision.

  Cosmos 2251, un satellite militaire russe hors service et Iridium 33, un satellite de communication de la célèbre " constellation " du même nom se sont heurtés à 790 kilomètres d’altitude au dessus de la Sibérie à une vitesse relative d’environ 10 000 mètres par seconde.

   Les deux objets, d’une tonne chacun, ont évidemment été pulvérisés et ont généré plus de 600 débris (détectés quelques jours après) qui viendront s’ajouter aux 18 000 déchets de plus 10 cm qui orbitent autour de la Terre.

  Leurs orbites restent, pour l’instant (mais pour l’instant seulement), assez proches de celle des deux satellites soit à peu près 800 km d’altitude avec une forte inclinaison (l’orbite d’iridium était quasi polaire)

   On peut craindre que sous l’effet du frottement, certains éléments se retrouvent à terme sur les orbites plus basses où circulent de nombreux satellites et en particulier l’ISS.

  Il y a quelques jours, déja,  les astronautes ont dû se réfugier  dans un Soyouz afin d’être prêts à évacuer la station lors du  passage à proximité d’un objet qui avait été repéré trop tard pour que soient  initiées  les manœuvres d’évitement.

  En 1992, le satellite militaire français, Cerise, avait vu son antenne sectionnée suite à une collision, c'était l'un des premier cas, trois autres ont été mis en évidence mais toujours entre un satellite et un débris.

  Compte tenu de l’immensité du volume de l’espace circumterrestre, ces incidents sont très rares (on peut dire qu’Iridium a gagné au loto… à l’envers), mais ils risquent bien entendu de se multiplier.

   Deux types de mesures sont prises pour éviter cette prolifération.

  - On place les vieux satellites sur des orbites plus hautes là où leur présence est  moins gêntante. On peut à l'inverse les précipiter sur Terre (au-dessus de l’océan de préférence) à la fin de leur mission

  - On évite que les satellites (ou les derniers étages des fusées porteuses) explosent à l’issu de leur service ce qui génèrent un nombre énorme de débris. Pour cela, on vide les réservoirs de carburant.

  Les différents projets de "nettoyage" de l'orbite, restent pour l'instant de la science fiction tant leur faisabilité paraît aléatoire  Même si la civilisation disparaissait, longtemps encore, tourneraient autour de la Terre des milliers de petites étoiles artificielles.

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14 mars 2009 6 14 /03 /mars /2009 09:01


  Une fuite dans le système d'alimentation en hydrogène ayant conduit au report du lancement, la navette devrait décoller cette fois dans la nuit de dimanche à lundi (vers une heure du matin, heure française).


   Si tout se passe bien vous pourrez suivre les opérations sur la chaîne de la NASA.

   Parmi les travaux les plus spectaculaires sont prévus l'ajout, sur l'ISS, de deux panneaux solaires ainsi que l'allongement des pourtrelles permettant de les supporter. Ces extensions sont en jaune sur l'écusson symbole de la mission. On utilisera pour cela le bras de télémanipulation à l'extrême limite de ses possibilités
   Voici en Anglais la description de la mission (source NASA).

FACTS & FIGURES

 

 

STS-119 is the 125th space shuttle flight, the 28th flight to the station, the 36th flight for Discovery and the first flight  in 2009. Eight flights to station and one to NASA’s Hubble Space Telescope remain before the shuttles retire in 2010.

 

 

The flight features two of the three former school teachers selected as mission specialists in the 2004 Educator Astronaut Class. Teacher-turned-astronaut Dottie Metcalf-Lindenburger is targeted to launch in February 2010.

 

 

The truss is a high-tech girder structure made up of 11 segments. It provides the backbone for the station, supporting  the U.S. solar arrays, radiators and other equipment.

 

 

To install the S6 truss segment, the station's robotic arm must extend its reach just about as far as it will go (about 57 feet), leaving it with very little room to maneuver.

 

 

The S6 truss segment weighs a little more than 31,000 pounds.

 

 

After S6 installation, the truss will be 335 feet long.

 

 

Each solar array wing has two 115-foot-long arrays, for a total wing span of 240 feet, including the equipment that connects the two wings and allows them to twist as they track the sun.

 

 

Altogether, the station’s arrays can generate as much as 120 kilowatts of usable electricity –enough to provide about forty-two 2,800-square-foot homes with power. The addition of the S6 will nearly double the amount of power for station science —from 15 kilowatts to 30 kilowatts.

 

 

The Urine Processing Assembly that removes impurities from urine in an early stage of the recycling process is not working. The entire Water Recovery System was delivered and installed during the STS-126 mission in November. Astronauts were able to coax it into use by performing in-flight maintenance, but a distillation unit failed after Endeavour's

departure. The replacement unit will fly in Discovery's middeck and be installed by Sandra Magnus while other crew members are working on the mission's second spacewalk.

 

 

Discovery will fly one heat shield tile underneath its left wing that will have a bump raised 0.25 inches so that heating effects are monitored at about Mach 15 during reentry, when thesmooth, laminar flow of air close to the shuttle’s surface becomes turbulent or is disrupted. This information will support computer modeling and design efforts for the shuttle and NASA’s next-generation spacecraft.

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11 mars 2009 3 11 /03 /mars /2009 08:30


  Cette nuit décollage de la navette spatiale pour la mission 119 qui aura comme objet l'ajout de nouveaux aménagements sur l'ISS.
  Vous pouvez suivre les opérations d'envol sur le site de la télévision de la NASA (voir lien chaine TV NASA).

   Remarquez que les numéros de missions ne se suivent pas, la précédente était la 126.

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22 février 2009 7 22 /02 /février /2009 13:21

   
    Depuis quelques années plusieurs mouvements se soucient de lutter contre la prolifération des éclairages.
    Associées à la pollution, toutes ces lumières rendent l'observation du ciel de plus en plus difficile. Aujourd'hui, la plupart d'entre nous vivent dans un environnement où les étoiles ne sont plus qu'un lointain souvenir.
    Au-delà de notre intérêt pour l'astronomie, retrouver l'alternance jour-nuit et  ne pas vivre constamment dans un environnement artificiellement lumineux serait une façon de nous réconcilier avec le monde.
    Pour les animaux et les plantes aussi, les bouleversements du cycle naturel de luminosité posent de nombreux problèmes.
    Si vous souhaitez vous associer à ce combat, vous pouvez signer  la pétition mise en ligne par l'Association pour la Protection du Ciel et de l'Environnement Nocturne sur le site:
                             http://www.astrotophe.fr.nf/petition/
 

    Par ailleurs,  Science et Vie publie dans sa derniere édition (n°1098, mars 2009) un article sur ce thème sur les différentes mesures déja prises à travers le monde.

 

 

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27 décembre 2008 6 27 /12 /décembre /2008 11:38

 

   Bien que loin de la volonté politique et de l’enthousiasme des années 1960, Constellation, le programme américain de retour sur la Lune se précise peu à peu.  Constellation ressemble bigrement à Apollo en à peine plus grand. Les procédures sont presque identiques et les vaisseaux très proches dans leur aspect comme dans leurs dimensions.

 


Orion (module de commande)

Le module de commande, dans lequel voyageront les astronautes, c’est à dire l’équivalent de la capsule Apollo s’appellera Orion, une maquette très élaborée en a déjà été construite. Il sera légèrement plus vaste qu’Apollo et devrait héberger quatre astronautes au lieu de trois.

 

Ares 5 (fusée de lancement du module lunaire et de propulsion vers la lune)


La fusée géante qui emmènera l’ensemble vers la Lune, l’équivalent de Saturne 5 se nommera  Ares 5 (même le chiffre 5 a été gardé). Ses capacités récemment réévaluées seront légèrement supérieures à celle de sa devantière ; on parle de près de 190 tonnes en orbite basse et de 70 tonnes en orbite de transfert vers la Lune contre respectivement 137 et 47 tonnes pour Saturne 5.  La masse des deux lanceurs est comparable, environ 3000 tonnes au décollage. Pour l'essentiel, Ares 5 sera développée à partir d’éléments agrandis du système de propulsion de la navette spatiale (deux propulseurs à poudre, les boosters et un énorme réservoir central alimentant un moteur à hydrogène et oxygène liquide). Ares 5 enfin, pourrait être utilisée pour mettre en orbite des éléments lourds d’une future station spatiale. De la même façon le dernier exemplaire de Saturne 5 avait satellisé la station Skylab dont la masse, 90 tonnes, était largement supérieure à celle des plus gros éléments de l’actuelle ISS (de 20 à 25 tonnes).

 

Ares 1 (fusée de lancement d’Orion)

Les astronautes décolleront indépendamment dans leur vaisseau Orion propulsé par une fusée Ares 1 aujourd'hui en cours de développement. Un rendez vous spatial en orbite terrestre leur permettra de rejoindre les autres modules avant le véritable départ  pour la Lune. En cela, les missions qui nécessiteront deux lanceurs seront un peu plus complexes et sans doute plus coûteuses.

 

Altaïr (module lunaire)


  Tous les membres de l’équipage devraient se poser sur notre satellite (alors que dans Apollo l’un des trois restait en orbite lunaire dans le module de commande). Le module de descente, Altaïr, l’équivalent du célèbre Eagle (1) de la mission Apollo 11 possédera comme Eagle une partie réservée à l’atterrissage qui restera sur la Lune et une partie d’habitation qui ramènera les hommes vers Orion. Pour le retour, le rendez-vous en orbite lunaire entre Orion et  la partie habitée d'Altaïr restera une phase spectaculaire et délicate dont l’échec serait dramatique. Il en était de même au cours des missions Apollo, mais il y avait alors quelqu’un aux commandes de chacun des deux éléments.

  Ces nouveaux vaisseaux devraient autoriser des séjours un peu plus longs sur notre satellite. On pourra ainsi  mener des recherches  plus élaborées et collecter plus  d’échantillons.

 

Quel est exactement l’objectif de Constellation ?

  Sur ce point  les choses sont un peu floues. 

  S'agit-il simplement de retourner sur la Lune pour mieux la connaître ?
  Est-ce pour marquer les esprits ? Pour garder  aux Etats Unis une compétence et une avance certaine en aéronautique, la station spatiale ne faisant plus guère illusion ? 
  Certains imaginent que Constellation pourrait servir à préparer de futures missions habitées sur Mars. 
Je suis assez pessimiste  sur cette  éventualité, et ce pour deux raisons.

  Un débarquement sur Mars nécessite une rupture technologique. Avec nos moyens actuels, le voyage (3 ans tout compris) est trop long et concrètement irréalisable (voir note 2). Or, de rupture il n’y a pas eu. Nous ne faisons pas mieux en terme de propulsion qu’il y a 40 ans.
  La vitesse d’éjection des gaz, élément déterminant de l’efficacité des fusées, reste quasi stationnaire puisqu'on utilise les mêmes ergols. Déjà Saturne 5 possédait deux étages à hydrogène-oxygène, l’un des plus efficaces parmi les couples carburants-comburant.
Là aussi, nul n'a trouvé mieux même si les gros boosters quoi que moins performants en terme de vitesse d'éjection permettent par leur débit de s'arracher plus vite du sol et réduisent le temps où il faut lutter d'abord contre la gravité (c'est cela qui permet à Ares 5 malgré une masse comparable à Saturne 5 d'être légèrement plus performante).

  Nous ne ferons pas mieux non plus en terme de fiabilité puisque la fusée Saturne 5 à déjà connu eu un taux de réussite de 100 %.

  Seule  l’électronique a réellement progressé.  Cependant, ce n’est pas l’électronique qui assure la propulsion, or là se situe le cœur du problème et permettrait de réduire la durée du voyage. 

  En deuxième lieu, les années 2050 risquent d’être très critiques pour la planète. La démographie, l'énergie, le climat, l'écologie en général constitueront des problèmes très difficiles. Notre principale source d’énergie, le pétrole, sera presque épuisée et  les probables soubresauts qui en résulteront pourraient détourner  l’humanité de ce genres d’objectifs.

 

  Autre éléments d'incertitude : Les dates, on parle de 2014 pour le premier vol habité de la capsule Orion et d’avant 2020 pour le premier alunissage mais ces échéances restent à confirmer.
  Quant au nombre de missions et aux travaux réellement décidés :  La Nasa est discrète sur le sujet sans doute tout n'est-il pas encore défini.

 

1  Ce choix des noms est un clin d’œil, Altaïr est l’étoile la plus brillante de la constellation de l’Aigle (Eagle en américain).

2 Je dois admettre sur ce point un désaccord avec la plus grande part de ce qu’on peut lire sur le sujet. Souvent seule la volonté politique est mise en cause, beaucoup de commentateurs pensent que nous avons d'ores et déja les moyens techniques d'aller sur Mars. Je ne partage absolument pas ce point de vue. Mars, à mon sens, nous est encore techniquement inaccessible, aucun progrès majeur, en particulier en matière de propulsion, n'ayant été réalisé depuis les missions Apollo.

Nb :Toutes les photos proviennent de la Nasa (National Aeronautic and Space Administration)
  Le schéma des fusées a été repris sur Wikipédia.


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24 décembre 2008 3 24 /12 /décembre /2008 12:51
Très heureux Noël à tous.......

                                 Avec beaucoup d'étoiles !

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