Orbite géocentrique

Une orbite géocentrique , une orbite centrée sur la Terre ou une orbite terrestre implique tout objet en orbite autour de la Terre , comme la Lune ou des satellites artificiels . En 1997, la NASA a estimé qu'il y avait environ 2 465 charges utiles de satellites artificiels en orbite autour de la Terre et 6 216 débris spatiaux , selon les relevés du Goddard Space Flight Center . Plus de 16 291 objets précédemment lancés ont subi une désintégration orbitale et sont entrés dans l'atmosphère terrestre .

Un vaisseau spatial entre en orbite lorsque son accélération centripète due à la gravité est inférieure ou égale à l' accélération centrifuge due à la composante horizontale de sa vitesse. Pour une orbite terrestre basse , cette vitesse est d'environ 7,8 km/s (28 100 km/h ; 17 400 mph) ; en revanche, la vitesse la plus rapide jamais atteinte par un avion avec équipage (à l'exclusion des vitesses atteintes par la désorbitation d'un vaisseau spatial) était de 2,2 km/s (7 900 km/h ; 4 900 mph) en 1967 par le North American X-15 . L'énergie nécessaire pour atteindre la vitesse orbitale de la Terre à une altitude de 600 km (370 mi) est d'environ 36 MJ /kg, soit six fois l'énergie nécessaire simplement pour monter à l'altitude correspondante.

Les engins spatiaux dont le périgée est inférieur à 2 000 km environ sont soumis à la traînée de l'atmosphère terrestre, ce qui diminue l'altitude orbitale. Le taux de décroissance orbitale dépend de la surface transversale et de la masse du satellite, ainsi que des variations de la densité de l'air dans la haute atmosphère. En dessous de 300 km environ, la décroissance devient plus rapide et sa durée de vie se mesure en jours. Une fois qu'un satellite descend à 180 km, il ne lui reste que quelques heures avant de se vaporiser dans l'atmosphère. La vitesse de libération nécessaire pour se libérer complètement du champ gravitationnel de la Terre et se déplacer dans l'espace interplanétaire est d'environ 11,2 km/s (40 300 km/h ; 25 100 mph).

Altitude

comme utilisé ici, la hauteur d'un objet au-dessus de la surface moyenne des océans de la Terre ( niveau moyen de la mer ).

Analemme

terme d' astronomie utilisé pour décrire le tracé des positions du Soleil sur la sphère céleste au cours d'une année. Ressemble beaucoup à un huit.

Apogée

est le point le plus éloigné auquel un satellite ou un corps céleste peut s'éloigner de la Terre, auquel la vitesse orbitale sera à son minimum.

Excentricité

mesure de la déviation d'une orbite par rapport à un cercle parfait. L'excentricité est strictement définie pour toutes les orbites circulaires et elliptiques , ainsi que pour les trajectoires paraboliques et hyperboliques .

Plan équatorial

tel qu'utilisé ici, un plan imaginaire s'étendant de l'équateur de la Terre à la sphère céleste .

Vitesse de fuite

telle qu'utilisée ici, la vitesse minimale qu'un objet sans propulsion doit avoir pour s'éloigner indéfiniment de la Terre. Un objet à cette vitesse entrera dans une trajectoire parabolique ; au-delà de cette vitesse, il entrera dans une trajectoire hyperbolique .

Impulsion

l' intégrale d'une force sur le temps pendant lequel elle agit. Mesurée en ( N · sec ou lb * sec).

Inclination

l' angle entre un plan de référence et un autre plan ou axe . Au sens discuté ici, le plan de référence est le plan équatorial de la Terre .

Arc orbital

un arc imaginaire dans le ciel vu depuis n’importe quel endroit de la surface de la Terre.

Caractéristiques orbitales

les six paramètres des éléments képlériens nécessaires pour spécifier cette orbite de manière unique.

Période orbitale

tel que défini ici, le temps qu'il faut à un satellite pour effectuer une orbite complète autour de la Terre.

Périgée

est le point d'approche le plus proche d'un satellite ou d'un corps céleste de la Terre, auquel la vitesse orbitale sera à son maximum.

Journée sidérale

le temps qu'il faut à un objet céleste pour effectuer une rotation de 360°. Pour la Terre, cela correspond à : 23 heures, 56 minutes, 4,091 secondes.

Heure solaire

comme utilisé ici, l'heure locale mesurée par un cadran solaire .

Vitesse

la vitesse d'un objet dans une direction particulière. La vitesse étant définie comme un vecteur , la vitesse et la direction sont nécessaires pour la définir.

Voici une liste de différentes classifications d’orbites géocentriques.

Orbite transatmosphérique (TAO)

Orbites géocentriques avec des altitudes à l'apogée supérieures à 100 km (62 mi) et un périgée qui croise l' atmosphère définie .

Orbite terrestre basse (LEO)

Les orbites géocentriques varient en altitude de 160 km (100 mi) à 2 000 km (1 200 mi) au-dessus du niveau moyen de la mer . À 160 km, une révolution prend environ 90 minutes et la vitesse orbitale circulaire est de 8 km/s (26 000 pi/s).

Orbite terrestre moyenne (MEO)

Orbites géocentriques avec des altitudes à l'apogée comprises entre 2 000 km (1 200 mi) et celle de l' orbite géosynchrone à 35 786 km (22 236 mi).

Orbite géosynchrone (GEO)

Orbite circulaire géocentrique avec une altitude de 35 786 km (22 236 mi). La période de l'orbite est égale à un jour sidéral , ce qui coïncide avec la période de rotation de la Terre. La vitesse est d'environ 3 km/s (9 800 pi/s).

Orbite terrestre haute (HEO)

Orbites géocentriques dont l'altitude à l'apogée est supérieure à celle de l'orbite géosynchrone. Un cas particulier d'orbite terrestre haute est l' orbite hautement elliptique , où l'altitude au périgée est inférieure à 2 000 km (1 200 mi).

Orbite inclinée

Une orbite dont l’inclinaison par rapport au plan équatorial n’est pas égale à 0.

Orbite polaire

Un satellite qui passe au-dessus ou presque au-dessus des deux pôles de la planète à chaque révolution. Il a donc une inclinaison de (ou très proche de) 90 degrés .

Orbite synchrone du Soleil polaire

Une orbite presque polaire qui passe par l' équateur à la même heure locale à chaque passage . Utile pour la prise d'images par satellite car les ombres seront les mêmes à chaque passage.

Orbite circulaire

Une orbite qui a une excentricité de 0 et dont la trajectoire trace un cercle.

Orbite elliptique

Une orbite avec une excentricité supérieure à 0 et inférieure à 1 dont l'orbite trace la trajectoire d'une ellipse .

Orbite de transfert de Hohmann

Manœuvre orbitale qui permet de déplacer un vaisseau spatial d'une orbite circulaire à une autre à l'aide de deux impulsions de moteur . Cette manœuvre doit son nom à Walter Hohmann .

Orbite de transfert géosynchrone (GTO)

Une orbite géocentrique-elliptique où le périgée est à l'altitude d'une orbite terrestre basse (LEO) et l' apogée à l'altitude d'une orbite géosynchrone .

Orbite hautement elliptique (HEO)

Orbite géocentrique avec un apogée supérieur à 35 786 km et un périgée faible (environ 1 000 km) qui entraînent de longs temps de séjour près de l'apogée.

Orbite de Molniya

Orbite très elliptique avec une inclinaison de 63,4° et une période orbitale d'une demi- journée sidérale (environ 12 heures). Un tel satellite passe la majeure partie de son temps au-dessus d'une zone désignée de la Terre.

Orbite de la toundra

Orbite très elliptique avec une inclinaison de 63,4° et une période orbitale d'un jour sidéral (environ 24 heures). Un tel satellite passe la majeure partie de son temps au-dessus d'une zone désignée de la Terre.

Trajectoire hyperbolique

Une « orbite » avec une excentricité supérieure à 1. La vitesse de l'objet atteint une valeur supérieure à la vitesse d'échappement , il échappera donc à l'attraction gravitationnelle de la Terre et continuera à voyager infiniment avec une vitesse (par rapport à la Terre) décélérant jusqu'à une valeur finie, connue sous le nom de vitesse excédentaire hyperbolique .

Trajectoire d'évasion

Cette trajectoire doit être utilisée pour lancer une sonde interplanétaire loin de la Terre, car c'est l'excès de vitesse de libération qui modifie son orbite héliocentrique par rapport à celle de la Terre.

Trajectoire de capture

Il s'agit de l'image miroir de la trajectoire de fuite ; un objet voyageant à une vitesse suffisante, sans être directement dirigé vers la Terre, se dirigera vers elle et accélérera. En l'absence d'impulsion de décélération du moteur pour le mettre en orbite, il suivra la trajectoire de fuite après le périapse.

Trajectoire parabolique

Une « orbite » avec une excentricité exactement égale à 1. La vitesse de l'objet est égale à la vitesse de libération , il échappera donc à l'attraction gravitationnelle de la Terre et continuera à voyager avec une vitesse (par rapport à la Terre) décélérant vers 0. Un vaisseau spatial lancé depuis la Terre avec cette vitesse s'éloignerait d'elle à une certaine distance, mais la suivrait autour du Soleil sur la même orbite héliocentrique . Il est possible, mais peu probable, qu'un objet s'approchant de la Terre puisse suivre une trajectoire de capture parabolique, mais la vitesse et la direction devraient être précises.

Orbite prograde

une orbite dans laquelle la projection de l'objet sur le plan équatorial tourne autour de la Terre dans la même direction que la rotation de la Terre.

Orbite rétrograde

une orbite dans laquelle la projection de l'objet sur le plan équatorial tourne autour de la Terre dans la direction opposée à celle de la rotation de la Terre.

Orbite semi-synchrone (SSO)

Une orbite avec une altitude d'environ 20 200 km (12 600 mi) et une période orbitale d'environ 12 heures

Orbite géosynchrone (GEO)

Orbites à une altitude d'environ 35 786 km (22 236 mi). Un tel satellite tracerait un analemme (figure 8) dans le ciel.

Orbite géostationnaire (GSO)

Une orbite géosynchrone avec une inclinaison de zéro. Pour un observateur au sol, ce satellite apparaît comme un point fixe dans le ciel.

Orbite de Clarke

Autre nom pour une orbite géostationnaire. Nommée d'après l'écrivain Arthur C. Clarke .

Points de libration orbitaux de la Terre

Les points de libration des objets en orbite autour de la Terre se situent à 105 degrés ouest et 75 degrés est. Plus de 160 satellites sont regroupés à ces deux points.

Orbite supersynchrone

Une orbite de stockage/d'élimination au-dessus de GSO/GEO. Les satellites dériveront vers l'ouest.

Orbite subsynchrone

Une orbite de dérive proche mais inférieure à GSO/GEO. Les satellites dériveront vers l'est.

Orbite de cimetière , orbite d'élimination, orbite de déchets

Une orbite située à quelques centaines de kilomètres au-dessus de l' orbite géosynchrone sur laquelle sont placés les satellites à la fin de leur fonctionnement.

Orbite héliosynchrone

Orbite qui combine altitude et inclinaison de telle manière que le satellite passe au-dessus de n'importe quel point de la surface de la planète à la même heure solaire locale . Une telle orbite peut placer un satellite en plein soleil et est utile pour les satellites d'imagerie, d'espionnage et de météorologie .

Orbite lunaire

Caractéristiques orbitales de la Lune. Altitude moyenne de 384 403 kilomètres (238 857 mi), orbite elliptique et inclinée .

Orbite en fer à cheval

Orbite qui semble à un observateur terrestre tourner autour d'une planète, mais qui est en réalité en coorbite avec elle. Voir les astéroïdes 3753 (Cruithne) et 2002 AA ₂₉ .

Vol suborbital

Un lancement où un vaisseau spatial s'approche de la hauteur de l'orbite mais n'a pas la vitesse nécessaire pour le maintenir.

Orbite	Distance centre à centre	Altitude au-dessus de la surface de la Terre	Vitesse	Période orbitale	Energie orbitale spécifique
Rotation de la Terre à la surface (à titre de comparaison, pas une orbite)	6 378 km	0 km	465,1 m/s (1 674 km/h ou 1 040 mph)	23 h 56 min 4,09 s	−62,6 MJ/kg
Orbite à la surface de la Terre (équateur) théorique	6 378 km	0 km	7,9 km/s (28 440 km/h ou 17 672 mph)	1 h 24 min 18 s	−31,2 MJ/kg
Orbite terrestre basse	6 600 à 8 400 km	200 à 2 000 km		1 h 29 min – 2 h 8 min	−29,8 MJ/kg
Orbite de Molniya	6 900 à 46 300 km	500–39 900 km	1,5–10,0 km/s (5 400–36 000 km/h ou 3 335–22 370 mph) respectivement	11 h 58 min	−4,7 MJ/kg
Géostationnaire	42 000 km	35 786 km	3,1 km/s (11 600 km/h ou 6 935 mph)	23 h 56 min 4,09 s	−4,6 MJ/kg
Orbite de la Lune	363 000 à 406 000 km	357 000 à 399 000 km	0,97–1,08 km/s (3 492–3 888 km/h ou 2 170–2 416 mph) respectivement	27,27 jours	−0,5 MJ/kg