Introduction à la mécanique spatiale
Ref: 3CV3250
Description
La conception d’une mission spatiale nécessite le déploiement de compétences multidisciplinaires, et sa réussite, de la bonne utilisation et maitrise de ces compétences. Parmi les concepts et compétences importants dans le secteur spatial, la mécanique spatiale et la compétence de modéliser la trajectoire d’un corps dans un champ gravitationnel sont incontournables. En effet, les compétences en lien avec la mécanique spatiale interviennent inexorablement dans la conception de missions d’engins spatiaux (lanceur, satellite ou sonde interplanétaire).
Ce cours a pour objectif de donner aux élèves les compétences de base pour comprendre, analyser et concevoir des missions spatiales.
Il abordera les concepts généraux suivants :
- Mouvement d’un corps dans un champ de pesanteur
- Notion d’orbite képlérienne.
- Perturbations orbitales
- Estimation d’orbites.
- Modélisation des moteurs et manœuvres orbitales.
- Rendez-vous orbital
- Cas des lanceurs et des sondes interplanétaires.
- Mouvement d’un corps dans un champ de pesanteur
- Notion d’orbite képlérienne.
- Perturbations orbitales
- Estimation d’orbites.
- Modélisation des moteurs et manœuvres orbitales.
- Rendez-vous orbital
- Cas des lanceurs et des sondes interplanétaires.
Période(s) du cours
SD9
Prérequis
Il n'y a pas de prérequis spécifique
Syllabus
- Le cours sera constitué de 6 séances de 3h chacune.
- Séance 1 (3h) :
- Panorama du secteur spatial, exemples de missions spatiales
- Mouvement d’un corps dans un champ de pesanteur.
- Notion d’orbites képlériennes et de paramètres képlériens.
- Classifications des orbites LEO, GEO, constellations…
- Séance 2 (3h) :
- Perturbations orbitales, paramètres osculateurs.
- Estimation d’orbite.
- Séance 3 (3h) :
- Propulsion et modélisation des moteurs.
- Manœuvres orbitales (transfert de Hohmann, correction d’orbite et de plan orbital).
Séance 4 (3h) TD1 : Mise en application sur un cas d’étude. Trajectoires képlériennes.
- Séance 5 (3h)
- Rendez-vous orbital.
- Cas des lanceurs. Trajectoires endo- et exo-atmosphériques.
- Trajectoires interplanétaires.
Séance 6 (3h) TD2 : Mise en application sur un cas d’étude. Trajectoires non képlériennes.
Composition du cours
Cours magistraux et travaux dirigés.
Plusieurs exemples de systèmes spatiaux et de missions spatiales seront présentés.
Ressources
Equipe enseignante : Sihem Tebbani
12h de CM et 6h de TD.
Résultats de l'apprentissage couverts par le cours
A la fin de cet enseignement, l’élève sera capable de :
- Comprendre et analyser les missions spatiales et les contraintes techniques associées.
- Comprendre, modéliser et analyser la trajectoire d’un engin spatial (satellite, lanceur et sonde interplanétaire).
- Savoir proposer une modélisation de la trajectoire d’un engin spatial en fonction de sa mission et des contraintes techniques à respecter (type de mission, complexité du modèle, précision souhaitée)
- Comprendre et analyser les manœuvres de corrections d’orbite et de rendez-vous et les enjeux associés.
- Posséder une vision globale du secteur spatial et des enjeux et verrous scientifiques et techniques associés.
Support de cours, bibliographie
- S. Tebbani, Transparents de cours.
- CNES, Techniques et technologies des véhicules spatiaux, Cépaduès Editions, 1998.
- O. Zarrouati, Trajectoires spatiales, Cépaduès Editions, 1987.
- V. Chobotov, Orbital mechanics, AIAA education series, 1996.
- H. Curtis, Orbital mechanics for engineering students, Elsevier Aerospace Engineering series, 2005.