21/06/2019

Télécommunication
Spatiale

1ème année Master :

Réseaux Télécommunications

Module Découvert Dr M.DEBBAL

1h30 Cours
Crédits 1 ; 2018-2019
Coefficient : 1

debbal.mohammed@gmail.com
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Chapitre 2

Véhicules spatial et orbites

(Astronef ou Stationef)

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Véhicule spatial (Astronef

ou Stationef)

On entend par véhicule spatial ou

astronef ou spationef, un véhicule
permettant de se déplacer dans l'espace
ou d'y accéder depuis la surface d'un
corps céleste.
Un véhicule spatial peut être habité ou
inhabité, suivant s'il est ou non doté de
systèmes permettant la survie d'êtres
vivants (humains ou non) à son bord.
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Véhicule spatial (Astronef

ou Stationef)

Les véhicules spatiaux sont conçus pour

une variété de missions:
- Communications
- Observation de la terre
- Exploration planétaire
- Tourisme spatial
- Des missions à caractère militaire
(espionnage, défense ou attaque).
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Architecture d’un véhicule

spatial

Le satellite est généralement composé en

deux sous systèmes:

 La plate forme

 La charge utile

Architecture d’un véhicule

spatial

– La plate forme (en anglais bus, platform)

qui correspond originellement à la structure
destinée à supporter une ou plusieurs
charges utiles et équipée pour leur fournir
les ressources nécessaires à leurs
fonctionnement.

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Architecture d’un véhicule

spatial

– La charge utile (en anglais payload) qui

correspond à l’ensemble d’éléments que
peut transporter un véhicule spatial et qui
est destiné à remplir une mission
déterminée.

Architecture d’un satellite

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Architecture d’un satellite

La plateforme comporte:

 Un module de service
 Un module de propulsion.

l'autonomie énergétique du satellite

bonne orientation dans l'Espace
corrections éventuelles de trajectoire
communication avec les stations au sol.

Architecture d’un satellite

La charge utile comprend:

 Les instruments spécifiques
 Une case à équipements (les enregistreurs
de données et l'informatique de bord).

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Types de véhicules
spatiaux

• Un satellite;
• Une sonde spatiale;
• Un avion spatial;
• Une capsule spatiale;
• Une navette spatiale;
• Une station spatiale;
• Un lanceur.
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Types de véhicules
spatiaux

Les satellites : sont des engins spatiaux

spécifique a plusieurs types de missions, comme
pour les télécommunications, télédétection.
Fournissent la majeure partie des données
recueillies par télédétection de nos jours.
Les fusées spatiales : Une fusée est un
moyen de transport, propulsé par un
moteur à réaction n'utilisant pas l'oxygène
de l'air.
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Types de véhicules
spatiaux

Les sondes spatiales : Une sonde

spatiale est un vaisseau non habité
envoyé par l'Homme pour explorer de plus
près des objets du système solaire et,
pour certaines, l'espace qui est au-delà.

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Types de véhicules
spatiaux

Une capsule spatiale : est un engin

spatial habité ou non, non-réutilisable.
Avant le premier vol de la navette
spatiale, il était le seul moyen d'envoyer
des hommes dans l'espace, puis de les
ramener sur terre.

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Une capsule spatiale

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Types de véhicules
spatiaux

Une navette spatiale : est un véhicule

aérospatial réutilisable conçu pour assurer
la desserte des stations spatiales en orbite
basse mais pouvant aussi assurer d'autres
missions, telles que le lancement ou la
réparation de satellites artificiels.

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Une navette spatiale

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Une navette spatiale

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Une navette spatiale

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Types de véhicules
spatiaux

Une station spatiale : est une

installation spatiale en orbite ou déposée
sur un astre, ne disposant pas de moyens
de propulsion autonomes ou réduits, et
destinée à assurer une ou plusieurs
missions déterminées avec une certaine
permanence.

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Une station spatiale

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Les satellites artificiels

La mise au point de moteurs fusées à très

grande poussée à permis à l’homme
d’imprimer à un corps pesant une vitesse
suffisante pour qu’il s’inscrivent sur une
orbite autours de la terre, la pesanteur
étant alors exactement équilibrée par la
force centrifuge; on donne a ces corps le
nom de satellites artificiels.

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Les satellites artificiels

Le premier fut lancé

par les soviétiques
le 4 octobre 1957,
et désigné sous le
nom de Spoutnik 1;
les états unis
réussissaient un
exploit analogue le
1 février 1958.
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Différents types de
satellites

En effet, doit-on les différencier par leur

masse, par leur orbite ou par leur taille?
On peut classer les satellites par la
puissance électrique ou encore la quantité
d’information transmise en bits par
seconde?
La durée de vie en orbite est un facteur
important de rentabilité économique des
investissements économique? 24

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Les orbites

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Définition dictionnaire

Trajectoire décrite par un corps céleste,

naturel ou artificiel, autour d’un autre.

Trajectoire effectuée par un satellite

autour de la Terre.

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Les orbites

Les orbites constituent, avec les différents

astres, un moyen de structurer le milieu
spatial.
La plupart du temps, les objets envoyés
en orbite par l’homme sont inertes, sauf
pendant les périodes souvent brèves où ils
font usage de leur éventuel système de
propulsion.
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Les orbites

Le Soleil est en orbite autour du centre de

sa galaxie.

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Les orbites

La Terre et les autres planètes du système

solaire sont en orbite autour du Soleil.

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Les orbites

La Lune orbite autour de la Terre, tout

comme la majorité des satellites artificiels
que l’homme a réalisé.

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Lois de KEPLER

Trois lois qui permettent de décrire les

mouvements des planètes dans le ciel.

Les deux premières lois de Kepler sont

publiées en 1609 et la troisième en 1618.

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Lois de KEPLER

• Première loi de Kepler : les planètes

décrivent une ellipse dont le Soleil occupe
l'un des foyers.
• Deuxième loi de Kepler : le rayon Soleil-
planète balaie des aires égales pendant des
intervalles de temps égaux.
• Troisième loi de Kepler : le carré de la
période de révolution est proportionnel au
cube du demi grand-axe de l'orbite. 33

L’ellipse

L’ellipse est l’ensemble des points M du plan

dont la somme des distances à deux points fixes
du même plan est une constante donnée.
Les deux points fixes F et F’ sont appelés foyers.

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Paramètres d’un ellipse

 AC : grand axe
 BD : petit axe
 O : centre
 F et F’ : foyers
 a : longueur du demi grand axe
 b : longueur du demi petit axe
 c : distance du centre au foyer
 e : excentricité e = c/a
 Pour tout point M de l’ellipse MF+MF’=2a
 Pour une ellipse l’excentricité est comprise entre 0 et 1.
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Première loi de Kepler

Cas des planètes et des satellites

D’après Kepler le centre du Soleil occupe l’un des
foyers de l’ellipse.
P, le périhélie, est le point le plus proche du
Soleil.
A, l’aphélie, est le point le plus éloigné du Soleil.

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Première loi de Kepler

Pour un satellite de la Terre on appellera ces

mêmes points périgée et apogée.
Pour les satellites d’un astre quelconque ils
s’appelleront périastre et apoastre.
La durée mise pour parcourir une fois l’ellipse
s’appelle période.

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Deuxième loi de Kepler

Si la planète met la même durée pour aller de A

à B, de C à D et de H à K alors les secteurs
colorés en bleu sur la figure ont la même aire.

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Deuxième loi de Kepler

Sur une orbite elliptique le mouvement

d'une planète n’est pas uniforme
La vitesse est plus grande au périhélie qu’à
l’aphélie
Le mouvement est accéléré de l’aphélie au
périhélie et retardé sur l’autre partie de
l’orbite.
Si l’orbite est circulaire le mouvement de la
planète (ou du satellite) sera uniforme.
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Trajectoire du satellite

 Situation 1 première vitesse cosmique dite vitesse de

satellisation Vs, de l’ordre de 7.5 km/s. Dans ce cas, le
véhicule peut ne pas retomber.
 Situation 2 la vitesse communiquée est très
légèrement supérieure à Vs, le véhicule spatial décrit
une trajectoire elliptique dont le périgée P correspond
au point d'injection sur orbite.

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Trajectoire du satellite

 Situation 3 Lorsque la vitesse atteint la vitesse de

libération, Vi (ou "deuxième vitesse cosmique"), le
véhicule s'éloigne indéfiniment de la Terre (Vi=11km/s).
 Situation 4 Au delà de la vitesse Vi la trajectoire
devient une parabole, ou même une hyperbole.

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Types de trajectoires

 Les trajectoires décrites par les satellites ou les sondes

peuvent être classées en plusieurs familles:
 Les orbites circulaires ou quasi-circulaires (LEO,
MEO, GEO), dont l'altitude (basse, moyenne ou haute)
est choisie selon les besoins.
 Les orbites elliptiques, parmi lesquelles on trouve en
particulier les orbites de transfert GTO.
 Les orbites non fermées, décrites par les sondes
spatiales qui doivent échapper à l'attraction terrestre.

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LEO Low Earth Orbit GTO Geostationary Transfer Orbit

MEO Medium Earth Orbit SSO Sun Synchronous Orbit
GEO Geostationary Orbit

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Orbite géostationnaire

altitude très élevée

regardent toujours la même région
altitude d'environ 36,000 kilomètres
vitesse qui correspond à celle de la Terre,
donnant l'impression qu'ils sont stationnaires
permet d'observer et d'amasser de l'information
sur une région spécifique
satellites de communication
observation des conditions météorologiques
certain couvrent un hémisphère complet de la Terre 44

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Orbite quasi polaire

allant pratiquement du nord au sud ou

vice versa
combinée à la rotation de la
Terre (ouest-est) au cours
d'une période les satellites
ont observé la presque
totalité de la Terre
appelé quasi polaire à
cause de l'inclinaison
de l'orbite 45

Orbite héliosynchrone

observent toujours chaque région du

globe à la même heure locale solaire.
assure des conditions d'illumination
solaire similaires, facteur important
lorsqu'on compare deux images
successives ou lorsqu'on produit une
mosaïque avec des images adjacentes
La plupart des satellites sur orbite quasi-
polaires ont aussi une orbite
héliosynchrone 46

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Couverture
le capteur du satellite "observe" une
certaine partie de la surface
cette surface porte le nom de couloir-
couvert ou fauchée
la largeur varie entre une
dizaine et une centaine
de kilomètres

Couverture
pour l’orbite quasi-polaire, le satellite se
déplace selon une trajectoire nord-sud.
Vue de la Terre, la trajectoire du satellite
semble avoir une composante vers l'ouest
à cause de
la rotation de la Terre
permet à la fauchée du
capteur d'observer une
nouvelle région à
chacun des passages
consécutifs

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Couverture
Nadir
points sur la surface de la Terre qui se trouvent
directement en dessous de la trajectoire du satellite

Cycle de passage
période de temps nécessaire
pour que le satellite revienne
au-dessus d'un point nadir pris
au hasard. Le satellite aura
alors effectué un cycle orbital complet

Résolution spatiale
Satellites commerciaux
du mètre à plusieurs kilomètres
Échelle
1:100,000
un objet au sol de 100,000 cm (1 km) représenté
par un objet de 1 cm sur l’image

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Les satellites (Rappel)

Le mot satellite viendrait du latin est

voudrait dire: garde du corps, complice.
Un satellite artificiel est un engin construit
par l'homme et placé en orbite autour
d'un astre, en particulier de la Terre, par
une fusée ou un système de transport
spatial.

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Quelques satellites artificiels

1957:Spoutnik-1 et Spoutnik-2 (satellites

scientifiques à orbite basse).

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Quelques satellites artificiels

1958:La série des satellites Explorer

(Etats-Unis)débute
1959:Discovery-1: le premier satellite
militaire américain

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Quelques satellites artificiels

1960: TIROS-1 est le premier satellite

météorologique (lancé par les États-Unis).

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Quelques satellites artificiels

1960 : Midas 2: satellite de surveillance

anti-missile (lancé aussi par les Etats-Unis

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Quelques satellites artificiels

1962 : Mercury 6: satellite a but

scientifique qui a permit à un américain,
d'aller dans l'espace pour tester la
pesanteur entre autres.

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Quelques satellites artificiels

Telstar 1 des États-Unis est le premier

satellite de télécommunication

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Quelques satellites artificiels

Relay 1 (États-Unis), qui permet les

premières transmissions d'ondes
télévisuelles.

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Quelques satellites artificiels

1964: Syncom 3 (États-Unis) est le

premier satellite à être mit en orbite
géostationnaire

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Quelques satellites artificiels

1965: Astérix est le premier satellite

artificiel français

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Quelques satellites artificiels

1974: Symphonie est le premier satellite

européen de télécommunication.

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Quelques satellites artificiels

1990: Hubble qui est un satellite

d'astronomie optique Américain

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Quelques satellites artificiels

2000:(États-Unis), premier satellite qui

analyse le temps et les tempêtes
2003: MOST (États-Unis) est le plus petit
téléscope spatial mit en orbite

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Quelques satellites naturels

●Terre:Lune
●Mars:Phobos,Deimos
●Jupiter:Lo,Europe,Ganymède,Callisto,Thébé…
●Saturne:Atlas,Pandora,Mimas,Dioné,Titan…
●Uranus:Cordelia,Ariel,Belinda,Miranda,Puck…
●Neptune:Triton,Galatée,Psamathée…

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Deimos

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Ganymède

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Callisto

67

Mimas

68

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Dioné

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Titan

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Puck

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Triton

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Namaka

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