Orbite géostationnaire
19985
31319690
2008-07-05T11:53:27Z
Dhenry
2406
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[[Image:Geostat.gif|thumb|right|Point géostationnaire en vert sur l'orbite en vis-à-vis du point brun sur la Terre]]
L''''orbite géostationnaire''', abrégée '''GEO''' (''geostationary orbit''), parfois appelée [[orbite]] de [[Arthur C. Clarke|Clarke]]<ref>du nom d'un auteur britannique de science-fiction qui, le premier, eut l'idée d'un réseau de satellites utilisant cette orbite</ref>, est une orbite située à {{formatnum:35786}} km d'altitude au-dessus de l'équateur de la [[Terre]], dans le plan équatorial et d'une [[excentricité orbitale]] nulle. C'est un cas particulier de l'[[orbite géosynchrone]].
==Particularité==
En plus de la caractéristique de l'orbite géosynchrone qui fait qu'un corps se trouvant sur cette orbite possède une [[période de révolution]] très exactement égale à la [[période de rotation]] de la Terre sur elle-même (23 heures 56 minutes et 4,1 secondes), l'orbite géostationnaire s'inscrit dans le plan équatorial de la Terre. Cette propriété supplémentaire fait que tout corps en orbite géostationnaire paraît immobile par rapport à tout point de la Terre.
Cette caractéristique est particulièrement importante pour les [[satellite artificiel|satellite]]s de [[télécommunications]] ou bien de diffusion de [[télévision]]. La position du satellite semblant immobile, un équipement de réception muni d'une antenne fixe pointant dans la direction du satellite géostationnaire suffira pour capter ses émissions. Pour la couverture de l'Europe, c'est principalement [[Eutelsat]] qui assure cette mission avec de nombreux satellites en orbite.
Cette orbite est également utilisée pour l'observation de la Terre depuis une position fixe dans l'espace. C'est le cas pour les [[satellite de télédétection|satellites]] météorologiques géostationnaires, dont les [[Meteosat]] pour l'Europe.
Les satellites géostationnaires sont nécessairement situés à la verticale ou au [[Zénith (astronomie)|zénith]] d'un point de l'[[Équateur (ligne équinoxiale)|équateur]] ou, en d'autres termes, situés dans le plan équatorial de la Terre. On entend parfois parler abusivement de « satellite géostationnaire ''au-dessus de l'Europe'' » : il faut entendre par là « satellite en orbite géostationnaire visible depuis l'Europe ».
Mais le satellite ne va pas rester stable à cette position et dérivera sous l'influence de plusieurs effets, dont les irrégularités [[gravitation]]nelles et du potentiel [[géodynamique]] de la Terre, la pression de [[radiation solaire]], l'attraction lunaire, etc . Ces dérives se feront dans le sens est-ouest mais aussi nord-sud (variation de l'inclinaison). Il existe néanmoins sur l'orbite géostationnaire deux positions stables pour ce qui concerne les dérives est-ouest situées à 75°E et 105°O. De même il existe deux positions instables à 11°O et 162°E. Le maintien en position géostationnaire nécessite donc des manœuvres de [[Système de commande d'attitude et d'orbite|correction d'orbite]] dans les deux directions nord-sud et est-ouest. Les conventions internationales demandent une précison de positionnement de 0,05 à 0,1° dans les deux directions, soit 35 à 75 kilomètres au niveau de l'orbite. Ces manoeuvres consomment des [[ergol]]s et leur épuisement est la cause principale de fin de vie du satellite. Il est alors remonté sur une [[Orbite de rebut|orbite]] plus éloignée de la Terre ou parfois laissé à lui même et il tendra alors à se fixer en un des points stables.
Il résulte de la remarque précédente, que l'orbite géostationnaire est une construction humaine artificielle et qu'aucun corps céleste ([[astéroïde]], ...) ne peut s'y trouver.
== Rejoindre l'orbite géostationnaire ==
Le placement d'un satellite en orbite géostationnaire est une opération complexe qui peut prendre plusieurs semaines.
Au départ, le satellite est sur une [[orbite de transfert géostationnaire]].
{{Article détaillé|Orbite de transfert géostationnaire}}
;à compléter
== Calcul de l'altitude de l'orbite géostationnaire ==
{{Boîte déroulante|
titre = Calcul de l'altitude de l'orbite géostationnaire|
contenu =
Seconde loi de Newton : <math>F=m \times a</math>
Mouvement circulaire uniforme : <math>a= \frac{v^2}{R}</math>
Loi de la gravitation universelle : <math>F=G \times M \left (\frac{m}{R^2}\right )</math>
avec :
* <math>G</math> est la constante de la gravitation universelle <math>G=6,67 \cdot 10^{-11}\ N \cdot m^2 \cdot kg^{-2}</math>
* <math>M_T</math> est la masse de la Terre <math>M_T = 5,9736 \cdot 10^{24}\ kg</math>
* <math>m_s</math> est la masse du satellite
* <math>R_T</math> est le rayon de la Terre <math>R_T=6378,14\ km</math> à l'équateur
* <math>h</math> est l'altitude du satellite
* <math>R=R_T+h</math>
* <math>v</math> est la vitesse linéaire du satellite
d'où
<math>G \left ( \frac{M_T \times m_s}{(R_T+h)^2} \right )=m_s \left ( \frac{v^2}{R_T+h} \right )</math>
La vitesse, pour une trajectoire circulaire est :
<math>v= \frac{2\pi(R_T+h)}{T}</math>
où <math>T</math> est la période du mouvement, c’est-à-dire le temps que doit mettre le satellite pour faire un tour autour de la Terre. <math>T=23,93419\times 3600\ s</math>
Après calcul on obtient :
<math>h= \left (\frac{G \times M_T \times T^2}{4\pi^2} \right )^\frac{1}{3}-R_T</math> soit <math>h=35784\ km</math>
}}
==Calcul de la vitesse du satellite==
{{Boîte déroulante|
titre = Calcul de la vitesse du satellite|
contenu =
À partir de la seconde loi de Newton et de la loi de la gravitation universelle on peut écrire :
<math>\left (\frac{m_s \times v^2}{R_T+h} \right )=G \frac{M_T \times m_s}{(R_T+h)^2}</math>
d'où
<math>v^2=G\left (\frac{M_T}{R_T+h} \right )</math>
Pour <math>h=35784\ \rm{km}</math> on obtient : <math>v=3,074\ \rm{km.s^{-1}}</math>
Autre méthode de calcul :
<math>V = \frac{2\pi \times R}{T}</math>
où R est la distance du centre de la Terre au satellite (en mètres), soit :
R = Rt + h : rayon de la Terre Rt + altitude du satellite h
et T est la période des satellites géostationnaires soit 86 164 s
<math>V = \frac{2 \pi \times 4,2162.10^7}{86164} = 3074\ \rm{m.s^{-1}}</math>
}}
== Notes et références ==
<references />
== Voir aussi ==
* [[Orbite]]
* [[Orbite de transfert géostationnaire]]
* [[Système de commande d'attitude et d'orbite]]
* [[Liste des satellites géostationnaires]]
----
{{Portail|astronautique}}
[[Catégorie:Orbite terrestre|Geostationnaire]]
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