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12 janvier 2016 2 12 /01 /janvier /2016 20:31

 

Sentinel-2 - MSI - Libye - Libya - Incendies réservoirs pétrole - état islamique - ESA - Copernicus - European Commission - EUU

Les incendies des sites pétroliers en Libye. Extrait d’une image acquise par l'instrument MSI
du satellite européen Sentinel-2 le 5 janvier 2016 à 9h40 UTC.
Crédit image : Copernicus / Commission Européenne / ESA

 

J’ai publié il y a quelques jours un article sur les incendies des sites pétroliers causés par une attaque de l’état islamique. Les images provenaient de l’instrument MODIS des satellites américains Aqua et Terra.

Le tout nouveau satellite européen Sentinel-2, qui vient de démarrer sa carrière opérationnelle, a également été témoin de ces incendies. Voici quelques extraits d’une image acquise le 5 janvier 2016. On note immédiatement l’apport des données à plus haute résolution : regardez par exemple la restitution des infrastructures portuaires ou des cuves de stockage d'hydrocarbures.

 

Haut en couleurs

Le satellite Sentinel-2 a terminé sa recette en vol en ovcembre 2015. Il a été lancé par une fusée Vega le 23 juin 2015 et les premières images ont été acquises dans les jours suivants. Sentinel-2 est un satellite d'observation optique : son instrument MSI (Multispectral Imager) fournit des images dans 13 bandes spectracles, avec un pas d'échantillonnage au sol de 10 à 60 mètres selon les bandes. Les produits Sentinel-2 sont disponibles sur le portail "Sentinel Data Hub" depuis la fin du mois de novembre 2015.

 

satellite Sentinel-2 - Libye - Libya - Incendies réservoirs pétrole - ESA - Copernicus - European Commissionsatellite Sentinel-2 - MSI - Libya - Oil tanks - ISIS - ESA - Copernicus - European Commission - EU - large

Les incendies des sites pétroliers en Libye. Deux extraits, un en champ large et un plus serré, de l’image acquise par le satellite européen Sentinel-2 le 5 janvier 2016. Crédit image : Copernicus / Commission Européenne / ESA

 

Bizarrement, l’image a été publiée sur les pages Earth Observatory du site de la NASA. La distribution des images des satellites Sentinel se fait selon une politique « accès libre, illimité et gratuit » définie par la Commission Européenne pour les satellites du programme Copernicus.

Donc, rien n’empêche la NASA ou n’importe quelle autre organisation d’exploiter les images des satellites Sentinel.

Ce qui est plus étonnant, c’est que ni l’Agence Spatiale Européenne (ESA) ni la Commission européenne n’aient publié cette image sur leur site Internet ou auprès des médias.

En Europe, certaines personnes ont émis quelques réserves sur la politique de distribution des données Sentinel de Copernicus : y a-t-il un risque que les grands acteurs du web comme Google, Microsoft ou Facebook, avec leur force de frappe, mettent en place des services utilisant les données Sentinel qui "empêchent" les fournisseurs de services européens d’exploiter cette nouvelle source de données. La forme ultime du modèle économique du passager clandestin ("free-rider"), qui exploite un infrastructure sans participer à son financement ? 

 

Big brother ou big data

L’exemple présenté ici est anecdotique mais il pose une vraie question, également soulevée à Bruxelles pendant la conférence EU Space Strategy 2016 : il y a un réel enjeu de développer rapidement les usages européens des données Sentinel, sur les marchés institutionnels ou commerciaux, et cela passe par des mécanismes performants d’accès à ces données.

Cela montre aussi tout l’intérêt des actions destinées à promouvoir l’usage des images satellites pour les applications opérationnelles.

Les initiatives éducatives et grand public en font partie. De ce point de vue, un outil similaire à MIRAVI, développé à l'époque par l'ESA pour faire connaître les images MERIS du satellite Envisat, serait très utile.

 

En savoir plus :

 

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10 septembre 2015 4 10 /09 /septembre /2015 13:58

Calendreir spatial et astronomique - Août - 2015 - Discoverer 14 - Syncom 3 - Claudie Haigneré - Voie Lactée - Transmittance - Atmosphère - Diffusion - Absorption

Le calendrier spatial et astronomique du mois d’août 2015.
Infographie : Gédéon. Crédit image : NASA

 

L’image de fond du calendrier du mois d’août est une image prise par l’astronaute Reid Wiseman, membre de l’équipage de l’expédition 41 de la Station Spatiale Internationale (référence NASA : iss041e045469). Une très belle photographie de la voie lactée vue depuis l’orbite terrestre prise le 27 septembre 2014 à 23:17 UTC. L’ISS survole alors l’océan atlantique, au niveau du tropique du Cancer, en direction de la côte africaine et du Sahara.  Reid Weiseman a utilisé un reflex Nikon D3S avec un objectif de 24 mm de focale. La sensibilité est de 12800 ISO. Les étoiles de la voie lactée offrent un spectacle extraordinaire mais il est intéressant de noter également que le sable du désert donne une dominante orange à la couleur de l’atmosphère.

Une autre belle image de la voie lactée a été publiée récemment par la NASA. Elle a été prise le 9 août2015, alors que la station spatiale survole les îles Salomon (4,2°S, 161,7°W) à 402 km d’altitude.

 

ISS - Voie lactée - Milky Way - Stars - ISS044-E-45215 - International Space station

La voie lactée photographiée par un membre de l’expédition 44 de l’ISS.
Image ISS044-E-45215 prise le 9 août 2015 à 13:39 UTC. Crédit image NASA.

 

Drôle d’atmosphère : toute la transparence sur l’opacité

Une drôle de courbe sur le calendrier du mois d’août ? Voir les étoiles depuis la Terre ou voir la Terre depuis l’espace… Après les lois de Planck et de Wien, j’ai pensé que c’était une bonne occasion de nous intéresser à la manière dont la lumière et les signaux électromagnétiques traversaient l’atmosphère terrestre. Selon les longueurs d’onde, celle-ci est transparente (comme pour le spectre visible entre 0,4 µm et 0,8 µm) ou plus ou moins opaque. C’est un des critères de choix des bandes spectrales utilisées sur les instruments des satellites d’observation ou dans les télescopes ou radiotélescopes installés sur notre planète. Pour observer les astres dans d’autres longueurs d’onde, une seule solution : quitter la Terre et aller au-delà de l’atmosphère…

Je reviens à la fin de cet article sur ces fenêtres de transparence atmosphérique. Ce n'est pas vraiment intuitif mais cela mérite quelques tentatives d’explication…

 

Le choix des dates : deux premiers et une première

Revenons à notre calendrier et aux grandes étapes de la conquête spatiale…

Les trois « premières » que je retiens pour le mois d’août sont deux premiers satellites, le premier satellite de reconnaissance et le premier satellite géostationnaire et une vraie « première » : Claudie Haigneré, la première femme française à participer à un vol habité en août 1996.

Le 19 août 1960, Discoverer 14 est le premier satellite de reconnaissance de l’US Air Force, lancé par une fusée Thor depuis la base de Vandenberg. Il rentre dans l’atmosphère après 17 orbites et redescend sous parachute. Le satellite et ses précieux films sont récupérés (pêché avec une épuisette ?) par un avion C-119J  « Boxcar » après deux essais infructueux. Le contenu de la pellicule ? Les premières images de l’Union Soviétique prises depuis l’espace. Au total, Discoverer 14 a pris plus d’image que les 24 avions-espions U2 entre 1956 et 1960. 38 satellites Discoverer seront lancés jusqu’en février 1962. En lançant véritablement le programme Corona, Discoverer 14 sonne le glas des avions-espions U2.

 

Satellite espion - US - Discoverer 14 - Récupération - C-119J Flying Boxcar - août 1960 - US Air Force

Récupération de la charge utile sous parachute du satellite espion Discoverer 14 par
un avion C-119J Flying Boxcar. Crédit image : US Air Force

 

Exactement quatre ans plus tard, le 19 août 1964, c’est lancement de Syncom 3 par une fusée Delta. 68 kilogrammes, 29 watts : rien à voir avec les gros satellites de communication modernes… Pourtant, Syncom 3 est le premier satellite géostationnaire. Positionné au-dessus du pacifique au niveau de la ligne de changement de date (longitude 180°), il a assuré la transmission TV en direct des jeux olympiques au Japon en 1964. A partir de 1965, il est exploité par le département de la défense (DoD) pendant la guerre du Vietnam.

Après Valentina Terechkova (URSS) et Sally Ride (USA), Claudie Haigneré, à 39 ans, décolle le 17 août 1996 à bord du vaisseau Soyouz TM-24. Elle est la première femme française à participer à un vol habité. C’est le début de la 5ème mission franco-russe : Cassiopée. Destination : la station spatiale MIR où elle séjournera jusqu’au 2 septembre et réalisera des expériences médico-physiologiques (PHYSIOLAB et COGNILAB), techniques (ALICE II, CASTOR), biologiques (FERTILE) et pédagogiques (proposées notamment par l’association Planète Sciences, ex-ANSTJ).

Une anecdote : jusqu'à quelques jours avant le vol, ses compagnons de vol Valéri Korzoun et Alexandre Kaléri faisaient partie de l'équipage suppléant. Ils ont remplacé Guennadi Manakov et Pavel Vinogradov, suite à des problèmes cardiaques décelés chez le commandant de bord. En octobre 2001, intégrée depuis 1999 à l'Agence spatiale européenne dans le corps des spationautes européens, elle participera à une seconde mission de 10 jours à bord de l’ISS (qu’elle rejoint à bord de Soyuz-TM33). Elle réalise un programme d’expérience en observation de la Terre, étude de l'ionosphère, sciences de la vie ainsi et sciences de la matière.

 

Sur le site du CNES, une vidéo sur la mission Cassiopée avec Claudie Haigneré.
Vous verrez quelques têtes connues. Elles n’ont presque pas changé… Crédit images : CNES

 

Conquête spatiale : les autres dates anniversaires en août

  • Août 1740 : à l’Académie des Sciences, Georges-Louis Leclerc de Buffon (1707-1788) présente un mémoire sur l’amélioration des fusées volantes et le rôle d’une cavité dans le bloc de poudre. Est mentionné un test pendant lequel des « fusées à broches coniques se sont élevées à 800 et 900 pieds en cinq secondes ».
  • Août 1954 : nouvelle aventure de Tintin. Après « Objectif Lune », Hergé publie son 17ème album : « On a marché sur la Lune ». La forme de la fusée lunaire est inspirée du V2.
  • 7 août 1959 : lancement du satellite américain Explorer 6, alias S-2.  De forme sphérique avec quatre panneaux solaires et d’une masse de 65 kg, c’est un satellite scientifique pour l’étude des radiations, du magnétisme terrestre et de la propagation des ondes radio dans l’atmosphère terrestre. Il embarquait également un système permettant de photographier la couverture nuageuse et a transmis les premières photographies de la Terre prise depuis l'orbite[].
  • 21 août 1959 : Little Joe 1 (LJ-1). Un problème électrique entraîne un allumage accidentel prématuré (35 minutes) et l’échec d’un essai de la fusée de sauvetage du vaisseau Mercury sur le site de Wallops Island.
  • 6 août 1961 : deuxième vol d’un homme en orbite : à bord de Vostok 2, le soviétique Guerman Titov (1935-2000), la doublure de Gagarine pour le premier vol, effectue 17 fois le tour de la Terre. 24 heures autour de la Terre…
  • 27 août 1962 : lancement de la sonde Mariner-2 par une fusée Atlas-Agena. Destination : Vénus. Après l’échec du lancement de Mariner-1, Mariner-2 survole Vénus le 14 décembre. A l’époque, elle établit le nouveau record de communication à longue distance.
  • 21 août 1965 : à bord de Gemini 5, Gordon Cooper et Charles Conrad établissent un nouveau record de durée pour un vol spatial habité : à leur retour, le 29 août, ils ont effectué 120 orbites et séjourné 7 jours et près de 23 heures dans l’espace.
  • 10 août 1966 : lancement de Lunar Orbiter 1, première sonde américaine à se mettre en orbite autour de la Lune.
  • 25 août 1966 : mission AS-202 (alias Apollo 2). Une fusée Saturn 1-B teste le comportement du vaisseau Apollo autour de la Terre. Le moteur est allumé à quatre reprises et l’endurance du bouclier thermique pour la rentrée dans l’atmosphère est vérifiée.
  • 5 août 1966 : la sonde américaine Mariner-7 passe à 3520km de de la planète Mars et transmet 126 images de la surface de la planète rouge.
  • 16 août 1971 : lancement du satellite français Eole par une fusée Scout de la NASA (Wallops Island). Le satellite Eole collecte les informations météorologiques transmises par 500 ballons sondes dérivant à 12 000 mètres d'altitude dans l'hémisphère sud  et les transmet, via des stations au sol, à un centre de traitement. Cette coopération franco-américaine a démontré l’importance des systèmes spatiaux de collecte de données. Quelques années plus tard, le CNES proposait à la National Oceanic and Atmospheric Administration  et à la NASA de fabriquer le système opérationnel de localisation et collecte de données ARGOS et d’en équiper les satellites météorologiques américains en orbite polaire. TIROS-N, lancé en octobre 1978, fut le premier à embarquer cette charge utile. 

 

Sur le site du CNES, une vidéo sur le programme météorologique Eole et les lâchers de ballons
depuis la station Neuquen (Argentine). Crédit image : CNES

 

  • 20 août 1975 : lancement depuis le Kennedy Space Center de la sonde Viking-1 vers la planète Mars. Les américains aiment les symboles : l’arrivée sur Mars est initialement prévue le 4 juillet mais les observations depuis l’orbite montrent que le site choisi est trop accidenté. L’atterrisseur Viking-1 se pose finalement le 20 juillet 1976 sur le site Chryse Planitia.
  • 18 août 1976 : alunissage de la sonde soviétique Luna 24, la dernière sonde du programme Luna. Etonnant : il a fallu attendre 37 ans avant qu’une autre ne se pose en douceur sur la Lune, avec l'alunissage de la mission chinoise Chang'e 3. C’était le 14 décembre 2013.
  • 20 août 1977 : lancement de la sonde Voyager 2 par une fusée Titan Centaur. En juillet 1979, elle explore les lunes de Jupiter puis survole Saturne en juillet 1981. Elle survole ensuite Uranus en janvier 1986 puis Neptune en 1989. Voyager 2 franchit les limites de l'héliosphère (hélio-pause) en août 2007 à 84 unités astronomiques du Soleil et devrait définitivement quitter le Système solaire magnétique vers 2017.
  • 27 août 1975 : lancement du satellite franco-allemand Symphonie-2 par une fusée américaine Thor-Delta. L’échec du 1er lancement d’Europa 2 oblige les européens à accepter les conditions américaines : le satellite doit avoir une mission strictement expérimentale, excluant toute exploitation commerciale qui ferait du tort à Intelsat, y compris pour des liaisons nationales. Ces conditions ont convaincu l'Europe de lancer le programme Ariane. Sauf erreur, les deux satellites Symphonie sont les premiers satellites géostationnaires à avoir été mis sur l’orbite cimetière en fin de vie.
  • 4 août 1984 : premier lancement d’une fusée Ariane 3. Lancement des satellites ECS-2 et Telecom-1A. A côté de la charge utile principale civile (bande C, Ku et Ka), Telecom-1A emporte également Syracuse (« Système de Radio Communications Utilisant un Satellite »), un système de communication militaire). Le moteur d'apogée est un moteur à poudre.
  • 30 août 1984 : premier vol de la navette Discovery avec la mission STS-41D. Trois satellites (SBS-D, SYNCOM IV-2 ET TELSTAR) sont mis en orbite.
  • 8 août 1989 : lancement de la sonde européenne d’astrométrie Hipparcos. Une défaillance du moteur d'apogée empêche d’atteindre l’orbite géostationnaire : Hipparcos reste sur une orbite de transfert très elliptique. Néanmoins, les objectifs scientifiques de la mission ont été remplis : les catalogues d’étoiles issus des mesures de parallaxe d’Hipparcos ont permis des progrès dans de nombreux domaines :  âge de l'univers, formation des étoiles, exo-planètes, etc. En décembre 2013, l’ESA a lancé Gaia qui vise un catalogue plus précis (x 50) et plus large (un milliard d'étoiles). Question : est-ce la forme d’Hipparcos a inspiré les concepteurs des satellites Pleiades ?

 

Gaia - Hipparcos - Astrométrie - Comparaison - Missions - Performances - magnitude - nombre étoiles - exo-planètes - 3AF - Toulouse - Cité de l'espace

D’Hipparcos à Gaia : les objectifs des deux missions  comparés pendant une conférence
organisée par la 3AF pendant l’opération Ciel en Fête à la Cité de l’espace à Toulouse
en septembre 2013. Crédit image : Gédéon

 

  • 10 août 1992 : lancement de la mission franco-américaine Topex-Poseidon par une fusée Ariane 42P. A 1366 km d’altitude sur une orbite inclinée à 66°, Topex-Poseidon amorce une longue filière de missions d’altimétrie et d’océanographie opérationnelle. Il a fonctionné près de 13 ans. La relève est assurée par Jason-1 le 7 décembre 2001, puis Jason-2 le 20 juin 2008. Jason-3 devrait bientôt prendre la suite.

 

El Ninõ - La Niña - 1997-2000 - Topex-Poseidon - Altimétrie spatiale - Océanographie

Les phénomènes El Ninõ et a Niña caractérisés depuis l’espace entre 1997 et 2000 à partir de données
du satellite Topex-Poseidon. L’altimétrie spatiale a révolutionné notre connaissance de la
dynamique des océans – Crédit image : NASA / CNES

 

  • 1er août 1996 : lancement du satellite japonais ADEOS-1. A bord la charge utile POLDER-1 développée par le CNES.
  • 28 août 2002 : une fusée Ariane (mission VA 155) met en orbite le satellite MSG-1, alias Meteosat 8, le premier exemplaire de la seconde génération de satellite météorologique européen (2040 kg, 600 W).
  • 6 août 2012 : la mission MSL (Mars Science Laboratory) pénètre dans l’atmosphère de Mars et réussi un atterrissage en douceur. Le rover Curiosity commence sa mission d’exploration.
  • 25 août 2012 : Voyager-1 quitte l’héliosphère. Question : la date choisie par la NASA pour cette annonce est-elle aussi précise ?
  • 6 août 2014 : à 405 millions de kilomètres de la Terre, la sonde Rosetta, après 10 ans de voyage, rejoint la comète Tchurimov-Gerasimenko 67P et commence à parcourir ces « orbites triangulaires ». 3 mois plus tard, elle larguera l’atterrisseur Philae qui réussira un exploit : se poser sur le noyau d'une comète.
  • 13 août 2015 : passage au plus près du soleil de la comète « Tchouri » : la sonde Rosetta collecte des données sur l’activité du noyau (fonte de glace, éjection de gaz et d’eau, etc.)

 

MSL - Curiosity - Mars Science Laboratory - Little Planet - Anniversaire - Andrew Bodrov - 5 août 2015 (sol 1065) -  Marias Pass - MAHLI - JPL - NASA

Clin d’œil pour le troisième anniversaire de l’arrivée de MSL / Curiosity sur Mars : une « little planet »  réalisée par Andrew Bodrov à partir de 95 images prise le 5 août 2015 (sol 1065) par la caméra MAHLI
(Mars Hand Lens Imager). Curiosity se trouve alors dans la zone Marias Pass du Mont Sharp.
Crédit image : NASA / JPL-Caltec / MSSS / Andrew Bodrov


 

Compte-à-rebours : les lancements du mois de juillet 2015

Contrairement aux mois précédents, l’activité de lancement a nettement repris en juillet 2015, avec 7 lancements orbitaux et deux « largages » de cubesats à partir de la Station Spatiale Internationale : une majorité de missions d’observation de la Terre et de météorologie mais aussi trois satellites de navigation (un américain et deux chinois), deux satellites de télécommunication et, vers l’ISS, un cargo Progress et vol habité :

  • 3 juillet 2015, 4:55 UTC (Baikonour, LC1) : une fusée Soyouz-U met en orbite le cargo Progress M-28M à destination de l’ISS.
  • 10 juillet 2015, 16:28 UTC (Sriharikota) : une fusée indienne PSLV-XL met en orbite 4 satellites : quatre satellites d’observation (DMC3-1, DMC3-2, DMC3-3 et CBNT-1) et l’expérience DeOrbitSail.
  • Du 13 au 15 juillet 2015 : 12 nano-satellites d’observation de la société Planet Labs (Flock 1e-1 à 1e-12) sont « mis en orbite » (ils y étaient déjà un peu…) à partir de la Station Spatiale Internationale.
  • 15 juillet 2015, 15:36 UTC (Cap Canaveral, SLC 41) : une fusée Atlas V401 met en orbite le satellite GPS SVN 72, le 70ème de la constellation du système global de positionnement américain, sur une orbite à 20450 km d’altitude.
  • 15 juillet 2015, 21:42 UTC (Kourou, ELA3) : la fusée Ariane 5 ECA met en orbite le satellite de télécommunication Star One C4 et le satellite météorologique européen MSG-4.

 

MSG-4 - Meteosat - Eumetsat - Lancement - 5 juillet 2015 - Ariane 5 ECA VA224 - Arianespace - ESA - CNES - CSG

15 juillet 2015, 21h42 UTC : lancement du 4ème satellite Meteosat Second Generation (MSG-4) par la fusée Ariane 5 ECA VA224. Crédit image : ESA / CNES / Arianespace -Optique Video du CSG, S. Martin

 

  • 15 et 16 juillet 2015, 22:49 UTC : quatre nouveaux satellites, Flock 1e-13 et Flock 1e-14, Centennial-1 et Arkyd-3R sont mis en orbite depuis l’ISS.
  • 22 juillet 2015, 20:12 UTC (Baikonour, LC1) : une fusée Soyouz-FG met en orbite basse le vaisseau TMA-17 M qui rejoint la station spatiale internationale (ISS). A bord, un équipage également très international : Oleg Kononenko (Russie), Kimiya Yui (Japon) et Kjell N. Lindgren (États-Unis).
  • 24 juillet 2015, 20:07 UTC (Cap Canaveral, SLC 37B) : une fusée Delta 4M+ met en orbite le satellite de transfert géostationnaire WGS-7 (Wideband Global SATCOM) pour le compte de l’US Air Force.
  • 25 juillet 2015, 12:29 UTC (Xichang) : une fusée Chang Zheng 3B (Longue Marche) met en orbite deux satellites du système chinois de navigation Beidou M1-S et Beidou M2-S. Ce lancement est le premier de la nouvelle version du lanceur Chang Zheng-3B/YZ-1.

 

Beidou - Chang Zheng 3B - Long March - 5 juillet 2015 - Xichang - Beidou M1-S - Beidou M2-S - Chang Zheng-3B/YZ-1GPS chinois

Quatre images du lancement de deux satellites du système de positionnement Beidou par une
fusée Long March 3 / YZ-1. Crédit image : www.news.cn

 

Atmosphère ! Atmosphère ! Est-ce que j'ai une gueule d'atmosphère ?

Revenons un peu à la courbe du calendrier du mois d’août…

Opacité ? Transparence ? On parle aussi de transmittance T, la fraction du flux lumineux traversant un milieu, l’atmosphère dans notre cas. L’opacité est l’inverse (1 – T exprimé en pourcentage).

Ce sont les gaz et les particules contenus dans l’atmosphère qui dévient ou atténuent les rayonnements incidents, par trois mécanismes : la réflexion, la diffusion et l’absorption. L’effet dépend de l’épaisseur d’atmosphère traversée. La réflexion est causée par les nuages (particules et liquides) et les aérosols (solides et liquides)

 

Dispersez-vous !

La diffusion correspond à la déviation du rayonnement incident par les particules ou les grosses molécules de gaz présentes dans l'atmosphère. La diffusion dépend de la longueur d'onde, du type et de la densité de particules et de molécules, de la température et des conditions atmosphériques, de l'épaisseur et de l’altitude de la couche d’atmosphère que le rayonnement doit franchir.

Selon la taille respective des particules et des molécules par rapport à la longueur d’onde, on a affaire à trois types de diffusion :

  • la diffusion de Rayleigh, lorsque la taille des particules et molécules de gaz est inférieure à la longueur d'onde du rayonnement. La diffusion de Rayleigh, prédominante dans les couches supérieures de l'atmosphère, disperse de façon beaucoup plus importante les courtes longueurs d'onde que les grandes longueurs d'onde. Cette diffusion explique pourquoi nous percevons un ciel bleu durant la journée. Au coucher et au lever du Soleil, la distance à traverser dans l'atmosphère est plus grande : la diffusion des courtes longueurs d'onde est encore plus importante et une plus grande proportion de grandes longueurs d'onde pénètre l'atmosphère : le ciel paraît rouge.
  • la diffusion de Mie : lorsque les particules (poussière, pollen, fumée, eau) sont presque aussi grandes que la longueur d'onde du rayonnement. Ce genre de diffusion affecte les plus grandes longueurs d'onde et se produit surtout dans les couches inférieures de l'atmosphère où les grosses particules sont plus abondantes, quand le ciel est nuageux ou l’atmosphère polluée. Le halo gris qu’on perçoit au-dessus des villes est une manifestation de la diffusion de Mie.
  • la diffusion non-sélective, lorsque les particules (gouttes d'eau, poussière de grand diamètre) sont beaucoup plus grosses que la longueur d'onde du rayonnement : toutes les longueurs d'onde sont dispersées. Par exemple, les gouttes d'eau en suspension dans l'atmosphère dispersent le bleu, le vert, le rouge et les autres longueurs d’onde de manière identique : le brouillard et les nuages nous paraissent blancs.

 

Très absorbé par cette lecture ? Vous allez devenir une lumière…

Comme son nom l’indique, l’absorption correspond à l’absorption de l'énergie de diverses longueurs d'onde par les principales molécules de l'atmosphère.

Un intervalle de longueur d’onde pour lequel un gaz a une forte capacité d’absorption s’appelle une bande d’absorption. Ces bandes correspondent à des modes de vibration des molécules.

 

Transmittance - Fenêtres atmosphériques - Diffusion atmosphérique - bandes d’absorption des principales molécules - Bandes spectrales - Observation de la Terre

Diffusion atmosphérique et bandes d’absorption des principales molécules entrant dans la composition
de l'atmosphère. La transmittance de l’atmosphère résulte de la combinaison de ces effets.

 

L’absorption globale de l’atmosphère est la résultante des absorptions de chacun de ses constituants, qu’il s’agisse de gaz à concentration constante (azote N2 : 78,1%, oxygène O2 : 21,8%) ou de gaz dont la concentration varie avec l’altitude et au cours du temps (vapeur d’eau H2O, dioxyde de carbone CO2, méthane CH4, monoxyde de carbone CO, protoxyde d’azote N2O, chlorofluorocarbones CFC ou ozone O3) : 

  • Les deux composants principaux de l’air, l'azote et l'oxygène, ne présentent aucune absorption dans tout le domaine infrarouge. L’oxygène absorbe également le rayonnement proche infrarouge dans une bande étroite autour de 0,75 μm.
  • L'ozone absorbe les rayons ultraviolets (longueur d’onde inférieure à 0,3 µm) et nous protège ainsi d’une partie du rayonnement solaire) ainsi que les rayonnements dans l’infrarouge thermique (9,5 μm).
  • Les bandes d’absorption les plus larges sont dues aux gaz à effet de serre (H20, CO2, CH4) qui absorbent le rayonnement dans les infrarouges, du proche infrarouge jusqu’aux infrarouges thermique et lointain, ainsi que les hyperfréquences de petites longueurs d'onde (entre 22 µm et 1 mm).
  • Au-delà de 1 mm, dans le domaine des hyperfréquences, le phénomène d’absorption est inexistant et l’atmosphère est totalement transparente au rayonnement.

 

Du soleil à l’œil

La portion visible du spectre (la nature est bien faite : c’est celle que l’œil humain perçoit)  et, dans une moindre mesure, celle du proche infrarouge correspondent à une fenêtre de transparence et au niveau maximal du spectre de la lumière du soleil.

En résumé, l’atmosphère est presque complètement opaque dans l’ultraviolet, très transparente dans le domaine visible et à nouveau opaque dans une bonne partie de l’infrarouge sauf pour quelques fenêtres dans le proche infrarouge et dans la fenêtre allant de 8,5 à 12,5 μm.

Dans la partie hyperfréquences, il y a une grande fenêtre de transparence qui correspond aux longueurs d'onde de plus de 1 mm.

Les longueurs d’onde pour lesquelles le rayonnement électromagnétique est peu ou pas absorbé constituent donc les fenêtres de transmission atmosphériques. C’est à travers ces fenêtres que les instruments d’observation, sur notre planète ou en orbite autour d’elle, peuvent observer, au choix, la surface du globe terrestre ou les astres...

 

En savoir plus :

 

 

 

 

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31 août 2015 1 31 /08 /août /2015 00:26

 

Satellite Pleiades - Palmyre - Syrie - temple de Baalshamin - avant destruction par EI - 22 mai 2015 - CNES – Airbus Defence and Space - UNITAR

A Palmyre, le temple romain de Baalshamin avant sa destruction. Extrait d’une image prise
par le satellite Pléiades le 22 mai 2015. Copyright CNES – Distribution Airbus Defence and Space

 

La destruction du temple romain de Baalshamin, le petit parallélépipède en bas de l’image au centre, a été confirmée par des images satellites analysées par l’Institut des Nations Unies pour la formation et la recherche (UNITAR) et publiées le 29 août.

C’est le satellite Pléiades qui a acquis les images à très haute résolution utilisées par les photo-interprètes de l’UNITAR, particulièrement sensibles au sort de la ville antique classée au Patrimoine Mondial de l’Humanité de l’UNESCO (inscrite en 1980 et ajoutée en 2013 à la liste du patrimoine en danger).

 

Palmyre - Syrie - Temple Baalshamin - Avant destruction par DAECH - EI - Bergnard Gagnon

A Palmyre, le temple de Baalshamin avant sa destruction.
Crédit image : Bernard Gagnon

 

Oasis de paix ? Oasis de guerre ?

Latitude : 34°33′15″N, longitude : 38°16′00″E. Un peu au sud du centre de la Syrie, à 210 km au nord-est de Damas, Palmyre est un des sites archéologiques les plus importants du Proche-Orient. Au premier siècle après Jésus Christ, sous le règne de Tibère, l’oasis de Palmyre était au cœur des échanges entre la Chine, l’Inde, la Perse et Rome. Son dynamisme et sa réussite commerciale ont permis la construction de la cité antique qui attirait de nombreux visiteurs avant le début de la guerre en Syrie.

Le temple de Baalshamin, un des plus beaux de Palmyre, est situé au nord d’un grand temple dédié au dieu du soleil, le temple de Baal (ou temple de Bel), également la cible de l'EI depuis la fin du mois d'août.

C'est en mai 2015 que l’Etat Islamique (EI), également désigné par le signe anglais ISIS ou Daech, a pris possession du site de Palmyre. L'annonce de l'entrée de Daech dans la ville a inquiété tous les archéologues et passionnés d'antiquité. L'annonce des premières destructions a montré que ses craintes étaient bien fondées.

Comparée à une image datant du mois de mai, juste avant la prise de Palmyre par les hommes de l’Etat Islamique, une image prise le 25 août prouve malheureusement la destruction du temple romain de Baalshamin. L’image a été prise quelques jours après la destruction du temple, le 23 août.

 

Satellite Pleiades - Palmyre - Syrie - temple de Baalshamin - après destruction par EI - 25 août 2015 - CNES – Airbus Defence and Space - UNITAR

Une autre image du site de Palmyre, prise le 25 août 2015, confirme la destruction du temple
romain de Baalshamin. Extrait d’une image prise par le satellite Pléiades en mai 2015.
Copyright CNES – Distribution Airbus Defence and Space

 

Les deux images, prises sous des angles de vue différents et depuis deux positions différentes du satellite Pléiades sur son orbite ne sont pas directement superposables : les spécialistes de l’UNITAR les ont traitées pour faciliter la comparaison.

 

 

Comparaison des deux images du satellite Pléiades prise avant et après la destruction du temple
de Baalshamin. Déplacez le curseur pour afficher la première ou la deuxième image.
Crédit image : UNITAR

 

Ces images confirment que la partie interne du temple, la cella, a bien été détruite. Une partie des colonnes se sont effondrées.

Cela ne faisait aucun doute depuis les témoignages d’archéologues syriens, les revendications de l’Etat Islamique (EI) et les photos montrant la mise en place des explsifis. La « preuve vue du ciel » marque toujours les esprits :les images du satellite Pléiades ont été reprises immédiatement par des nombreux journaux. L’UNESCO a qualifié cet acte de « crime de guerre » : peu de temps auparavant, l’EI avait décapité Khaled Al-Assaad l’ancien chef des antiquités du site,

Les images complètes en pleine résolution sont visibles sur le site d’Airbus Defence and Space. En voici deux versions en résolution réduite qui donnent une petite idée de l’importance du site archéologique de Palmyre. L'image du mois d'août est nuageuse mais permet néanmoins de voir les dommages infligés au temple.

 

Satellite Pleiades - Palmyre - Syrie - temple de Baalshamin - avant destruction par EI - 22 mai 2015 - CNES – Airbus Defence and Space - UNITAR Satellite Pleiades - Palmyre - Syrie - temple de Baalshamin - après destruction par DAECH - 25 août 2015 - CNES – Airbus Defence and Space - UNITAR

Le deux images de Palmyre prises par le satellite Pleiades avant et après la destruction du temple de Baalshamin, le 22 mai et le 25 août 2015. La résolution est très réduite par rapport aux images originales. Copyright CNES – Distribution Airbus Defence and Space

 

L’utilisation de l’imagerie satellite à Palmyre est une mise en pratique d’un accord signé en juillet 2015 entre L’UNESCO et L’UNITAR. L’objectif de cet accord est de  protéger les sites du patrimoine culturel et naturel grâce à la géo-information. Il est mis en œuvre par le Programme opérationnel pour les applications satellites (UNOSAT) d’UNITAR, qui participe également très fréquemment aux opérations de cartographie rapide en cas de crise humanitaire ou de catastrophe naturelle majeure.

L’imagerie par satellite est parfois la seule source d’information objective accessible dans les régions touchées par les conflits ou les désastres naturels (voir les autres articles du blog Un autre regard sur la Terre sur l'utilisation des satellites en période de crise ou de catastrophe naturelle). Elle permet à la communauté internationale de comprendre la situation sur le terrain et de planifier des mesures d’urgence.

 

Table rase

Après le musée de Mossoul (en février), les villes d’Hatra (mars) puis de Nimrod (avril), l’EI semble vouloir détruire  systématiquement le patrimoine historique sur les régions qu’il contrôle.

Dimanche 30 août, l’Observatoire Syrien des Droits de l’Homme (OSDH) annonçait qu’une partie du temple de Bel (temple de Baal) avait également été détruit à l’explosif. Cette nouvelle destruction a également été confirmée par l'UNITAR avec une nouvelle image satellite acquise le 31 août par Urthecast.

 

Palmyre - Syrie - Palmyra - Temple de Bel - Temple de Baal - Destruction - Etat islmaique - ISIS - Satellite - Pléiades - CNES - Airbus DS - UNITAR - UNOSATPalmyre - Syrie - Palmyra - Temple de Bel - Temple de Baal - Destruction - Etat islmaique - ISIS - Satellite - Pléiades - CNES - Airbus DS - UNITAR - UNOSAT

A Palmyre en Syrie, le temple de Bel détruit par Daech. En haut, extrait de l'image prise par le satellite
Pleiades le 27 août 2015. Copyright CNES - Distribution Airbus Defence and Space.
En bas, une image acquise le 31 août par Urthecast.

 

ISS voit ISIS

La résolution de la caméra d'Urthecast (1 mètre pour la caméra HRC, 5 mètres pour THEIA), installée sur la Station Spatiale Internationale (ISS) est moins bonne que celle de Pleiades mais la destruction du temple ne fait aucun doute.

Le pillage des sites comme Palmyre ou Dura Europos (qui a fait l'objet d'un quiz du blog Un autre regard sur la Terre en novembre 2014), avec le trafic des antiquités, constitue aussi une source de financement non négligeable de l’EI.

La destruction de ces monuments ne doit pas faire oublier les milliers de victimes civiles tuées depuis le début de la guerre en Syrie : dans un bilan publié le 6 août 2015, l'Observatoire Syrien des Droits de l'Homme estime que plus de 330000 syriens (dont près de 112000 civils et 12000 enfants) ont été tués depuis mars 2011, date du début du conflit syrien.

 

En savoir plus :

 

 

 

 

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22 juillet 2015 3 22 /07 /juillet /2015 22:39

 

Apollo 11 - Lune - Premiers pas sur la Lune - Man on the Moon - calendrier - NASA

 

Le calendrier spatial pour le mois de juillet 2015. Illustration créée par Gédéon.
Image de fond : des nuages d'orage photographiées depuis l’ISS.
Crédit image : NASA / ESA

 

Les grandes dates de la conquête spatiale à retenir pour le mois de juillet

Comme en juin, l’évènement incontournable est un vol habité, avec le 21 juillet 1969, les premiers pas de l'Homme sur la Lune, lors de la mission Apollo 11.

Le 21 juillet 1969 ? A 2h56 UTC, c’est encore le 20 juillet aux Etats-Unis… Les premiers pas sont effectués par Neil Armstrong, bientôt rejoint par Buzz Aldrin. Il y a peu de photos de Neil Armstrong sur la Lune. La fusée Saturn V avait été lancée le 16 juillet. Le module lunaire a aluni dans la mer de la Tranquillité le 20 juillet 1969 à 20h17 UTC.

 

Juillet 1969, Apollo 11 et les premiers pas sur la Lune - Armstrong - Aldrin - NASA

Juillet 1969, Apollo 11 et les premiers pas sur la Lune. Le record du selfie pris le plus loin de la Terre.
Dans la visière du casque d’Aldrin, la silhouette du LEM et celle d’Armstrong, qui appuie
sur le déclencheur. Crédit image : NASA

 

Côté observation de la Terre, toujours aux Etats-Unis, 3 ans plus tard, le 23 juillet 1972, c’est le lancement du satellite d’observation de la Terre Landsat-1 par une fusée Delta 900 depuis la base de Vandenberg en Californie.

D’abord baptisé ERTS-A (Earth Resources Technology Satellite), Landsat-1, à 917 kilomètres d’altitude, est le premier satellite d’une grande famille de missions d’observation de la Terre, à l’initiative de la NASA et de l’USGS (US Geological Survey) : c’est Landsat-8 qui a pris la relève en 2013. En 1972, les instruments de Landsat-1, une caméra Vidicon et un scanner multispectral (MSS), offrent 7 bandes spectrales, une fauchée de 185 km et 80 mètres de résolution au sol. La première image est prise le 25 juillet 1972.

En France, c’est le 7 juillet 1995 qu’est lancé le premier satellite de reconnaissance et d’observation Hélios-1A (2537 kg) par une fusée Ariane 4 (V75). L’Italie et l’Espagne se sont associées au programme lancé par la France en 1986. Deux charges utiles auxiliaires accompagnent Hélios : Cerise, un petit satellite expérimental de 50 kg pour l’étude de l'environnement radioélectrique de la Terre en vue des futures missions d'écoute militaire, et UPM/LB Sat, un satellite de 47 kg construit par l’Université Polytechnique de Madrid. Pour la petite histoire, Cerise a été heurté en 1996 par un morceau du 3ème étage de la fusée Ariane 1 qui, dix ans plus tôt, avait placé le satellite SPOT-1 en orbite. Le vingtième anniversaire du lancement d’Hélios correspond aussi au 35ème anniversaire du site toulousain d’Airbus Defence and Space, le plus grand d’Europe. Cet évènement a été célébré en présence de Jean-Yves le Drian, ministre de la défense et de nombreux invités.

Et bien sûr, le 24 juillet 1961 : bon anniversaire Anne ! Pas de Cerise ici mais des bougies sur le gâteau…

 

En juillet, Mars, Apollo, Hélios en ligne de MIR…

 

Telstar-1 : Suivi de la première retransmission par satellite entre les Etats-Unis et l’Europe.
Crédit image : INA.

 

Les autres dates remarquables de la conquête spatiale que j’ai retenues sont :

  • 10 juillet 1962 : lancement du satellite expérimental de télécommunications Telstar 1 par une fusée Thor-Delta. Le 11 juillet, il permet la première retransmission en mondovision entre les Etats-Unis et l’Europe.
  • 25 juillet 1971 : lancement de la mission Apollo XV. Le rover lunaire est utilisé pour la première fois et parcourt près de 28 km à la surface de la Lune. David R. Scott est le premier à la conduire. Il est accompagné de James B. Irwin.
  • 15 juillet 1972 : lancée le 3 mars 1972, la sonde Pioneer 10, le premier vaisseau spatial à dépasser l’orbite de mars et celle de Jupiter, pénètre dans la ceinture d’astéroïdes. C’est la première fois que la NASA choisit un générateur thermoélectrique à radio-isotope (RTG) comme source d’énergie.
  • 17 juillet 1975 : mission ASTP (Apollo Soyouz Test Program). Le premier amarrage entre un vaisseau américain et un vaisseau soviétique lancés le 15 juillet : ce rendez-vous en orbite symbolise la détente entre les USA et l’URSS. Membre de l’équipage américain, Donald « Deke » Slayton avait fait partie du groupe « Original Seven », les 7 premiers astronautes sélectionné dans le cadre du Programme Mercury, mais n’avait jamais volé pour des raisons de santé. Jusqu’au vol de John Glenn (76 ans) en 1988, il fut l'astronaute le plus âgé à aller dans l’espace.
  • 20 juillet 1976 : la sonde américaine Viking-1, lancée par la NASA en 1975, réussit le premier atterrissage opérationnel sur Mars. Elle est rapidement rejointe par Viking 2. Les deux sondes transmettent les premières images du sol martien.
  • 24 juillet 1990 : lancement du satellite TDF-2 et du satellite allemand DFS-Kopernikus2 par une fusée Ariane 44L.
  • 17 juillet 1991 : lancement du premier satellite radar européen ERS-1 par une fusée Ariane 4. La même fusée emporte SARA, Satellite Amateur de Radio-astronomie, construit par le club Esieespace, membre de l’association Planète Sciences. La première image est prise par ERS-1 le 27 juillet 1991 : les îles Frisonnes aux Pays-Bas. A côté de l’instrument SAR, ERS-1 embarque également un altimètre (RA), deux radiomètres infra-rouge et microonde (ATSR et MWR) et un scatteromètre. ERS-1, rejoint en 1995 par ERS-2, préfigure le futur satellite Envisat de l’Agence Spatiale Européenne. ERS-1 a fonctionné jusqu’en 2000. Le tout nouveau satellite SAR européen est Sentinel-1.
  • 27 juillet 1992 : début de la mission Antarès : Michel Tognini est membre de l’équipage du Soyouz TM-15 qui rejoint la station MIR
  • 1er juillet 1993 : début de la mission Altaïr, 4ème mission spatiale franco-russe, avec le lancement de Soyouz TM-17 qui décolle de Baïkonour à destination de la station MIR. A bord, le français Jean-Pierre Haigneré accompagne Vassili Tsibiliev et Alexandre Alexandrov. Claudie Haigneré était sa doublure Retour sur Terre le 22 juillet. Jean-Pierre Haigneré participera également à la mission Perseus, un vol de longue durée du 22 février  au 28 août 1999.
  • 17 juillet 1995 : le système GPS est officiellement déclaré bon pour le service. Il fête cette année ses vingt ans de service opérationnel : la FOC « Full Operational Capability » a été déclarée par l’Air Force Space Command 3 mois plus tôt. 32 satellites sont actuellement en service. Au total, 68 ont été lancés et 2 lancements ont échoué. Galileo a encore une petite marge de progression…
  • 4 juillet 1997 : la sonde américaine Mars Pathfinder se pose sur Mars, à l’aide d’airbags et après une rentrée directe dans l’atmosphère et une descente sous parachute. Le petit  robot mobile Sojourner (11,5 kg) commence son aventure martienne... Même s’il n’a parcouru qu’une distance de 100 mètres autour de l’atterrisseur, il a eu une longévité exceptionnelle : 12 fois la durée de vie prévue. Ses 3 caméras ont transmis 550 images jusqu’au dernier message reçu sur Terre le 27 septembre 1997.

 

Pathfinder - Sojourner - Mars - Panorama - Anaglyphe - 3D - stéréo - NASA

La mission Mars Pathfinder et le robot Sojourner à la surface de Mars.
En haut, représentation 3D (anaglyphe) à regarder avec vos lunettes à filtres colorés.
En bas, « little planet » (passage en coordonnées polaires) réalisée par Gédéon à partir d’un
panorama pris par la caméra de Pathfinder et montrant plusieurs positions successives de Sojourner.
Crédit image : NASA

 

  • 23 juillet 1999 : début de la mission Columbia STS-9. Pour son second vol dans l’espace, le français Michel Tognini est spécialiste mission. Objectif principal : déploiement du télescope spatial à rayons X Chandra. Retour sur Terre le 27 juillet.
  • 4 juillet 2005 : le « smart impactor » de 372 kg, libéré par la sonde américaine Deep Impact, lancée en janvier 2005 par une fusée Delta II, touche la surface de la Comète Tempel 1. La comète est alors à une distance d’environ 134 millions de kilomètres de la Terre. La sonde, à 500 km de distance, prend des images de l’impact et les transmet à la Terre. Compte tenu de la date de l’impact, on peut sans doute dire que c’est le feu d’artifice le plus cher et le plus haut dans le ciel pour un anniversaire de l’indépendance des Etats-Unis !
  • 8 juillet 2011 : dernier décollage de la navette spatiale Atlantis. La mission STS-135 met fin au programme Space Shuttle. Atlantis rentre sur Terre le 21 juillet. Après 33 vols réalisés depuis octobre 1985, Atlantis est désormais présentée au public au Visitor complex du Kennedy Space Center.
  • 14 juillet 2015 : la sonde New Horizons, lancée 9 ans plus tôt, passe à proximité de Pluton et de Charon et transmet les premières images détaillées de « l’ex-neuvième planète ».

 

Pluton - New Horizons - Flyby - Survol - NASA - 1' juillet 2015

L’image de Pluton prise par la sonde New Horizons juste avant le passage
au plus près de la planète. Crédit image : NASA

 

Les lancements du mois de juin 2015

Cinq lancements en juin mais un échec qui a été beaucoup commenté, celui de la fusée Falcon 9 V1.1 de SpaceX :

  • 5 juin 2015, 15h25 UTC, Plesetsk (LC43/4) : Soyouz 2-1A, met en orbite basse le satellite d’observation Kobalt-M (Kosmos-2505). L’altitude de l’orbite initiale est entre 177 et 285 km (inclinaison à 81,4°). Pour les amoureux de la photographie argentique, Kobalt-M est probablement un des derniers satellites de reconnaissance à utiliser des bobines de film.
  • 23 juin 2015, 1h52 UTC, Kourou (ZLZ) : la fusée Vega VV-05 met en orbite LEO le satellite d’observation Sentinel-2A (programme européen Copernicus). Altitude : 786 km. Inclinaison : 98,7°(passage au nœud descendant : 10h30). Les premières images sont publiées le 27 juin. Sentinel-2A est le deuxième satellite du programme Copernicus lancé depuis la Guyane française : une fusée Soyouz avait lancé le Satellite Radar Sentinel-1A en avril 2014.
  • 23 juin 2015, 16h44 UTC, Plesetsk (LC 43/4) : Un lanceur Soyouz 2-1B met en orbite le satellite de reconnaissance Kvarts/Persona 1 (Kosmos-2506) en orbite LEO. Altitude : 706 / 725 km. Inclinaison : 98,3° (passage au nœud descendant : 8h40).
  • 26 juin 2015, 6:22 UTC, Taiyuan Satellite Launch Center (LC 9) : lancement du satellite d’observation Gaofen 8 par une fusée Chang Zheng CZ-4B.   Altitude 471 / 481 km. Inclinaison 97,3° (passage au nœud descendant : 13 h30). C’est seulement le deuxième lancement chinois de l’année 2015. Contrairement aux annonces officielles qui décrivent une mission d’observation de la Terre civile, l’absence d’information avant le lancement laisse penser qu’il s’agit en réalité d’un satellite d’observation militaire.
  • 28 juin 2015, 14:21 UTC, Cap Canaveral (SLC 40) : lancement d’une fusée Falcon 9 v1.1 emportant le vaisseau Dragon (missiion CRS-7). Echec du lancement (explosion du réservoir du second étage après 2 minutes et 19 secondes de vol) et perte du Dragon. C’est le premier échec de la fusée Falcon 9 dans sa version v1.1 (14 vols au total). Il n’y a pas eu de cargo desservant la Station Spatiale Internationale depuis le 14 avril 2015 (mission Dragon CRS-6). A cours des 8 mois précédents, trois lancements de véhicules cargo desservant l’ISS ont échoué. La commission d'enquête met en cause la rupture d'une pièce de fixation (60 cm de long et 2,5 cm d'épaisseur) du réservoir d'hélium du 2ème étage, ayant entraîné une surpression dans le réservoir d'oxygène.

 

Calendrier spatial et astronomique - Juin 2015 - lancements et grandes premières de la conquête spatiale

Les lancement du mois de juin 2015 et les principaux anniversaires.
Infographie : Gédéon


Comment décrocher la Lune ?

Neil Armstrong est le premier homme à avoir marché à la surface de laLune. Il le doit en partie à l’américain John Houbolt et à l’ukrainien Alexandre Chargueï…

John Houbolt (1919, 2014), après un master en ingénierie à l’université d’Illinois et un doctorat à l'École polytechnique fédérale de Zurich, est recruté par la NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) qui devient ensuite la NASA en 1958.

Il est surtout connu pour être parvenu à faire adopter en 1962 la méthode du rendez-vous en orbite lunaire pour les missions du programme Apollo. Sa tenacité pour obtenir cette décision a été recompensée en 1963 par la médaille « NASA Exceptional Scientific Achievement ».

 

Rendez-vous lunaire - LOR - Lunar Orbit Rendez-vous - John Houbolt - Alexandre Chargueï - Apollo - NASA

Le concept de rendez-vous lunaire (LOR) : c'est grâce à la ténacité de John Houbolet que l'idée
est acceptée par la NASA. La solution a été imagine en 1917 par Alexandre Chargueï. Infographie : Gédéon

 

Le scénario du rendez-vous en orbite lunaire était initialement considéré par la plupart des spécialistes et des décideurs de la NASA comme le plus risqué, notamment pour la phase du rendez-vous pour le retour vers la Terre.

Les trois options candidates à l’époque étaient :

  • Direct Ascent (DA) : envoi direct d'un vaisseau sur la Lune par une fusée de forte puissance. L’ensemble redécolle pour rentrer sur Terre. L’idée est intialement soutenue par Maxime Faget.

  • Le rendez-vous orbital autour de la Terre (EOR pour Earth-Orbit Rendez-vous) : similaire au premier scénario, il prévoit l’assemblage du vaisseau spatial en orbite basse pour éviter le développement d’une fusée  géante. Wernher von Braun était partisan de cette option.

  • Le rendez-vous en orbite lunaire (LOR pour Lunar Orbital Rendez-vous) : le vaisseau se sépare en deux parties une fois arrivée en orbite lunaire. Le module lunaire atterrit avec une partie de l'équipage sur la Lune et en redécolle pour ramener les astronautes jusqu'au module dit de commande, resté en orbite autour de la lune.

 

Un avantage de poids : moins de masse

Le principal avantage de la solution dont John Houbolt s’est fait l’ambassadeur ? Elle demande beaucoup moins de combustible (économie d'envrion 25 tonnes) pour l'atterrissage sur la Lune et pour le décollage. La fusée à développer est moins puissante.

 

Idée russe

Surprenant : John Houbolt a eu la ténacité nécessaire et le courage de court-circuiter sa hiérarchie directe pour parvenir à faire prendre en compte la technique du rendez-vous lunaire mais l’idée a été initialement proposée par un russe ukrainien: Alexandre Chargueï.

Alexandre Ignatievitch Chargueï (1897-1942) est effectivement le premier à avoir proposé la méthode du rendez-vous en orbite lunaire. Il est également connu sous le nom de Youri Vassilievitch Kondratiouk, une fausse identité qu’il a prise pour échapper à la répression qui suit la révolution d’octobre.

C’est aussi en 1917 qu’il écrit « La conquête des espaces interplanétaires », un essai sur l’histoire des sciences et techniques dans lequel il décrit la trajectoire optimale d’un vol de la Terre à la Lune : un vol orbital autour de la Lune, à partir duquel un module se détache et effectue seul l'aller-retour jusqu'à la surface lunaire. Il n’a alors que 20 ans.

En 1929, 500 exemplaires de son livre sont tirés à compte d’auteur. Le nom de Chargueï alias Kondratiouk est cité par la NASA lors d’une conférence organisée le lendemain des premiers pas de Neil Armstrong.
 

En savoir plus :

  • Les mois précédents du calendrier espace et astronomie du blog Un autre regard sur la Terre :

 

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30 juin 2015 2 30 /06 /juin /2015 07:23

 

Calendrier spatial et astronomique - Juin 2015 - Valentina Terechkova - Jean-Loup Chrétien - Sally Ride - Shuttle MIR - Venise - ISS

Le calendrier spatial pour le mois de juin 2015. Illustration créée par Gédéon.
Image de fond : la région de Venise photographiée depuis l’ISS. Crédit image : NASA / ESA

 

Aviez-vous remarqué que le calendrier de juin était passé à la trappe ? Le voici, après celui de juillet…

 

Les grandes dates de la conquête spatiale à retenir pour le mois de juin

Les trois événements emblématiques que j’ai retenus pour le mois de juin sont des vols habités.

Un peu plus de deux ans après le vol historique de Youri Gagarine, le 16 juin 1963, Valentina Terechkova (URSS) devient la première femme à aller dans l'espace, à bord du vaisseau Vostok 6.

6ème cosmonaute soviétique à quitter la Terre, elle reste près de 3 jours en orbite. Elle est toujours la plus jeune cosmonaute et la seule femme à avoir effectué un vol en solitaire.  En 1969, elle sort miraculeusement indemne d’un attentat contre Léonid Brejnev et, en février 2014, elle porte le drapeau olympique pendant la cérémonie d'ouverture des Jeux olympiques de Sotchi.

 

Valentina Terechkova - Vostok 6 - Juin 1963 - Première femme dans l'espace - rue Valentina Terechkova - Sally Ride

A Toulouse, rue des illustres… Savez-vous situer la rue Valentina Terechkova ? Illustration : Gédéon

 

Gender balance : un problème de poids

Il faudra attendre près de vingt ans pour qu’une seconde femme, également soviétique, Svetlana Savitskaïa, quitte la Terre à bord d’une fusée...

Et plus de 20 ans pour que les américains se décident à aborder leur « gender issue » : le 18 juin 1983, Sally Ride devient la première astronaute américaine. Elle participe en tant que spécialiste mission aux vols STS-7 et STS-41-G du Space Shuttle. C’est seulement la troisième femme à aller dans l’espace après Valentina Terechkova et Svetlana Savitskaïa. Elle participe en 1986 à la commission Rogers qui enquête sur l’accident de la navette spatiale Challenger. Avec sa société Sally Ride Science, elle cherche à encourager les jeunes à étudier la science en proposant des activités ludiques et attractives. Sally Ride est décédée le 23 juillet 2012.      

Au total, il y a eu environ 10% de femmes astronautes. Moins bien que dans l’industrie spatiale : 20% mais il y a encore quelques marges de progrès !

Un an avant le premier vol de Sally Ride, le 24 juin 1982, c’est la mission Mission PVH (Premier Vol Habité) : Jean-Loup Chrétien est le premier Français à aller dans l'espace et à séjourner à bord de la station MIR. Au total, 189 heures dans l’espace à bord du vaisseau Soyouz T-6 et de la station Saliout. C’est le deuxième européen après l'Allemand Sigmund Jähn (Allemagne de l’est, RDA) en 1978. Il participera à deux autres missions spatiales : Aragatz, à bord de la station MIR (du 26 novembre au 21 décembre 1988) avec une sortie extra-véhiculaire en compagnie d’Alexander Volkov et STS-86 à bord de la navette Atlantis (du 25 septembre au 5 octobre 1997).

Parmi les autres anniversaires du mois de juin, on peut retenir :

  • 5 juin 1975 : lancement du satellite français SRET 2 par une fusée A1 depuis Baikonour. Sa mission : qualifier un système radiatif cryogénique passif destiné au satellite météorologique Meteosat. SRET signifie « Satellite de Recherche sur l’Environnement et la Technologie ».
  • 17 juin 1977 : lancement du satellite français Signe-3 par une fusée russe A1. Il pèse 102 kg. Signe-3 signifie « Solar Interplanetary Gamma Ray Neutron Experiment 3 ». Deux charges utiles : une pour l’étude des rayons Gamma et une autre pour l’étude du spectre solaire ultra-violet dans deux longueurs d’onde. Placée sur une orbite à 459/519 km d’altitude, il rentre dans l’atmosphère 2 ans plus tard, le 22 juin 1979 :  une étonnante vidéo des préparatifs et du lancement du satellite Signe-3 (source : vidéothèque du CNES).
  • 12 juin 1980 : le CNES sélectionne ses deux premiers spationautes, Patrick Baudry et Jean-Loup Chrétien. La sélection est sévère : 400 postulants, dont 15% de femmes. C’est la concrétisation d’une proposition de coopération spatiale franco-soviétique faite en avril 1979 par Leonid Brejnev, Président du Présidium du Soviet Suprême, à Valéry Giscard d’Estaing, alors président de la République Française.
  • 17 juin 1985 : cosmonaute, astronaute, spationaute ? Patrick Baudry devient le second français, en tant que spécialiste charge utile à bard de la mission STS-51-G, le 18ème vol de la navette spatiale, le cinquième pour Discovery qui atterrira sept jours plus tard. C’est le premier vol habité franco-américain. Patrick Baudry avait été la doublure de Jean-Loup Chrétien pour la mission PVH.       
  • 15 juin 1988 : premier lancement d’une fusée Ariane 4 (version 44LP) : elle emporte 3 satellites : PAS 1, Meteosat et P2 Amsat III.
  • 29 juin 1995 : premier amarrage d’une navette spatiale américaine à la station MIR dans le cadre du programme de coopération Shuttle-Mir. La navette Atlantis (STS-71), qui avait décollé le 27 juin, est restée amarrée 4 jours et 22 heures. A cette époque, l’assemblage devient temporairement le plus gros vaisseau spatial : 225 tonnes. 

 

Shuttle - MIR - Atlantis - Juin 1995 - Soyouz - Coopération URSS - USA

Photographie de la navette Atlantis arrimée à la station MIR prise le 4 juillet 1995
par l’équipage du Soyouz

 

  • 4 juin 1996 : Ariane 501, premier lancement du lanceur Ariane 5. C’est un échec : les 4 satellites Cluster de l’ESA sont perdus.    
  • 20 juin 1996 : lancement de la navette Columbia STS-78. Le français Jean-Jacques Favier participe à la mission en tant que spécialiste charge utile (module Spacelab de l’ESA pour des expériences en science de la vie et microgravité). La mission dure près de 17 jours.
  • 24 juin 1998 : perte de contact avec la Sonde SOHO. Le 23 juillet, SOHO est localisé en utilisant le radiotélescope d'Arecibo à Puerto Rico comme d'émetteur Radar et une antenne DSN de la NASA comme récepteur. Après une opération de sauvetage complexe (« décongélation » de l’hydrazine), les opérations « normales » reprennent.     
  • 5 juin 2002 : Philippe Perrin, 9ème spationaute français de l’Agence Spatiale Européenne, décolle à bord de la navette Endeavour (STS-111) pour un « séjour » en tant que spécialiste mission à bord de l’ISS. Il restera près de 14 jours dans l’espace et effectuera trois sorties extravéhiculaires pour l’assemblage de l’ISS (notamment sur le bras Canadarm-2).   
  • 21 juin 2004 : à bord de SpaceShipOne, MiKe Melvill pilote le premier vol suborbital habité (vol 15P) qui dépasse 100 km d’altitude. L’Ansari X Prize est remporté le 4 octobre 2004 après le vol 17P (critère d’attribution du prix : deux vols en moins de quinze jours).     
  • 12 juin 2015 : réveil de Philae ! Des signaux envoyés par le petit atterrisseur, posé depuis novembre 2014 sur la comète Churyumov-Gerasimenko, sont reçus par la sonde européenne Rosetta.
  • 22 juin 2015 : lancement du satellite Sentinel-2A du programme européen Copernicus et 5ème mission réussie de la fusée Vega.  
  • 28 juin 2015 : pour sa cinquième mission spatiale (une à bord de MIR et quatre sur l’ISS), Guennadi Padalka bat le record du nombre de jours cumulés passés dans l’espace : 804 jours, un de plus que Sergueï Krikalev. Quand il rentrera sur Terre le 11 septembre prochain, il aura cumulé 877 jours dans l’espace.

 

Les lancements du mois de mai 2015

Le mois de mai a été un petit mois, avec seulement trois lancements dont un nouvel échec de la fusée Proton :

  • 16 mai 2015, à 5:47 UTC, Baïkonour (site 200, pas de tir 39) : une fusée Proton M / Briz M, construite par Khrunichev et opérée par ILS (International Launch Services), décolle avec le satellite MexSat 1, alias Centenario, construit par Boeing. Une anomalie apparaît, une minute avant la séparation du satellite de l’étage supérieur, environ 497 secondes après le décollage et entraîne l’échec du lancement. Selon la commission d’enquête de Roscosmos qui a rendu ses conclusions fin mai, un déséquilibre croissant du rotor de la turbopompe a entraîné des vibrations excessives sur le moteur de contrôle de direction RD-214 du 3ème étage. L’échec est donc dû à défaut de conception : dégradation du matériau du rotor aux températures élevées et mauvais équilibrage du rotor. Ce problème serait également la cause de deux autres échecs passés, en janvier 1988 (satellite Gorizont) et en mai 2014 (satellite Express AM4R). Notons quand même que la fusée Proton a été lancée 400 fois depuis son entrée en service en 1965.
  • 20 mai 2015, à 15:05 UTC, Cap Canaveral (SLC 41) : une fusée Atlas 5-501 emporte la mission AFSPC-5 pour le compte de l’US Air Force. Sous la coiffe de 5,4 mètres de diamètre, l’avion spatial « semi-secret » X-37B (mission OTV-4) et une dizaine de Cubesats dont LightSail-A, une expérience de la Planetary Society destinée à tester la propulsion utilisant le vent solaire.

 

Lancement - Launch - Atlas 5-501 - AFSPC-5 - USAF - X-37B  - OTV-4 - LightSail-A - Cap Canaveral

Décollage de la fusée Atlas 5-501 emportant l’avion spatial X-37B et plusieurs nano-satellites.
Crédit image : AFSPC

 

  • 27 mai 2015, à 21:16 UTC, Centre Spatial Guyanais (ELA 3) : La mission VA223 d’Arianespace met en orbite de tranfert géostationnaire les satellites DirecTV 15, construit par Airbus Defence and Space, et Sky Mexisco 1, construit par Orbital ATK. C’était le 79ème lancement d’une fusée Ariane 5, la 49ème Ariane 5 ECA et le 65ème succès d’affilée pour Ariane 5.

 

Lancements et mises en orbite de satellite - Mai 2015 - Premières spatiales et dates à retenir en mai

Les lancements du mois de mai 2015. Crédit image: Gédéon

 

 

Derrière les fagots : les points de Lagrange

Le petit schéma en bas à droite du calendrier du mois de juin illustre une notion très importante pour les missions d’exploration spatiale : les points de Lagrange.

Lorsque deux astres exercent leur attraction sur un troisième corps de masse négligeable par rapport aux deux premiers (un cas particulier du problème à 3 corps), ils existent des points où le troisième corps est en équilibre dans le champ de gravité des deux premiers. Leurs positions relatives sont fixes. Ce sont les points de Lagrange, ou points de libration, et ce n’est pas une notion très intuitive. J’y reviendrai dans un article plus technique.

 

L1, L2, L3, L4 et L5 : les points de Lagrange. 5 positions d'équilibre stable ou instable pour des
missions spatiales particulières. Nommés en l'honnée de Joseph Louis Lagrange (1736-1813).
Infographie : Gédéon

 

Lagrange, la place où être…

Il y a 5 points de Lagrange :

  • Les points L1 et L2 sont situés à proximité de l’astre de masse la plus faible (la Terre dans le cas du système Terre-Soleil. La position de L1 et L2 dépend des masses relatives de deux astres. Dans le cas du système Terre-Soleil, cette distance est de 1,5 millions de kilomètres.
  • Le point L3 est symétrique de l’astre le plus petit par rapport au plus gros,
  • Les points L4 et L5 sont aux sommets de triangles équilatéraux dont la base est matérialisée par les deux astres. La position de L4 et L5 ne dépendent pas des masses relatives des deux astres.

Les orbites autour de L4 et L5 sont stables, les trois autres instables. L4 et L5 sont parfois appelés points Troyens : dans le système Soleil-Jupiter, c’est là que se trouvent les astéroïdes troyens.

 

Intérêt des points de Lagrange et exemples de missions spatiales positionnées sur les points de Lagrange

Paradoxalement, c’est l’instabilité des positions L1, L2 et L3 qui les rend intéressantes pour les missions spatiales : on n'y trouve pas d’accumulation de corps naturels.

On peut y maintenir un équilibre dynamique avec une consommation de carburant raisonnable sur des orbites de Halo ou orbites de Lissajous. Deux autres notions qui ne sont pas super-intuitives : si vous avez aimé les jolies courbes de Rosetta, vous allez tomber amoureux des trajectoires de transfert entre l’orbite terrestre et les orbites de Halo autour du point L2...

  • L1 : la position privilégiée pour observer le soleil en permanence, par exemple dans le cas des sondes ISEE-3, SOHO ou ACE (Advanced Composition Explorer).
  • L2 : c’est le point idéal pour l’étude de l’univers froid, avec la Terre et le soleil à l’opposé de la direction d’observation de leurs instruments qui fonctionnent à très basse température pour assurer une grande sensibilité. C’est là qu’ont été envoyé les missions Planck, Herschel, WMAP ou Gaia qui seront bientôt rejointes par le JWST (James Webb Space Telescope).

Dans le cas du système Terre-Lune, P.E Schmid a également imaginé d’utiliser le point L2 (à 64500 km de la Lune) comme emplacement pour un satellite relais de télécommunications avec la face cachée de la Lune. La solution décrite dans une note technique de la NASA datée de juin 1968 («  Lunar Far-Side Commnuciation Satellites », NASA TN D-4509) et déjà évoquée en avril 1967 a été envisagée pour la mission Apollo XVII mais n’a pas, à ma connaissance, été mise en oeuvre.

La beauté du concept : le déplacement du satellite autour de l’orbite de Halo assure, malgré la présence de la Lune, une visibilité permanente de la Terre, avec un pointage d’antenne beaucoup plus simple que la solution d’un satellite en orbite basse autour de la lune.

 

satellite relais de communication en orbite autour du point deLagrange L2 du système Terre-Lune. NASA - Apollo

Illustration du concept de satellite relais de communication en orbite autour du point de
Lagrange L2 du système Terre-Lune. Crédit image : NASA

 

Joseph Louis Lagrange (1736, 1813)

Né à Turin, c‘est un européen : il vit trente ans en Italie, vingt-et-un à Berlin et finit sa vie à Paris.

Dès l’adolescence, il s’intéresse aux mathématiques et à la mécanique. Ses recherches dans des domaines variés sont rapidement remarquées : en 1764, ses travaux sur les variations de l’orbite de la Lune (librations de la Lune) sont récompensés par le Grand Prix de l’Académie des sciences de Paris.

En 1788, Lagrange, devenu membre de l'Académie des Sciences de Paris, publie son célèbre livre de mécanique analytique. A partir de 1791, membre avec Lavoisier de la Commission des Poids et Mesures, il devient un des pères du système métrique). Il est membre fondateur du Bureau des longitudes (1795) avec Laplace et Cassini.

On lui doit des résultats sur le problème des trois corps en astronomie, dont la découverte des points de libration, dits points de Lagrange (1772).

Lagrange est inhumé à Paris au Panthéon et son nom est inscrit sur la Tour Eiffel.

 

En savoir plus :

  • Les mois précédents du calendrier espace et astronomie du blog Un autre regard sur la Terre :
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26 mai 2015 2 26 /05 /mai /2015 07:32

Calendrier spatial et astronomique - Mai - Aurore boréale - Aurore australe - ISS - Corps noir - Loi de Planck - Loi de déplacement de Vite - Alexander Gerst - Magnétosphère

Le calendrier spatial pour le mois de mai 2015. Illustration créée par Gédéon.
Image de fond : une aurore polaire photographiée par Alexander Gerst depuis l’ISS.
Crédit image : NASA / ESA

 

Les grandes dates de la conquête spatiale à retenir pour le mois de mai

Voici le calendrier spatial du mois de mai…

C’est difficile de choisir mais j’ai fait un choix : les trois évènements principaux que j’ai retenus pour le mois de mai sont :

  • Le vol d’Alan Shepard, premier américain à « aller dans l’espace » : Un mois après le vol historique de Youri Gagarine, il effectue un vol suborbital à bord de la capsule Mercury Freedom-7. C’était le 5 mai 1961. Facile ? Pas tant que cela : sa fusée n’avait pas que des succès à son actif… Il sera suivi par John Glenn, premier américain à boucler une orbite.
  • La création de l'ESA, l'Agence Spatiale Européenne, le 31 mai 1975. L’ESA fête ses 40 ans ce mois-ci. On a beaucoup entendu parler d’elle avec l’énorme buzz de la mission Rosetta et de l’atterrisseur Philae mais elle a beaucoup d’autre succès à son actif, qu’il s’agisse d’autres missions scientifiques, de programme opérationnels (Copernicus et la famille de satellites Sentinel), de lanceurs (le nouveau défi à relever : Ariane 6) ou les vols habités (le petit dernier : Thomas Pesquet, qui devrait rejoindre l’ISS en 2016). Bon anniversaire à l’Europe spatiale !
  • Et, « last but not least » sur le blog Un autre regard sur la Terre, le lancement du satellite SPOT 5, mis en orbite le 3 mai 2002 par la fusée Ariane 42P (V-151). Accompagné d’Idefix, SPOT 5 était la 200ème charge utile mise sur orbite par Arianespace. SPOT 5 vient de prendre une retraite active. La première image de SPOT 5, c’est ici. Les dernières images de sa « vie commerciale », c’est là.

 

Lancement satellite SPOT 5 - SPOT 5 launch - Ariane - 42P - V-151 - Première image SPOT 5 - First image - SPOT 5 - Arianespace - CNES - Spot Image - Airbus Defence and Space - Grèce - Eleusis

Mai 2002 : vol Ariane V-151. La fusée Ariane 42 P emporte le satellite SPOT-5 et deux nanosats Idefix.
A droite, quelques jours plus tard, une des premières images prises par SPOT 5 : le port d'Eleusis
en Grèce. Crédit image : Arianespace / CNES.

 

Voici quelques autres dates anniversaires. On remonte à la fin de seconde guerre mondiale pour la création du LRBA et les fusées Véronique dérivées des V2, voire à 1931 pour les premières fusées d’Hermann Oberth en Allemagne :

  • 7 mai 1931 : près de Berlin, l’allemand Hermann Oberth lance sa première fusée à ergols liquides.
  • 17 mai 1946 : création du LRBA (Laboratoire de recherches balistiques et aérodynamiques) à Vernon. Des techniciens allemands, appelés TAP (Techniciens Anciens de Peenemünde) sont rassemblés avec leur famille. Leur rôle ? Etudier et mettre au point les futurs missiles de l’armée française. Saviez-vous que la fusée Véronique tirait son nom de Vernon Electronique ?
  • 18 mai 1969 : lancement d’Apollo 10, ultime mission avant les premiers pas sur la Lune. Le 22 mai, dans le module lunaire Snoopy, Thomas Stafford et Eugene Cernan s’approchent à 15,6 km de la surface lunaire. Un record : les deux hommes à s’approcher au plus près de la Lune sans se poser !
  • 14 mai 1973 : lancement de la station orbitale Skylab.
  • 17 mai 1975 : lancement depuis Kourou des satellites français D-5A et D-5B (Castor et Pollux) par une fusée Diamant BP4 (Kourou).
  • 22 mai 1984 : premier lancement effectué par Arianespace (Spacenet 1).
  • 31 mai 1986 : échec du premier lancement de la fusée Ariane 2 depuis Kourou.
  • 3 mai 2002 : lancement par une fusée Ariane 42P (V-151) du satellite Spot 5.
  • 11 mai 2009 : décollage de la navette STS-125 pour la dernière mission de maintenance du télescope Hubble.
  • 14 mai 2009 : lancement des sondes Herschel et Planck par une fusée Ariane 5 ECA.

 

Aurores polaires

La photographie illustrant notre calendrier du mois de mai ? Une aurore boréale évidemment…

Pas du tout : il s’agit d’une aurore australe. Cette photographie spectaculaire a été prise le 27 août 2014 par l’astronaute européen Alexander Gerst, membre de l’équipage de l’expédition 40 de la Station Spatiale Internationale. A 22:40 UTC, au moment où Alexander appuie sur le déclencheur de son Nikon D3S, l’ISS est à 422 km d’altitude, au niveau de la longitude 71,5°E et de la latitude 51°S. Compte tenu de l’inclinaison de l’orbite de l’ISS, c’est pratiquement le point le plus au sud que peut atteindre la station spatiale.

Il faudra un article plus complet du blog Un autre regard sur la Terre pour parler des aurores boréales ou australes. On y reviendra plus en détail à l’occasion d’un article sur l’environnement spatial.

Trois ingrédients en sont à l’origine :

  • Le vent solaire et ses particules chargées électriquement.
  • Les gaz de la haute atmosphère.
  • Le champ magnétique terrestre.

 

Le latin, chez Fiat c’est du lux

Le soleil a une activité cyclique sur une période de 11 ans. Le vent solaire entraîne des particules chargés qui interagissent avec les gaz des couches supérieures de l’atmosphère de notre planète (l’ionosphère). Les particules chargées (électrons, ions positifs ou protons) suivent les lignes du champ magnétique terrestre et se concentrent à voisinage des régions polaires. Voici une bonne illustration pour vos leçons de physique sur les « atomes excités » : pour retrouver un état stable, un électron change de couche en libérant un peu d’énergie : il émet un photon. Fiat lux comme on disait quand il y avait encore des cours de latin au collège…

 

Magnétosphère et ionosphère : un gueule d’atmosphère ?

La figure suivante illustre ces interactions :

 

Soleil - Activité solaire - CME - Coronal Mass Ejection - Magnétosphère - Ionosphère - Aurores polaires - SOHO - NASA - Space weather - Solar storm

Soleil, vent solaire, atmosphère et champ magnétique :
plein de couleurs au-dessus de nos têtes. Crédit image : NASA.

 

Au-dessus de 800 à 1000 km, au-delà de l’ionosphère, dans la magnétosphère terrestre, le mouvement des particules est régi par le champ magnétique terrestre. C’est à l’occasion de l’Année Géophysique Internationale et du lancement du satellite Explorer 1 en 1958, un an après Spoutnik, que la magnétosphère terrestre a été découverte. Sa forme n’est pas symétrique et dépend de l’interaction avec le vent solaire.

Les régions polaires, côté jour (du côté du soleil), sont les cornets polaires. C’est par les cornets polaires que les particules chargés pénètrent dans les parties plus basses de l’atmosphère et provoquent les aurores polaires.

 

Pour en voir de toutes les couleurs, mets ta polaire…

C’est donc l’excitation des molécules d’azote et d’oxygène par des particules chargées qui entraîne l’émission de photon et donc de lumière colorée dépendant du type de gaz : raie verte à 557 nm et doublet rouge à 630 et 636 nm pour l’oxygène, bleu et rouge pour l’azote ou encore un rouge à 656 nm pour l’hydrogène pendant les orages à protons.

Le mélange de ces différentes longueurs d’onde crée ainsi des teintes multiples (vert, rouge, violet, rose) avec des nuances variables mais toujours avec des couleurs assez saturées.

 

Vert d’orage

Le couleur perçue dépend de la concentration relative des différents gaz : près du sol, on observe souvent du rouge ou du violet. A haute altitude, le vert est prédominant en raison de la plus forte densité d’oxygène.

 

La balance des blancs gèle…

Les amateurs de photographie aimant les couleurs vertes prédominantes doivent donc aller en vacances très au nord… ou très au sud (moins facile d’accès !)

Au choix, Groenland, Laponie, Alaska, Canada, Islande ou Antarctique, le nord du Canada et l'Islande. En espérant que la couverture nuageuse (ça arrive…) ne gâche pas la belle photo.

 

Peut-on voir une aurore boréale de Madrid ?

Les aurores apparaissent donc principalement dans les régions voisines des pôles magnétiques, la     zone dite « aurorale » entre 65 et 75° de latitude.

Il faut une activité solaire vraiment intense pour qu’une aurore polaire soit visible « en dessous » de 65° de latitude nord ou sud. Selon le site Wikipedia, « l'aurore polaire due à l'éruption solaire de 1859 est descendue jusqu'à Honolulu et jusqu'à Singapour en septembre 1909 atteignant ainsi le dixième degré de latitude sud. En octobre et novembre 2003, une aurore boréale a pu être observée dans le sud de l'Europe ».

 

Les lancements du mois d'avril

Le record du mois de mars 2015 n'a pas été battu en avril. Loin de là... Seulement quatre lancements orbitaux ont été effectués le mois dernier, pratiquement tous dans la seconde quinzaine, dont trois en moins de trois jours :

  • 14 avril 2015, à 21:10 UTC, Cap Canaveral (SLC 40) : une fusée Falcon 9 v1.1 met en orbite le cargo Dragon CRS-6 (Cargo Resupply Services) à destination de la Station Spatiale Internationale (ISS). L'orbite est inclinée à 51,6° et son apogée est à 360 km d'altitude. La tentative de récupération du 1er étage sur une barge a à nouveau échoué.
  • 26 avril 2015, à 20:00 UTC, Centre Spatial Guyanais (ELA 3) : après deux reports de lancement, la première fusée Ariane 5 de l’année 2015 (mission VA222), une version ECA lancée de Kourou, met en orbite de transfert géostationnaire (GTO) les deux satellites de télécommunication Thor 7 et Sicral 2. Ce lancement est le 64ème succès d'affilée pour le lanceur européen Ariane 5. Le satellite norvégien Thor 7, construit par Space Systems Loral, fournit des services de communication en bande Ka pour les navires. Il couvre la Mer du Nord, la Mer de Norvège, la Mer Baltique, la Mer Méditerranée et la Mer Rouge. Construit par Thales Alenia Space, Sicral 2 est un satellite de télécommunications franco-italien pour la défense opérant dans les bandes UHF et SHF.
  • 27 avril 2015, à 20:00 UTC, Cap Canaveral (SLC 40) : le satellite de télécommunication TurkmenAlem 52E (pour 52°E, sa position finale en longitude) rejoint également l'orbite GTO à bord d'une fusée Falcon 9 v1.1, la seconde en moins de 15 jours. Il s’agit du 18ème vol d’une fusée Falcon.
  • 28 avril 2015, à 7:09 UTC, Baikonour (TB 31/6) : une fusée Soyuz 2-1a décolle avec le cargo Progress M-27M à destination de l'ISS. Une anomalie se produit avant la séparation du troisième étage du lanceur.

 

Lancements - Mise en orbite - Launch record - Avril 2015 - April 2015 - Loi de Rayleigh - Pouvoir séparateur - Résolution angulaire

Les lancements et mises en orbite du mois d'avril 2015. Crédit image : Gédéon

 

Au nom de la loi : Planck et Wien, spectres d'émission et température de couleur...

Je termine avec la formule du mois. J’aurai pu continuer sur le champ magnétique terrestre. J’ai préféré aborder les couleurs de la lumière, avec deux notions complémentaires : le spectre d’émission d’un corps noir et la température de couleur.

J’y reviendrai dans un article plus complet car ce sont des notions très importantes en observation de la Terre et elles méritent des explications plus détaillées. En attendant, voici deux lois pour le prix d’une… Et l’occasion de faire connaissance avec deux nouveaux scientifiques qui ont marqué leur époque :

  • La loi de Planck : elle donne la distribution spectrale du rayonnement émis par un corps noir en équilibre thermique en fonction de sa température :
  • La loi du déplacement de Wien : elle donne la longueur d’onde correspond à l’émission maximale. Le produit de cette longueur d’onde par la température est une constante.

 

Max Planck - Wilhelm Wien - Corps noir - Spectre d'émission - Température - Loi de planck - déplacement de Wien - Prix Nobel de Physique - Rayonnement

Loi de Planck et Loi de déplacement de Wien : 2 prix Nobel de physique pour en connaître
un rayon sur la lumière. Infographie : Gédéon

Avec :

  • L : luminance énergétique spectrale d'une surface. C’est le flux d’énergie émis par la surface par unité de surface, par unité d'angle solide, par unité spectrale (ici la longueur d'onde), exprimée en J par seconde par m2 par m.
  • λ : longueur d'onde, exprimée en mètres (m).
  • T : température de la surface du corps noir, exprimée en Kelvins (K).
  • h : constante de Planck (6,626 069 5729×10−34 J.s).
  • c : vitesse de la lumière dans le vide (299 792 458 m/s).
  • k : constante de Boltzmann (1,380 648 813×10−23 J/K).

 

Toute la lumière sur le corps noir

Quelques précautions avant de manipuler ces formules :

  • Les unités : je recommande toujours de travailler avec les unités du Système International (SI) : kilogrammes, mètres, secondes. Si vous êtes plus à l’aise avec les longueurs d’ondes exprimées en µm ou en nm, n’oubliez pas le rapport 106 ou 109.
  • Le milieu : ces formules sont valables dans le vide. Dans un autre milieu, il faut utiliser λ’ = λ/n et c’ = c/n où n est l'indice de réfraction du milieu.
  • La notation : ne confondez pas k, la constante de Boltzmann, et K, l’unité de température (échelle de Kelvin).

Physicien allemand, Max Planck (1858-1947) est un des pères de la mécanique quantique : il reçoit le prix Nobel de physique en 1918 pour ses travaux sur les quanta. Il introduit cette théorie en 1899, en définissant également la constante de Planck (ℎ) et la constante de Boltzmann (k). Un an plus tard, il formule la loi qui porte son nom. 

Wilhelm Wien (1864-1928) est également un physicien allemand. Le prix Nobel de Physique lui a aussi été décerné, en 1911, pour ses travaux sur le rayonnement de la chaleur.

 

En savoir plus :

 

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12 avril 2015 7 12 /04 /avril /2015 10:39

Calendrier spatial et astronomique - Avril 2015 - Gagarine - Rayleigh - Space Shuttle - 25 ans d'Hubble - Pouvoir séparateur des instruments d'observation - Résolution des satellites

Le calendrier spatial et astronomique du mois d’avril 2015. Infographie réalisée par
Gédéon à partir d’une image de Moscou prise par le cosmonaute Oleg Artemyev
à bord de la Station Spatiale Internationale

 

Moscow by night

Avril… Quelle date anniversaire ? Difficile de ne pas penser au premier homme dans l’espace : Youri Gagarine qui est devenu le premier homme à aller dans l’espace en effectuant les premières orbites autour de la Terre le 12 avril 1961.

J’ai donc naturellement choisi une image de la ville de Moscou photographiée la nuit par Oleg Artemyev à bord de la Station Spatiale Internationale.

 

Tsoup populaire

A proximité, il y a  au moins deux lieux mythiques pour les passionnés d’espace : la Cité des étoiles et la salle de contrôle du Tsoup (TsentrUpravleniya Poliotom) à Korolev (anciennement Kaliningrad) à 10 km au nord-est de Moscou.

Je vous renvoie à un article que j’avais publié sur ce blog à l’occasion du cinquantième anniversaire du vol historique de Youri Gagarine.

Parmi les autres dates clés du spatial, on peut également retenir en avril :

  • 1er avril 1960 : première photo d'un satellite météorologique (TIROS-1).
  • 9 avril 1968 : la 1ère fusée-sonde Véronique décolle depuis la base spatiale de Kourou. Le 14 avril, un arrêté ministériel confirme la création d’une nouvelle base spatiale à Kourou en  Guyane française.
  • 19 avril 1971 : lancement de la première station spatiale habitée, Saliout-1, par l'Union soviétique.
  • 12 avril 1981 : 20 ans après Gagarine, premier décollage de la navette spatiale Columbia.
  • 25 avril 1990 : lancement du télescope spatial Hubble, qui fête ses 25 ans en orbite cette année.
  • 28 avril 2001 : Dennis Tito devient le premier touriste de l'espace.

 

321… Les lancements dans le monde en mars 2015

 

Calendier des lancements - Mars 2015 - Fusées - Satellites - Record - Launch record

La liste des lancements effectués dans le monde en mars 2015.
Un mois très riche...

 

A propos de lancements, le mois de mars 2015 a été particulièrement riche avec, à mon avis, potentiellement un mois record de fusées lancées pour 2015 :

  • 2 mars, 1:25 UTC : Mise en orbite des satellites Flock 1b-21 et Flock 1b-22 à partir du module Kibo de l’ISS.
  • 2 mars, 3:50 UTC, Cap Canaveral : lancement des satellites géostationnaires de télécommunication ABS-3A et Eutelsat 115 West B par une fusée Falcon 9 v1.1.
  • Du 2 au 5 mars : mise en orbite de 12 satellites (8 de la constellation Flock 1b, TechEdSAt-4, GEARRSat, MicroMAS, LambdatSat) à partir du module Kibo de l’ISS.
  • 13 mars, 2:44 UTC, Cap Canaveral : lancement des 4 satellites MMS 1, MMS 2, MMS 3 et MMS 4 par une fusée Atlas V 421. La mission MMS (Magnetospheric Multiscale Mission) de la NASA est constituée de 4 satellites de 1250 kg volant en formation en configuration tétrahèdrique. Leur mission est l’étude de la magnétosphère terrestre.
  • 18 mars, 22:05 UTC, Baikonour : lancement du satellite géostationnaires Express AM-7 par une fusée Proton-M / Briz-M.
  • 25 mars, 18:36 UTC, Cap Canaveral : lancement et mise en orbite du satellite GPS IIF-9 de l’US Air Force par une fusée Delta 4.
  • 25 mars, 22:08 UTC, Yasny (Russie) : Lancement d’une fusée Dnepr emportant le satellite d’observation de la Terre Kompsat-3A pour la Corée du Sud. Kompsat-3A fabriqué par le KARI (Korea Aerospace Research Institute).
  • 26 mars, 1:21 UTC, Tanegashima Space Center (Japon) : lancement d’une fusée H-IIA emportant le satellite d’observation militaire IGS Optical 5 (Information Gathering Satellites) vers une orbite basse.
  • 27 mars, 19:43 UTC, Baikonour : lancement de la mission Soyouz TMA-16M. A bord, pour une mission longue durée à bord de la Station Spatiale Internationale, Guennadi Padalka (Russie), Mikhaïl Kornienko (Russie), Scott Kelly (États-Unis).
  • 27 mars, 21h46 UTC, Centre Spatial Guyanais (Sinnamary) : lancement de la onzième fusée Soyouz (VS11) depuis le Centre Spatial Guyanais. Elle a mis sur orbite deux nouveaux satellites (« Adam » et « Anastasia ») de la constellation Galileo.
  • Samedi 28 mars, 11h49 UTC, Satish Dhawan Space Center (Sriharikota, Inde) : lancement de la fusée indienne PSLV emportant le satellite IRNSS-1D, un satellite géostationnaire du système de navigation indien.
  • 30 mars, 13:52 UTC, Xichang : lancement d’une fusée Long Marche 3C et mise en orbite du satellite BeiDou 3-I1-S. Ce satellite fait partie de la constellation constituant le système de navigation global BDS (BeiDou Navigation Satellite System).
  • 31 mars, 13:48 UTC, Plesetsk : lancement d’une fusée Rockot et mise en orbite de 3 satellites de télécommunication Gonets-M et d’un satellite militaire.

 

SpaceX - Lancement mars 2015 - Cap Canaveral - Satellites électriques - ABS-3A - Eutelsat 115 West B - Falcon 9 v1.1

Cap Canaveral, 2 mars 2015 : décollage de nuit d'une fusée Falcon 9 v1.1 emportant les satellites géostationnaires de télécommunication ABS-3A et Eutelsat 115 West B.
Crédit image : SpaceX

 

La formule de mois : la diffraction de Rayleigh, le pouvoir séparateur des instruments optiques et la résolution des satellites d’observation

La lumière passant par l'ouverture d’un instrument optique subit une diffraction. Cette diffraction est un des principaux phénomènes  qui  limite le pouvoir de résolution des instruments optiques : un objet ponctuel donne une image « floue », appelée tache de diffraction. Quand deux objets sont très proches, par rapport à la taille des tâches de diffraction, ils se chevauchent et deviennent impossible à distinguer.

D’autres caractéristiques des instruments d’observation influencent la qualité et la finesse des observations mais la diffraction de Rayleigh est un élément très dimensionnant de ce qu’on appelle globalement la fonction de transfert de modulation, la capacité d’un télescope ou d’un appareil photographique à restituer des variations spatiales rapides du contraste (passage du blanc ou noir restitués par l’instrument par des variations de niveaux de gris).

Pour un instrument optique dont l'ouverture a un diamètre D observant à une longueur d’onde λ, le pouvoir de résolution maximal (q), exprimé en radians, est :

q = 1,22λ/D

Si c’est instrument est embarqué sur un satellite en orbite à une altitude de h kilomètres au-dessus de la Terre, il ne pourra pas discerner des détails dont la taille est inférieure à :

r = 1,22λlh/D

Comme d’habitude, je vous conseille d’exprimer toutes les valeurs en unités du système international (le mètre en l’occurrence). Pratiquement, il suffit que la longueur d’onde, l’ouverture du télescope et l’altitude du satellite soient exprimées dans la même unité.

Le physicien anglais John William Strutt, alias Lord Rayleigh (1842-1919), prix nobel de physique en 1904, qui a beaucoup travaillé sur l’optique et la diffraction de la lumière, a donné son nom au critère de Rayleigh.

Un autre article du blog Un autre regard sur la Terre aborde de manière plus détaillée la question de la résolution des satellites d’observation.

 

Amélioration du pouvoir séparateur des téléscopes spatiaux - Exemple dans l'infrarouge - IRAS - Spitzer - ISO - Herschel

Evolution du pouvoir séparateur des télescopes spatiaux. Exemple des instruments infrarouge
(IRAS, ISO, Spitzer, Herschel). Illustration fournie par Vincent Minier (CEA)

 

En savoir plus :

 

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30 mars 2015 1 30 /03 /mars /2015 10:45
Le calendrier spatial et astronomique du mois de mars 2015. Infographie réalisée par Gédéon à partir de l’image ISS020-E-09048. Crédit image : NASA

Le calendrier spatial et astronomique du mois de mars 2015. Infographie réalisée par Gédéon à partir de l’image ISS020-E-09048. Crédit image : NASA

J’ai failli oublier le calendrier du mois de mars ! Le voici enfin… J’ai attendu l’arrivée du printemps et la fin de l’éclipse solaire du 20 mars pour réapparaître. Le 21 mars, on célébrait aussi les vingt ans de Planète Sciences Midi-Pyrénées à la Cité de l’espace.

 

La science : attention, c’est dangereux !

Eloignez les enfants… C’est assez savoureux de constater qu’une association qui cherche à intéresser les jeunes aux sciences et techniques fêtait son vingtième anniversaire le lendemain du jour où l’éducation nationale interdisait aux élèves d’observer l’éclipse.

Comme beaucoup d’enseignants et d’animateurs qui ne pouvaient pas se résoudre à ne pas profiter d’un évènement astronomique pour faire découvrir les sciences de manière attractive, j’ai cherché une solution pour permettre à un maximum de personnes d’observer l’éclipse en toute sécurité.

 

Clin d’œil à l’éclipse : des lunettes, pas d’œillères

La solution pour l’éclipse : des lunettes géantes, pour une observation collective. Mes lunettes géantes en carton on fait… un carton à la Cité de l’espace, où des nombreuses classes se retrouvaient pour observer l’éclipse.

 

Des lunettes géantes pour observer l’éclipse du 20 mars 2015 à la Cité de l’espace

 

Revenons à notre calendrier spatial de mars 2015. J’ai choisi trois dates anniversaires :

  • 18 mars 1965 : le russe Alexeï Leonov effectuait la première sortie dans l’espace au cours de la mission Voskhod-2.
  • 14 mars 1986 : près de 30 ans avant Rosetta, la sonde européen Giotto survolait la comète de Halley.
  • 23 mars 2001 : Désorbitation et rentrée dans l’atmosphère de la station MIR.

L’image qui illustre le calendrier du mois de mars a été prise par l’équipage de l’ISS, comme toutes les images de l’année 2015. Il s’agit d’une photographie d’une éruption spectaculaire du volcan Sarychev photographié le 12 juin 2009.

Le volcan Sarychev est un des plus actifs des îles Kouriles au nord-est du Japon. Il est précisément situé dans la partie nord-ouest de l’île Matua. La dernière éruption explosive date de 1989 mais le Sarychev est entré en éruption en 1946, 1954, 1976 et 1986. Comme dans le cas du volcan islandais qui avait donné lieu à un des premiers articles du blog Un autre regard sur la Terre, le trafic aérien commercial a été détourné à cause de l’importante concentration de cendres dans l’atmosphère.

 

Photographie du volcan Sarychev prise par les astronautes de l’ISS le 12 juin 2009. Appareil Nikon D2XS
avec un téléobjectif de 400 mm de focale. Image référence ISS020-E-09048. Crédit image : NASA

La colonne de fumée qui s’élève du volcan donne l’impression de contenir des cendres de couleur marron et de la vapeur blanche. Le nuage supérieur tout blanc est causé par la condensation de la vapeur d’eau entraînée dans le mouvement convectif ascendant, refroidie en prenant de l’altitude. Ce type de nuage s’appelle un « pileus ». Celui-ci est très spectaculaire. Plus bas, un nuage de cendres plus gris dévale les flancs du volcan.

Cette photographie a été possible grâce à un trou dans la couverture nuageuse centré sur le volcan. Selon la NASA, les spécialistes ne sont pas d’accord sur l’origine de ce trou. La première explication n’a rien à voir avec l’éruption : ce serait un effet habituel du relief d’une île, qui donne parfois naissance aux fameux tourbillons de Karman. Les autres explications sont liées à l’éruption, avec soit une perturbation de la couverture nuageuse pour l’onde de choc ou par la colonne de fumée et de cendres.

 

Lancements : ça repart !

Du côté des lancements, le mois de février a été nettement plus dense que celui du mois de janvier.

 

Les lancements du mois de février 2015 et les autres dates anniversaires à retenir en février.
Crédit image : Gédéon

 

Voici quelques détails sur les lancements répertoriés, en incluant également les deux séries de mises en orbite de l’AESP-14 et de deux petits satellites de Planet Labs à partir du module Kibo de l’ISS. Je ne retiens pas les vols suborbitaux, à l’exception du lancement du démonstrateur de rentrée atmosphérique IXV par la fusée Vega VV04.

  • 1er février, 1:21 UTC, Tagashima : lancement d’un satellite de renseignement Radar IGS (Information Gathering Satellite) par une fusée H-IIA (configuration 202). Sur un orbite polaire à 500 km d’altitude, ce satellite est apparemment un satellite de secours pour la constellation comprenant deux satellites optiques et deux satellites Radar.
  • 1er février, 12:31 UTC, Baikonour : lancement du satellite de communication Inmarsat 5 F2 par une fusée Proton-M.
  • 2 février, 08:50 UTC, Semnan (Iran) : lancement du satellite d’observation Fajr par une fusée Safir. Rentrée dans l’atmosphère le 26 février. Il ne semble pas y avoir eu de manœuvre du satellite.
  • 5 février, 12:50 UTC : mise en orbite d’AESP-14 depuis le module Kibo de l’ISS. AESP-14 est un cubesat 1U (10 cm x 10 cm x 10 cm) brésilien destiné à mesurer la densité et la température du plasma ionosphérique avec une sonde de Langmuir. Aucun signal ne semble avoir été transmis par le satellite.
  • 11 février, 13:40 UTC, Kourou : lancement de IXV (Intermediate eXperimental Vehicle) de l’ESA par la fusée Vega VV04 (test de rentrée atmosphérique). Séparé de l’étage supérieur de la fusée à 320 km d’altitude après 18 minutes de vol, l’avion spatial expérimental a atteint une altitude maximale de 412 km. IXV a atterri dans l’océan pacifique après 1h40 de vol et a été récupéré en bon état. C’est Thales Alenia Space qui assure la maîtrise d’œuvre de l’IXV.
  • 11 février, 23:03 UTC, Cap Canaveral : lancement de la sonde DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) par une fusée Falcon 9 v1.1. Les conditions météo extrêmes n’ont pas permis à SpaceX de mener le test de récupération du premier étage sur une barge mais la descente contrôlée sur l’océan est un résultat prometteur.
  • 17 février, 11:00 UTC, Baikonour : lancement du cargo Progress M-26M vers l’ISS par une fusée Soyouz-U 27 février, 11:01 UTC, Plesetsk : lancement du satellite d’observation Cosmos-2503 (Classe Bars-M) pour un Soyouz-2-1A. Altitude moyenne de 555 km et inclinaison de 97,6°. Il emporte une caméra optique Karat d’une résolution d’un mètre et un double altimètre laser.
  • 27 février, 14:30 UTC : mise en orbite des satellites d’observation de Planet Labs Flock 1b-27 et Flock 1b-28 depuis le module Kibo de l’ISS. Orbite à 400 km à 51,7°.

 

En haut, à Baikonour, sous la neige, prête au lancement, la fusée Proton qui va mettre sur orbite
le satellite Inmarsat 5 F2. Crédit image : Roscosmos. En bas, décollage d’une fusée Safir.
Crédit image : Ministère iranien de la défense.

 

Constantin Tsiolkovski : quitter le berceau à grande vitesse ?

Il a donné son nom à la formule du mois. Constantin Tsiolkovski (1857, 1935) est un scientifique russe d'origine polonaise souvent considéré comme le père de l'astronautique. Dans « L'Exploration de l'espace cosmique par des engins à réaction » (1903), il décrit une fusée permettant de quitter la Terre et explorer d'autres planètes. Les sujets principaux sont abordés : mélange de propergols liquides, chambre de combustion et tuyère, refroidissement par circulation du carburant, guidage, stabilisation gyroscopique.

L'équation qui porte son nom (même si Hermann Oberth l’a également établi de manière indépendante) donne la relation entre le changement de vitesse d’un engin propulsé, le rapport entre sa masse initiale et sa masse finale et la vitesse d’éjection des gaz. C’est ce principe qui amène à concevoir des fusées à étages, pour se débarrasser dès que possible des masses inutiles.

 

Accélération des fusées : le logarithme népérien pour attendre…

Tous les ingénieurs travaillant sur des missions spatiales l’appellent plutôt « Delat V » pour différence de vitesse. La formule de Tsiolkovski s’écrit sous deux formes selon qu’on s’intéresse à la variation de vitesse ou à la quantité d’ergols nécessaire pour y parvenir :

 

Masse d’ergols et delta V : les deux versions de la formule de Tsiolkovski. Elles n'expliquent
pourtant pas comment les deux craies tiennent sur le tableau vertical...
Crédit image : Gédéon

Avec :

  • DV est la variation de vitesse obtenue à la fin de la phase de propulsion.
  • Ve est la vitesse d'éjection des gaz (en m/s).
  • g0 est l’accélération de la pesanteur au sol (en m/s2). ISP est l’impulsion spécifique (exprimée en secondes).
  • mi est la masse au début (i pour initial)
  • mf est la masse à la fin de la phase de propulsion (f pour final).
  • Dm = mf - mi, variation de masse (quantité d’ergols utilisée).
  • ln est la fonction logarithme népérien (je l'ai gardé pour la fin mais il ne perd rien pour attendre...)

L'impulsion spécifique caractérise l’efficacité des propergols. Homogène à un temps, elle s'exprime en secondes. Ce n’est pas intuitif : l’ISP indique la durée pendant laquelle un kilogramme de propergol produit une poussée équivalente à une masse d'un kilogramme (soit une force d'environ 9,81 N) dans le champ gravitationnel terrestre : à poussée égale, plus l'impulsion spécifique d'un propulseur est grande, moins il consomme d'ergols.

Cela explique l’intérêt actuel pour la propulsion électrique qui fournit des poussées relativement faibles mais des impulsions spécifiques élevées (1500 à 2000 secondes à comparer à environ 320 secondes pour un moteur d’apogée classique).

A titre d’exemple, le propulseur à plasma stationnaire PPS®1350-G de Snecma à une impulsion spécifique de 1660 secondes et délivre une poussée de 90 mN (milli-newtons).

 

En savoir plus :

 

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3 février 2015 2 03 /02 /février /2015 01:39

Voici le fond d’écran du calendrier de février 2015 du blog Un autre regard sur la Terre.

 

Calendirer spatial et astronomique - Février 2015

Le calendrier spatial et astronomique du blog Un autre regard sur la Terre.
Illustration Gédéon à partir de l’image ISS040-E88891 de la NASA.

 

L’image a été prise par l’équipage de l’expédition 40. Elle date du 5 août 2014 et montre des nuages d’orage au–dessus de la partie sud de Borméo. L’éclairage de fin de journée et les ombres portées mettent bien en évidence l’extension verticale des nuages. Pour cette prise de vue, les astronautes ont utilisé un Nikon D3S avec un objectif grand angle de 28 mm de focale.

Pour le mois de février, j’ai choisi les trois dates suivantes :

  • 3 février 1966 : la sonde soviétique Luna 9 atterrit sur la Lune.
  • 20 février 1962 : à bord du vaisseau Mercury Friendship 7,lancé par la fusée Mercury-Atlas 6, John Glenn devient le premier américain à effectuer une orbite autour de la Terre. 36 ans plus tard, à l’âge de 77 ans, il fera partie de l’équipage de la mission STS-95.
  • 22 février 1986 : lancement de Spot 1, premier satellite français d’observation de la Terre, par une fusée Ariane 1. Quelques semaines plus tard, en avril 1986, Spot 1 sera témoin de l’accident de la centrale de Tchernobyl. Après 17 ans de bons et loyaux services, Spot 1 a été désorbité par le CNES en novembre 2003 : plusieurs manœuvres de freinage ont permis d’abaisser le périgée de son orbite, permettant ainsi au satellite de se désintégrer dans l’atmosphère en moins de 25 ans.

 

Newton en fait des tonnes

J’ai également décidé d’ajouter chaque mois un zoom sur une loi ou un principe utilisé dans les activités spatiales et plus particulièrement en observation de la Terre. Après les lois de Kepler en janvier, place à Isaac Newton et au principe fondamental de la dynamique. La deuxième loi de Newton dit que l’accélération d’un objet est proportionnelle à la force qu’il subit et inversement proportionnelle à sa masse.

 

Janvier 2015 : peu de lancements dans le monde…

Enfin, j’ai mis à jour le calendrier du mois de janvier avec la liste des lancements effectués en janvier 2015 et quelques autres dates anniversaires à retenir. Seulement trois lancements ont été effectués en janvier :

  • 10 janvier 2015, 9:47 UTC, Cap Canaveral : une fusée Falcon 9 emporte le Dragon CRS5 vers l’ISS. Echec de la tentative d’atterrissage en douceur du 1er étage.
  • 21 janvier 2015, 1:04 UTC, Cap Canaveral : lancement du satellite de communication de l’US Navy MUOS 3 par une fusée Atlas 5 (551).
  • 31 janvier 2015, 14:22 UTC, Vandenberg AFB : lancement du satellite SMAP (Soil Moisture Active Passive) par une fusée Boeing / ULA Delta 2. 4 autres cubesats à bord.

 

Calendirer spatial et astronomique - Janvier 2015 - 2

Le verso du calendrier de janvier 2015 : d’autres dates anniversaire de la conquête spatiale
et le calendrier des lancements en janvier 2015. Crédit image : Gédéon

 

En savoir plus :

 

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8 janvier 2015 4 08 /01 /janvier /2015 08:25

 

Je suis Charlie - Charlie Hebdo - Liberté d'expression

 

On reste sous le choc et sans voix.

L'attentat contre la rédaction des Charlie Hebdo rappellent à tous les blogueurs, ceux qui tweetent ou publient leurs opinions et états d'âme sur Facebook que la liberté d'expression, qui peut apparaître comme une évidence, mérite d'être défendue sans cesse, même dans nos démocraties.

Deux policiers, Franck Brinsolaro et Ahmed Merabet l'ont payé de leur vie : ils protégaient ce droit, y compris celui de caricaturer l'état et le gouvernement.

Il va falloir du temps pour admettre qu'on ne verra plus de nouveaux dessins de Cabu, Charb, Wolinski, Tignous et Honoré ou qu'on ne lira plus de livres ou de chroniques de Bernard Maris.

Les autres victimes de la tuerie sont Mustapha Ourrad, Elsa Cayat, Frédéric Boisseau et Michel Renaud,fondateur d’un festival du carnet de voyage à Clermont-Ferrand.

 

Impossible de ne pas avoir les larmes aux yeux... Quand allons-nous retrouver Charlie ?

 

 

 

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  • : Les satellites d'observation de la Terre au service de l'environnement : images et exemples dans les domaines de l'environnement, la gestion des risques, l'agriculture et la changement climatique. Et aussi, un peu d'espace et d'astronomie, chaque fois que cela suscite questions et curiosité...
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  • Ingénieur dans le domaine de l'observation de la Terre.
Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées
  • Ingénieur dans le domaine de l'observation de la Terre. Bénévole de l'association Planète Sciences Midi-Pyrénées

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