J’ai choisi ce sujet car, en entendant régulièrement parler de satellites et de leurs diverses application, mais n’ayant qu’une idée très floue sur leur fonctionnement, je voulais essayer de comprendre comment cela marche exactement.

1. Introduction

Les notions de satellites géostationnaires et satellites à défilement concernent les satellites artificiels, envoyés dans l’espace par l’homme. Ils sont propulsés dans l’espace grâce à des moteurs puis restent en orbite autour de la terre grâce à la force de gravitation que celle-ci exerce sur eux. Le premier fût Spoutnik-1, lancé en 1957 par l’URSS il précéda plus de 5’000 autres satellites artificiels qui furent lancé par la suite. Le géostationnaire suit, par définition, une orbite géostationnaire qui se situe à 35’786 km d’altitude au-dessus de l’équateur et a une période de révolution égale à la période de rotation de la Terre sur elle-même, c’est-à-dire 23h 56m 4s (86’164 s). Quant aux satellites à défilement ils suivent, pour la plupart, une orbite basse aussi appelée LEO (Low Earth Orbit, en anglais) située entre 200 et 2’000 km d’altitude qui est comprise entre l’atmosphère et la ceinture de Van Allen. Ils constituent les principaux types de satellites artificiels et leurs applications sont nombreuses.

2. Satellites Géostationnaires

Présentant l’avantage de toujours suivre le même point fixe sur la terre (semblant donc immobile depuis la terre), les satellites géostationnaires sont utilisés, entre autres, pour l’observation, la télécommunication, la télédiffusion ou la météorologie, dont Meteosat (photo ci-dessous).

2.1. Calculs

Un satellite géostationnaire doit graviter à une altitude de 35’784 km par rapport à la surface de la terre.

Avec les lois suivantes :

– Seconde loi de Newton :
– Mouvement circulaire uniforme :
– Loi de la gravitation universelle :

Et avec les valeurs suivantes :

– , la constante de la gravitation universelle
– , la masse de la Terre
– , la masse du satellite
– , le rayon de la Terre à l’équateur
– , l’altitude du satellite
– 
– , la vitesse linéaire du satellite

On obtient :

– 

La vitesse sur une trajectoire circulaire est :

– 

Après calculs on obtient l’expression de la période de révolution :

– 

3. Satellites à Défilement

Les satellites à défilement sont principalement utilisés pour la météorologie, pour les systèmes de téléphonie planétaire, le GPS (Global Positioning System, en anglais) qui est le principal système de positionnement satellite mondial actuellement et qui orbite aux alentours de 20’000 km d’altitude, ou encore les stations spatiales comme Mir ou, actuellement, ISS (Station Spatiale Internationale, International Space Station, en anglais)(photo ci-dessus).

3.1. Calculs

Le calcul de la période de révolution d’un satellite à défilement est le même que celui d’un satellite géostationnaire :

– 

Il faut simplement changer l’altitude de 35’784 par l’altitude désirée (qui dépend du type de satellite et donc de son utilisation).

4. Conclusion

En conclusion, pour ouvrir le sujet sur les problèmes qu’il comporte, on peut souligner le fait que, n’ayant pas besoin de carburant une fois en orbite les satellites restent dans l’espace provoquant ainsi de la pollution spatiale. Les solutions étant trop onéreuses, rien n’est actuellement mis en place pour résoudre ce problème.

5. Sources

– Académie de Toulouse
– Wikipédia
– UNIMECA

Images :

– Wikipédia