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 Utilisation du point de Lagrange 2 pour l'exploration lunaire

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MessageSujet: Utilisation du point de Lagrange 2 pour l'exploration lunaire   Ven 26 Juin 2009 - 18:49

Petit sujet technique. Pour envoyer un équipage vers la Lune, il existe plusieurs scénarios.

On connait les classiques :
- Le premier auquel on ait pensé historiquement consiste à envoyer l'ensemble du vaisseau sur le sol lunaire et que celui-ci revienne directement vers la Terre (UR700 de Chelomei).
- Un autre consiste a satelliser le vaisseau en orbite lunaire, et que seule une partie en descende vers la surface. Ensuite le module remonte en orbite lunaire pour retrouver le vaisseau qui reviendra vers la Terre. C'est l'architecture LOR (lunar orbit rendez-vous) utilisée lors d'Apollo.
- Un autre encore consiste en satelliser en orbite terrestre le module lunaire et le vaisseau de transport, l'ensemble est ensuite envoyé vers la Lune et suit le principe énoncé au dessus. C'est l'architecture EOR-LOR (Earth orbit rendez-vous, lunar orbit rendez-vous), envisagée pour Constellation. Une variation consiste à envoyer séparément les deux vaisseaux vers l'orbite lunaire (LOR-LOR).

Un type de mission peu envisagé consisterait à utiliser le point Terre-Lune L2 comme point de rendez-vous, au lieu de l'orbite basse lunaire et/ou terrestre.
Un intervenant de NSF vient d'écrire une lettre à la commission Norman Augustine (chargée d'évaluer le projet américain) présentant le principe d'une telle architecture et donnant comme référence une étude réalisée par la NASA en 1971.
Après lecture de ces documents, il apparait effectivement certains avantages à utiliser le point L2

Lien vers l'intervention :
http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=17564.0
Lien vers l'étude de la NASA :
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19710021579_1971021579.pdf

Il existe trois types de trajectoires pour atteindre le point L2, si on "élimine" l'injection translunaire (ou "trans-L2") qui est quasiment la même pour ces trois trajectoires, celles-ci se caractérisent alors de la manière suivante :

1) trajectoire directe vers le point L2, retour libre vers la Terre, DeltaV de 1,1 km/s à l'arrivée, durée de 5,8 jours.
2) trajectoire vers le point L2 avec survol libre de la Lune, DeltaV de 0,92 km/s à l'arrivée, durée de 5 jours.
3) trajectoire vers le point L2 avec survol propulsé de la Lune, DeltaV total de 0,51 km/s, durée de 8 jours.
(voir schéma plus bas)

Ces trajectoires sont bien sûr symétriques au départ de L2.

La trajectoire n°1 a un avantage évident pour un vaisseau habité avec un retour libre vers la Terre, mais la trajectoire n°3 minimise le DeltaV ce qui est idéal pour le module lunaire inhabité par exemple. La trajectoire n°2, dans le sens retour, minimise le temps de trajet, et ne nécessite qu'une poussée au départ de L2.

Ainsi, pour Constellation, un lancement séparé d'Orion et Altair avec rendez-vous en L2 permettrait de réduire considérablement le budget de DeltaV alloué à l'étage de descente d'Altair (qui actuellement doit réaliser l'insertion en orbite de l'ensemble du train).
Orion tel qu'il est prévu actuellement n'a pas à être modifié pour une trajectoire 1 (aller) et 3 (retour), une légère augmentation de sa capacité permettrait de choisir une trajectoire 1+2 pour un retour plus rapide et ne nécessitant qu'une unique poussée au départ de L2.
Seul l'étage de remontée d'Altair devrait être modifié pour un trajet plus long entre la surface et L2.
L'intervenant en arrive à la conclusion que deux lancements, de la classe 25 tonnes en TLI (soit 60 tonnes en orbite basse), suffisent donc.

Dernier point, pour certains projets (Européens et Russes notamment) qui font appel à une station en orbite basse lunaire, le point L2 présentent des avantages.

- Une orbite en halo autour de L2 est certes instable, mais le DeltaV à fournir est moins important que pour une orbite basse du fait des irrégularités du champs de gravité lunaire.

- Tous les points de la surface lunaire sont accessibles depuis L2 pour quasiment le même DeltaV, avec une fenêtre permanente. Hormis pour les Pôles, partir depuis l'orbite basse impose soit de réaliser une couteuse manoeuvre de changement de plan, soit d'attendre que l'orbite survole le point visé (au pire 14 jours).

- La face cachée de la Lune et la Terre sont simultanément, et en permanence, visibles depuis une orbite autour de L2. Idéal donc pour un relais des communications.





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MessageSujet: Re: Utilisation du point de Lagrange 2 pour l'exploration lunaire   Lun 29 Juin 2009 - 9:28

Merci pour ce document, très intéressant.
C'est vrai qu'on ne pense pas souvent à LL2, on évoque plus souvent LL1, le point entre la Terre et la Lune, mais plutôt comme porte d'échappement pour vols interplanétaires.
L'utilisation de LL2 a aussi été envisagée pour des sondes lunaires, j'avais ce document dans mes tablettes :
http://www.gg.caltech.edu/~mwl/publications/papers/LSRviaIPS.pdf

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