Orbite aréostationnaire

Une orbite aréostationnaire ou orbite équatoriale aréosynchrone (abrégé AEO, pour l'anglais areosynchronous equatorial orbit) est une orbite aréosynchrone circulaire dans le plan équatorial de Mars à environ 17 032 km d'altitude. Tout point de cette orbite tourne autour de Mars dans la même direction et avec la même période que la surface martienne. L'orbite aréostationnaire est l'équivalent martien de l'orbite géostationnaire de la Terre[1]. Le préfixe aréo- est dérivé d'Arès, le dieu grec de la guerre et homologue du dieu romain Mars, avec lequel la planète a été identifiée. Le mot grec moderne pour Mars est Άρης (Áris).

Formule

La vitesse orbitale (la vitesse du mouvement d'un satellite à travers l'espace) se calcule en multipliant la vitesse angulaire du satellite par le rayon orbital :

R_{syn}={\sqrt[{3}]{G(m_{2})T^{2} \over 4\pi ^{2}}}

[2]

G = Constante universelle de gravitation

m₂ = Masse du corps céleste

T = Période de rotation du corps

Grâce à cette formule, on peut trouver l'orbite géostationnaire analogue d'un objet en relation avec n'importe quel corps donné (Mars, dans le cas de l'orbite aréostationnaire).

Compte tenu de la masse de Mars, 6,39 × 10²³ kg, et de la période sidérale de 88 642 secondes[3], l'orbite synchrone a un rayon de 20 428 km depuis le centre de masse de Mars[4]. Par conséquent, l'orbite aréostationnaire peut être définie comme environ 17 032 km au-dessus de la surface à l'équateur de Mars. Cette altitude produit une période orbitale égale à la période de rotation martienne (24 heures, 37 minutes). La latitude de l'orbite aréostationnaire est toujours égale à 0°.

Perturbations orbitales

À ce jour, aucun satellite artificiel n'a été placé sur cette orbite, mais cela intéresse certains scientifiques qui envisagent un futur réseau de télécommunications pour l'exploration de Mars[5]. Un astéroïde ou une station placée sur une orbite aréostationnaire pourrait également être utilisé pour construire un ascenseur spatial martien à utiliser pour les transferts entre la surface de Mars et l'orbite.

Cependant, tout satellite artificiel en orbite aréostationnaire nécessitera d'importantes manœuvres de maintien de la position orbitale, car il subira des perturbations orbitales de plus en plus grandes[6]^,[7]. En effet, la ceinture de Clarke martienne se situe entre les orbites des deux satellites naturels de la planète. Phobos a un demi-grand axe de 9 376 km et Deimos a un demi-grand axe de 23 463 km. La proximité de l'orbite de Phobos en particulier (la plus grande des deux lunes) provoquera des effets de résonance orbitale indésirables, qui modifieront progressivement l'orbite de tout satellite aréostationnaire.

Références

M. Capderou, Satellites: Orbits and Missions, Springer-Verlag, 2005 (ISBN 2-287-21317-1)
« Calculating the Radius of a Geostationary Orbit », Ask Will Online
Lodders, Katharina; Fegley, Bruce (1998). The Planetary Scientist's Companion. Oxford University Press. p. 190. (ISBN 0-19-511694-1).
(en) « Stationkeeping in Mars orbit », www.planetary.org (consulté le 21 novembre 2017)
Lay, C. Cheetum, H. Mojaradi et J. Neal, « Developing Low-Power Transceiver Technologies for In Situ Communication Applications », IPN Progress Report 42-147, vol. 42, n^o 147,‎ 15 novembre 2001, p. 22 (lire en ligne [archive du 4 mars 2016], consulté le 9 février 2012)
(en) Romero, B. Pablos et Barderas, « Analysis of orbit determination from Earth-based tracking for relay satellites in a perturbed areostationary orbit », Acta Astronautica, vol. 136,‎ 1^er juillet 2017, p. 434–442 (ISSN 0094-5765, DOI 10.1016/j.actaastro.2017.04.002, lire en ligne)
Silva and Romero's paper even includes a graph of acceleration, where a reaction force could be calculated using the mass of desired object: (en) Silva et Pilar Romero, « Optimal longitudes determination for the station keeping of areostationary satellites », Planetary and Space Science, vol. 87,‎ 1^er octobre 2013, p. 16 (ISSN 0032-0633, DOI 10.1016/j.pss.2012.11.013, lire en ligne)

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

Mars Network - Marsats - Page de la NASA consacrée à la future infrastructure de communication pour l'exploration de Mars
Bande passante disponible d'un satellite aréostationnaire

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[1] M. Capderou, Satellites: Orbits and Missions, Springer-Verlag, 2005 (ISBN 2-287-21317-1)

[2] « Calculating the Radius of a Geostationary Orbit », Ask Will Online

[3] Lodders, Katharina; Fegley, Bruce (1998). The Planetary Scientist's Companion. Oxford University Press. p. 190. (ISBN 0-19-511694-1).

[4] (en) « Stationkeeping in Mars orbit », www.planetary.org (consulté le 21 novembre 2017)

[jpl20011115-5] Lay, C. Cheetum, H. Mojaradi et J. Neal, « Developing Low-Power Transceiver Technologies for In Situ Communication Applications », IPN Progress Report 42-147, vol. 42, n^o 147,‎ 15 novembre 2001, p. 22 (lire en ligne [archive du 4 mars 2016], consulté le 9 février 2012)

[6] (en) Romero, B. Pablos et Barderas, « Analysis of orbit determination from Earth-based tracking for relay satellites in a perturbed areostationary orbit », Acta Astronautica, vol. 136,‎ 1^er juillet 2017, p. 434–442 (ISSN 0094-5765, DOI 10.1016/j.actaastro.2017.04.002, lire en ligne)

[7] Silva and Romero's paper even includes a graph of acceleration, where a reaction force could be calculated using the mass of desired object: (en) Silva et Pilar Romero, « Optimal longitudes determination for the station keeping of areostationary satellites », Planetary and Space Science, vol. 87,‎ 1^er octobre 2013, p. 16 (ISSN 0032-0633, DOI 10.1016/j.pss.2012.11.013, lire en ligne)