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Assistance gravitationnelle

L'assistance gravitationnelle, dans le domaine de l'astronautique, est l'utilisation de l'effet du champ gravitationnel d'un corps céleste sur le vecteur vitesse d'un engin spatial, lorsque la trajectoire a été prévue pour en tirer profit. Le terme correspondant en anglais est gravity assistance.

Explication

Dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), l'engin spatial s'approche de la planète et finit par rentrer dans sa zone d'influence (il entre dans sa sphère de Hill). Le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) gravitationnel attire de plus en plus l'engin spatial qui voit sa vitesse (On distingue :) augmenter : il « tombe » vers la planète et donc accélère. Bien entendu, la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) de l'engin a été établie de manière à éviter une collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) avec la planète choisie. Il dépasse donc la planète sain et sauf et sort progressivement du champ gravitationnel de celle-ci, en perdant petit à petit de la vitesse. À la fin du survol (lorsqu'il sort de la sphère de Hill), l'engin spatial a perdu autant de vitesse pendant la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de sortie qu'il n'en a gagné pendant la phase d'entrée. Vous vous demandez sans doute l'intérêt d'une telle manœuvre qui n'a apparemment servi à rien. Pourtant sa vitesse a considérablement changé, en grandeur et en direction.

Du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de la planète, l'engin suit une trajectoire hyperbolique, tracée de son point d'entrée dans la sphère de Hill de la planète jusqu'à sa sortie. À ces points, la vitesse de l'engin est la même, mais son orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) est différente. Du point de vue du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique,...), l'orientation et la magnitude de la vitesse de l'engin ont changé. Ceci permet soit d'envoyer l'engin plus loin du Soleil (il emprunte alors de l'énergie et du moment angulaire (En physique, le moment angulaire ou moment cinétique est la grandeur physique qui joue un rôle analogue à la quantité de...) à la planète), ou au contraire de diminuer son orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) (l'engin donne énergie et moment angulaire à la planète). C'est précisément par ce mécanisme que les planètes peuvent capturer des comètes ou éjecter des astéroïdes du système solaire.

Exemple

Prenons comme exemple Voyager 2, qui a fait le tour des planètes géantes. Le vaisseau spatial a été lancé sur une orbite standard de transfert de Hohmann vers Jupiter. Si Jupiter n'avait pas été là au moment de l'arrivée du vaisseau spatial, celui-ci aurait continué sur son orbite et serait revenu à la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes telluriques,...).

Cependant, l'arrivée du vaisseau spatial a été soigneusement chronométrée de sorte qu'elle passe derrière Jupiter dans son orbite autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) du Soleil. Pendant que le vaisseau spatial arrivait sous l'influence du champ de gravité de Jupiter, il est tombé en direction de Jupiter, augmentant sa vitesse au maximum lors de l'approche la plus étroite vers Jupiter. Puisque toutes les masses dans l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) s'attirent, Jupiter a accéléré le vaisseau spatial sensiblement pendant toute la phase d'approche (et le vaisseau spatial a ralenti Jupiter dans son orbite, de façon infime bien sûr), puisque le vaisseau spatial s'est approché par derrière. Dépassant Jupiter, le vaisseau spatial pendant sa phase d'éloignement a ralenti relativement à Jupiter, jusqu'à quitter la zone de gravité de Jupiter. Sa vitesse relative à Jupiter lors de son départ de cette zone était identique à sa vitesse d'arrivée, par conservation de l'énergie. Mais relativement au Soleil, sa direction a été changée. Elle a laissé les environs joviens portant une augmentation du moment angulaire volé à Jupiter. La pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous les corps matériels au voisinage de la...) de Jupiter a servi à relier le vaisseau spatial à la réserve énorme de moment angulaire de la planète. Cette technique a été répétée à l'approche de Saturne et Uranus.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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