Orbite héliosynchrone
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Par analogie avec l'orbite géosynchrone, une orbite héliosynchrone est une orbite héliocentrique de rayon ~24,360 Gm (0,1628 ua) telle que la période de révolution de l'objet coïncide avec la période de rotation du Soleil. L'orbite héliostationnaire (L'orbite héliostationnaire est une orbite héliocentrique d'environ 24 360 000 km de rayon (0,162 84 ua, un peu moins de la moitié du rayon orbital de Mercure), avec une excentricité de zéro et une inclinaison (par rapport au plan...) est l'orbite héliosynchrone (Par analogie avec l'orbite géosynchrone, une orbite héliosynchrone est une orbite héliocentrique de rayon ~24,360 Gm (0,1628 ua) telle que la période de révolution de l'objet coïncide avec la période...) d'inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de...) et d'excentricité (Cet article décrit l'excentricité en mathématiques et en psychologie.) orbitale zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans l’écriture...).

Mais l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) le plus répandu de l'expression 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.) héliosynchrone concerne surtout une orbite géocentrique dont on choisit l'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et...) et l'inclinaison de façon à ce que l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) entre le plan d'orbite et la direction du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine...) demeure à peu près constant, en dépit de la dérive annuelle du plan d'orbite (précession): de la sorte, une satellite (Satellite peut faire référence à :) placé sur une telle orbite repasse au-dessus d'un point (Graphie) donné de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) terrestre à la même heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire » employé pour...) solaire locale. Ceci est désirable lorsqu'on prend des photographies en lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil...), car l'éclairement solaire sera peu variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En statistiques, une variable peut...) d'un cliché à l'autre (satellites météos, espions, de télédétection (La télédétection désigne, dans son acception la plus large, la mesure ou l'acquisition d'informations sur un objet ou un phénomène, par l'intermédiaire d'un...), etc.). Il y aura, bien entendu, une oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine.) annuelle de l'heure solaire du passage à cause de l'excentricité orbitale terrestre (voir analemme).

Ces orbites sont possibles pour une gamme d'altitudes (typiquement 600–800 km, pour des périodes de 96–100 min) parce que le bourrelet équatorial 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....) fait précesser l'orbite du satellite à un rythme qui dépend de son inclinaison (environ 98° pour les altitudes susmentionnées), ce qui permet de choisir l'inclinaison de facon à avoir une dérive du plan de l'orbite de 0,986 degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée...) (soit 360° par an). Des options sont possibles 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,...) de ce schéma de base: un satellite pourrait avoir une orbite héliosynchrone fortement excentrique, auquel cas l'" heure solaire fixe de passage " n'est pertinente que pour un point donné de l'orbite (typiquement le périgée). La période orbitale (En astronomie, la période orbitale désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour effectuer une orbite complète. Par exemple, la Terre a une période orbitale de 365,25 jours.) choisie dépend, elle, du taux de revisite désiré; le satellite traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et...) le plan équatorial à la même heure solaire à chaque passage, mais à une longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).) différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité...) lors de chaque passage car la Terre tourne sous lui. Par exemple, une période orbitale de 96 min, qui se divise entièrement dans un jour solaire (15 fois) signifiera que le satellite traversa l'équateur à quinze longitudes différentes lors d'orbites consécutives, pour revenir à la première longitude à chaque quinzième passage, une fois par jour.

L'orbite midi/minuit est un cas particulier de l'orbite héliosynchrone où l'heure solaire fixe de passage est aux environs de midi ou minuit pour les longitudes équatoriales. L'orbite crépusculaire, similairement, est une orbite héliosynchrone dont l'heure solaire fixe de passage coïncide avec le lever ou le coucher du Soleil.

Au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans la Municipalité de Skive.) et à mesure que l'altitude du satellite augmente, l'inclinaison requise augmente aussi, si bien que l'utilité de l'orbite diminue doublement : premièrement parce que les clichés du satellite sont pris de plus en plus loin, et deuxièmement parce que l'inclinaison croissante implique que le satellite ne survolera pas les hautes latitudes. Un satellite héliosynchrone conçu pour survoler la France, par exemple, devrait avoir une inclinaison de 129° ou moins, ce qui implique une altitude de ~4450 km ou moins.

L'orbite héliosynchrone est également possible autour de certaines autres planètes, comme Mars.

Éléments techniques

Pour une orbite directe, la précession (La précession est le nom donné au changement graduel d'orientation de l'axe de rotation d'un objet ou, de façon plus générale, d'un vecteur sous l'action de...) est rétrograde ( On dit d'un objet du système solaire qu'il a un mouvement rétrograde s'il effectue une révolution autour de son corps. Le terme rétrograde est synonyme d'arriéré, dépassé,...) (c'est-à-dire, en sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement, suivi...) opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont dits opposés lorsqu'ils sont insérés au même niveau,...) à celui de la rotation terrestre); aussi les orbites héliosynchrones sont-elles rétrogrades, assurant une précession directe. Une bonne approximation (Une approximation est une représentation grossière c'est-à-dire manquant de précision et d'exactitude, de quelque chose, mais encore assez significative pour être utile....) du taux de précession est donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.) par :

\omega_p = -\frac{3 a^2}{2 r^2} J_2 \omega \cos i

ωp est le taux de précession (rad/s), a est le rayon équatorial terrestre (6,378 137 Mm), r est le rayon orbital du satellite, ω sa fréquence angulaire (En physique, et plus spécifiquement en mécanique, la vitesse angulaire ω, aussi appelée fréquence angulaire, est une mesure de la vitesse de rotation.) ( radians divisé par sa période), i son inclinaison et J2 est le second facteur de forme dynamique terrestre (1,08×10-3). Cette dernière quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre...) est liée à l'aplatissement (L'aplatissement d'une planète est une mesure de son « ellipticité »; une sphère a un aplatissement de 0, alors qu'un disque infiniment mince a...) comme suit :

J_2 = \frac{2 \epsilon_E}{3} - \frac{a^3 \omega_E^2}{3 G M_E}

εE est l'aplatissement terrestre, ωE le taux de rotation terrestre (7,292 115×10-5 rad/s), et GME est le produit de la constante gravitationnelle universelle et de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) terrestre (3,986 004 418×1014 m³/s²).

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