Orbite lunaire - Lunar orbit

La Lune depuis l'orbite lunaire, avec la planète Terre s'élevant à l' horizon , prise lors de la mission Apollo 8 par l'astronaute William Anders le 24 décembre 1968.

En astronomie , l'orbite lunaire (également connue sous le nom d' orbite sélénocentrique ) est l' orbite d'un objet autour de la Lune .

Tel qu'utilisé dans le programme spatial , cela ne fait pas référence à l' orbite de la Lune autour de la Terre , mais aux orbites de divers engins spatiaux habités ou non habités autour de la Lune. L' altitude à l' apoapsis (point le plus éloigné du centre d'attraction) pour une orbite lunaire est connue sous le nom d' apolune , d' apocynthion ou d' aposelene , tandis que le périapsis (point le plus proche du centre d'attraction) est connu sous le nom de périlune , péricynthion ou périsélène , de noms ou épithètes de la déesse de la lune .

L'insertion d'orbite lunaire ( LOI ) est l'ajustement pour atteindre l'orbite lunaire, comme entrepris par le vaisseau spatial Apollo par exemple.

Les orbites lunaires basses ( LLO ) sont des orbites inférieures à 100 km (62 mi) d'altitude. Ils ont une durée d'environ 2 heures. Ils présentent un intérêt particulier pour l'exploration de la Lune, mais souffrent d' effets de perturbation gravitationnelle qui les rendent les plus instables, et ne laissent que quelques inclinaisons orbitales possibles pour des orbites gelées indéfinies , utiles pour les séjours de longue durée en LLO.

Représentation de delta-v aux orbites lunaires.

Vaisseau spatial robotique

L' Union soviétique a envoyé le premier vaisseau spatial à proximité de la Lune, le véhicule robotique Luna 1 , le 4 janvier 1959. Il est passé à moins de 6 000 kilomètres (3 200 nmi; 3 700 mi) de la surface de la Lune, mais n'a pas atteint l'orbite lunaire. Luna 3 , lancé le 4 octobre 1959, a été le premier vaisseau spatial robotique à effectuer une trajectoire de retour libre circumlunaire , toujours pas une orbite lunaire, mais une trajectoire en forme de 8 qui a basculé autour de la face cachée de la Lune et est revenue à la Terre. Cet engin a fourni les premières images de la face cachée de la surface lunaire.

Le soviétique Luna 10 est devenu le premier vaisseau spatial à orbiter autour de la Lune en avril 1966. Il a étudié le flux de micrométéoroïdes et l'environnement lunaire jusqu'au 30 mai 1966. Une mission de suivi, Luna 11 , a été lancée le 24 août 1966 et a étudié la lune anomalies gravitationnelles, mesures de rayonnement et de vent solaire.

Le premier vaisseau spatial américain à orbiter autour de la Lune était Lunar Orbiter 1 le 14 août 1966. La première orbite était une orbite elliptique , avec une apolune de 1 008 milles marins (1867 km ; 1 160 mi) et un périlune de 102,1 milles marins (189,1 km ; 117,5 milles). Ensuite, l'orbite a été circularisée à environ 170 milles marins (310 km; 200 mi) pour obtenir des images appropriées. Cinq de ces engins spatiaux ont été lancés sur une période de treize mois, qui ont tous réussi à cartographier la Lune, principalement dans le but de trouver des sites d'atterrissage appropriés pour le programme Apollo .

Le plus récent était le Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), qui est devenu une expérience d'impact balistique en 2014.

Vaisseau spatial avec équipage

Le programme Apollo de » Commande / service Module (CSM) est resté en orbite lunaire de stationnement alors que le module lunaire (LM) a atterri. Le CSM/LM combiné entrerait d'abord sur une orbite elliptique, nominalement de 170 milles marins (310 km; 200 mi) par 60 milles marins (110 km; 69 mi), qui a ensuite été changée en une orbite de stationnement circulaire d'environ 60 milles marins ( 110 km ; 69 mi). Les périodes orbitales varient selon la somme de l' apoapsis et du périapsis , et pour le CSM étaient d'environ deux heures. Le LM a commencé sa séquence d'atterrissage avec une insertion d'orbite de descente (DOI) pour abaisser leur périapse à environ 50 000 pieds (15 km; 8,2 nmi), choisi pour éviter de heurter les montagnes lunaires atteignant des hauteurs de 20 000 pieds (6,1 km; 3,3 nmi). Après la deuxième mission d'atterrissage, la procédure a été modifiée sur Apollo 14 pour économiser davantage de carburant LM pour sa descente propulsée, en utilisant le carburant du CSM pour effectuer la combustion DOI, puis en ramenant son périapse sur une orbite circulaire après que le LM eut fait son atterrissage.

Effets de perturbations

Des anomalies gravitationnelles déformant légèrement les orbites de certains orbiteurs lunaires ont conduit à la découverte de concentrations de masse (appelées mascons ) sous la surface lunaire causées par de grands corps d'impact à un moment reculé du passé. Ces anomalies sont d'une magnitude suffisante pour provoquer un changement significatif d'une orbite lunaire au cours de plusieurs jours. Ils peuvent faire pendre un fil à plomb d'environ un tiers de degré à la verticale, pointant vers le maçon, et augmenter la force de gravité d'un demi pour cent. La première mission d'atterrissage habitée d' Apollo 11 a utilisé la première tentative pour corriger l'effet de perturbation (les orbites gelées n'étaient pas connues à ce moment-là). L'orbite de stationnement a été "circularisée" à 66 milles marins (122 km; 76 mi) par 54 milles marins (100 km; 62 mi), qui devait devenir la circulaire nominale de 60 milles marins (110 km; 69 mi) lorsque le LM a fait son retour rendez-vous avec le CSM. Mais l'effet a été surestimé d'un facteur deux ; au rendez-vous, l'orbite a été calculée à 63,2 milles marins (117,0 km; 72,7 mi) par 56,8 milles marins (105,2 km; 65,4 mi).

L'étude de l'effet des mascons sur les engins spatiaux lunaires a conduit à la découverte en 2001 d'" orbites gelées " se produisant à quatre inclinaisons orbitales : 27°, 50°, 76° et 86°, dans lesquelles un engin spatial peut rester en orbite basse indéfiniment . Le sous - satellite d' Apollo 15 PFS-1 et le sous - satellite d' Apollo 16 PFS-2 , tous deux de petits satellites libérés du module de service Apollo , ont contribué à cette découverte. PFS-1 s'est retrouvé sur une orbite de longue durée, à 28° d' inclinaison , et a terminé avec succès sa mission après un an et demi. PFS-2 a été placé dans une inclinaison orbitale particulièrement instable de 11°, et n'a duré que 35 jours en orbite avant de s'écraser sur la surface lunaire.

Voir également

Les références