Aerobraking/fr
L'aérofreinage est une technique pour diminuer la vitesse d'un vaisseau par rapport à un corps céleste en utilisant de manière contrôlée les frottements de l'atmosphère. Une aérocapture est une forme particulière d'aérofreinage qui est utiliser pour freiner d'une vitesse de libération à une vitesse orbitale, au lieu de simplement ajuster une orbite déjà stable. L'aérofreinage est une manœuvre difficile et dangereuse qui implique de volontairement placer un vaisseau très proche de la surface d'un corps à l'échelle astronomique
Lorsqu'un vaisseau entre dans la sphère d'influence d'un corps, sa vitesse relative sera trop élevée pour être capturé par ce corps et, sans intervention, il quittera simplement la sphère d'influence de l'autre côté et revenir en orbite autour du corps qu'il orbitait précédemment. Pour réduire sa vitesse et être capturé en orbite, un vaisseau peut soit utiliser ses propulseurs en rétrograde, réaliser une assistance gravitationnelle autour d'une lune le cas échéant, ou réaliser une aérocapture.
Contents
Design
Les principaux défis de la création d'un vaisseau destiné à de l'aérofreinage sont la gestion de la chaleur, le maintien de la stabilité dans l'atmosphère, et la conservation d'un rapport masse/frottements faible.
Gestion de la chaleur
Un vaisseau destiné à l'aérofreinage doit généralement emporter un bouclier thermique pour se protéger de la chaleur de la rentrée, surtout lorsqu'il se déplace à des vitesses importantes et plonge profondément dans l'atmosphère pour bénéficier de frottements importants. Un bouclier thermique seul possède bien plus d'ablateur que nécessaire pour des utilisations classiques, et cet ablateur parvient généralement à dissiper la chaleur seul, rendant les autres systèmes de gestion de température non nécessaires. Une coiffe pour protéger les composants derrière le bouclier thermique est fortement recommandée si des manœuvres sont prévues durant l'aérofreinage, surtout pour les longs vaisseaux. Sinon, tant que tous les composants sont protégés derrière le bouclier thermique et que le vaisseau maintient l'orientation prograde pendant l'aérofreinage, la coiffe n'est pas nécessaire.
Stabilité
Comme pour les autres véhicules aériens, il y a pour les véhicules réalisant un aérofreinage le risque de devenir instable et de se retourner en vol. Pendant une manœuvre d'aérofreinage, ceci peut exposer le côté non protégé par un bouclier thermique à des températures de rentrée importantes, et entrainer rapidement un échec catastrophique. Pour maximiser la stabilité, il faut conserver le centre de masse aussi bas que possible, en utilisant un design plus court par exemple. Un système de contrôle par réaction et/ou des roues de réaction peuvent également être nécessaires pour maintenir la stabilité.
Rapport masse/frottements
Ceci détermine à quelle vitesse un vaisseau va ralentir pendant un aérofreinage. À cause des changements dans l'aérodynamique depuis la 1.0, les aérofreinages sont plus compliqués à réaliser, car les vaisseaux ne ralentissent plus aussi facilement. Pour ralentir efficacement, les vaisseaux doivent maintenant être légers tout en conservant une grande surface frontale pour les frottements. Dans certains cas, il peut valoir le coup d'utiliser un bouclier thermique plus large que le vaisseau pour diminuer le rapport masse/frottements et ainsi décélérer plus rapidement.
Il faut noter que réaliser un aérofreinage avec un vaisseau à faible rapport masse/frottements cause le risque que le vaisseau perde trop de vitesse pour retourner en orbite. Dans ce cas, le vaisseau descendra vers la surface de l'astre. Pour éviter cela, n'oubliez pas l'avantage d'un rapport masse/frottements faible: le vaisseau peut freiner efficacement tout en restant dans les couches hautes de l'atmosphère, diminuant le risque d'une descente non planifiée.
Réalisation
Pour réaliser une manœuvre d'aérofreinage, la trajectoire d'un vaisseau est modifiée de manière à traverser l'atmosphère d'un corps, sans impacter la surface. Lorsque ceci est fait correctement, les frottements atmosphériques vont ralentir le vaisseau juste assez pour changer sa trajectoire hyperbolique et orbite excentrique. Une fois que l'apoapside est descendue à l'altitude souhaitée, il faudra rehausser le périapside hors de l'atmosphère pour éviter de perdre de l'altitude sur les orbites suivantes.
Dans une partie avec la sauvegarde rapide activée, le moment avant l'entrée dans l'atmosphère est propice pour sauvegarder, sachant qu'on ne peut que difficilement prévoir à quelle altitude le périapside doit être pour atteindre le résultat souhaité. Visez trop bas, et le vaisseau sera trop ralenti pour retourner en orbite. Trop haut, et le vaisseau risque de ne pas freiner suffisamment pour être capturé par la planète. Dans l'idéal, le vaisseau est ralenti juste assez pour rester dans la sphère d'influence de la planète, avec l'apoapside au-dessus de l'apoapside finale désirée. Une fois qu'une orbite stable est atteinte, il est trivial de diminuer cette apoapside jusqu'à celle souhaitée en passant à plusieurs reprises dans l'atmosphère.
Notez que le jeu de base ne permet pas de prédire les trajectoires en prenant en compte les frottements avant que les frottements se produisent. À cause de cela, il est très difficile de prévoir des nœuds de manœuvre pour l'aérofreinage sans utiliser de mods.
Pour l'altitude idéale pour une manœuvre d'aérofreinage, consultez l'article sur ce corps. Les lunes et planètes suivantes ont une atmosphère permettant l'aérofreinage:
Monde réel
Dans les opérations spatiales du monde réel, une aérocapture est une manœuvre visant à entrer en orbite autour d'un certain corps, alors que l'aérofreinage consiste à réduire l'apoapside d'une orbite déjà stable. Ces deux termes sont toutefois généralement interchangeables dans Kerbal Space Program. De plus, les opérations d'aérofreinage réelles sont très conservatives et un vaisseau réalisera de nombreux passages à une altitude où l'atmosphère est très fine, perdant un peu de vitesse à chaque fois, tout en évitant les effets des turbulences et de l'échauffement par friction.
Toujours dans le monde réel, Mars Climate Orbiter a mal calculé sa trajectoire d'aérofreinage et s'est écrasé sur Mars en 1999. Le déploiement d'un parachute de freinage de Genesis a échoué lors de la rentrée, et la sonde s'est écrasée en Amérique du Nord en 2004.
Lithofreinage
Le lithofreinage est un terme à demi sérieux qui désigne le freinage d'un vaisseau par contact avec le sol. Le lithofreinage à une vitesse trop importante causera un échec catastrophique de la mission, mais cela peut être utilisé comme une technique d'atterrissage à faible delta-v. Un véhicule lithofreinant peut rouler ou glisser de manière non destructive sur des distances considérables pour dissiper l'énergie cinétique excessive, ou une partie du vaisseau peut être sacrifiée pour absorber l'énergie de l'atterrissage par la destruction des composants.
Le seul endroit où considérer le lithofreinage de manière sérieuse est dans les plats de Minmus. Ils sont parfaitement plats, permettant à un vaisseau équipé de trains d'atterrissage de rouler et d'utiliser ses freins. Les trains d'atterrissage d'avion sont requis, sinon les roues risquent de casser à cause de forces trop importantes. Pour réaliser cette manœuvre le joueur doit se placer en orbite basse autour de Minmus, puis réduire le périapside juste en-dessous de la surface au centre de l'un de ces plats. Des démonstrateurs de lithofreinage ont été réalisés avec succès, sans utilisation de rétro-fusées ou de parachutes, sur la Mune et Kerbin.
Voir aussi
- Calculateur d'Aérofreinage dans KSP by Alterbaron
- Aérofreinage sur Wikipédia.
- Aérocapture sur Wikipédia.
Notes
Cette page est une traduction, partielle ou complète, de l'article en anglais "Aerobraking".
