Assistance gravitationnelle : qu’est-ce que c’est ?

L’assistance gravitationnelle est une technique utilisant l’attraction des planètes pour donner un supplément de vitesse à une sonde interplanétaire. On parle aussi d’effet de fronde gravitationnelle. Cette technique est maintenant employée pour la plupart des sondes interplanétaires, dans le but d’économiser du carburant. Voici pourquoi.
La gravitation impose de nombreuses contraintes rendant difficile un voyage en ligne droite d’une planète à un autre, à moins de disposer d’un moteur-fusée exceptionnel. En effet, pour atteindre une vitesse donnée, par exemple celle de libération d’une planète, il faut dépenser du carburant… pour propulser le carburant. Pour une charge utile donnée, il faut pouvoir éjecter des gaz aux vitesses les plus élevées possible si l’on dispose de peu de carburant. Pour le moment, on en est encore réduit à faire voyager des masses peu importantes selon des trajectoires bien déterminées lorsqu’on veut visiter une planète du Système solaire.

L’assistance gravitationnelle et l’exploration du Système solaire

L’idée d’utiliser l’influence gravitationnelle d’une planète pour changer la vitesse d’un vaisseau spatial remonte aux années 1920 avec les travaux du mathématicien ukrainien Yuri Kondratyuk. On lui doit aussi le rendez-vous en orbite lunaire (LOR, lunar orbit rendezvous) qui est le nom du scénario de mission qui a été suivi par le programme spatial Apollo pour envoyer des hommes sur la Lune. Mais c’est le mathématicien états-unien Michael Minovitch qui saisira vraiment toute la portée de l’idée de l’assistance gravitationnelle d’une planète en 1961, à savoir la possibilité de réduire la consommation de carburant nécessaire à des voyages interplanétaires rapides.
La Nasa va mettre en pratique pour la première fois ce concept avec la sonde Mariner 10, qui utilisera Vénus le 5 février 1974 pour atteindre Mercure le 16 mars 1974. Il s’agissait du premier vol interplanétaire au moyen de l’assistance gravitationnelle, mais la technique avait tout de même déjà été utilisée lors du vol de la sonde russe Luna 3 en 1959. Mercure ne sera à nouveau visitée que 33 ans plus tard, par la sonde Messenger le 14 janvier 2008.
Les sondes Mariner 11 et 12 ne virent pas le jour à cause de compression de budget. Plutôt que de continuer à explorer le Système solaire interne, la Nasa utilisa les travaux déjà engagés pour un projet bien plus ambitieux. C’est ainsi que naquirent les sondes Voyager 1 et Voyager 2, ainsi que le projet d’un « Grand Tour » du Système solaire en direction des planètes externes. C’est l’ingénieur Gary Flandro qui s’est rendu compte en 1964 que les travaux de Minovitch, son collègue de la Nasa, permettaient d’envisager ce Grand Tour 

Depuis, l’assistance gravitationnelle d’une planète a été mise à profit par d’autres missions, comme celle de la sonde Cassini-Huygens qui l’a utilisée à plusieurs reprises pour parvenir à Saturne. Elle a modifié sa vitesse d’abord en passant à deux reprises près de Vénus, puis de la Terre et enfin de Jupiter. On peut citer aussi les exemples des sondes Rosetta et New Horizon.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/astronautique-assistance-gravitationnelle-869/

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