III. Satellite géostationnaire
Les satellites géostationnaires sont des satellites fixes
(stationnaire) par rapport à la Terre (géo).
Pour que ce soit le cas, il faut que :
-Ils décrivent un mouvement circulaire uniforme dans un
plan perpendiculaire à l'axe des p les terrestres (SN), ils
évoluent donc dans un plan contenant l'Equateur.
-Ils ont la m me sens de rotation que la Terre autour de l'axe de
ses p les (SN). -Leur période de révolution T égale
à la période de rotation de la Terre sur elle m me (24heurs
environ).
Comme un satellite géostationnaire est un satellite qui
para t fixe pour un observateur terrestre, et de la m me vitesse de rotation
que celle de la Terre. Le principe fondamental de la dynamique donne :
= MS
qui se traduit par = V02
(la force de gravitation équilibre la force centrale)
V0 = = VL
Elle donne alors :
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ce qui correspond bien à V0 VL
Dans la pratique, la vitesse de libération est de l'ordre
de 11 km/s.
On pose r = RT + h avec RT et h sont respectivement le rayon de
la Terre et l'altitude à laquelle doit se trouver le satellite
géostationnaire.
- Calculons l'altitude h :
On sait que la période de révolution du satellite
est égale à la période de rotation de la Terre sur elle-m
me qui est T = 24 heurs
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et d'après la troisième loi de Kepler on a : donc
r3 = (RT + h)3 = T2
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=
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d'o RT + h =
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h = - RT
Finalement
tels que : RT = 5,98 .1024 kg , T = 86164 s et G =
6,67 . 10-11 N m2 kg-2
Donc les satellites géostationnaires se trouvent à
une altitude d'environ (par une application numérique) h = 36000 km au
dessus de surface terrestre.
Par conséquent la vitesse et la période de
révolution des satellites sont indépendants de la masse des
satellites mais dépendent de la masse de la Terre MT et
de l'altitude h à laquelle ils se trouvent.
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IV. Domaines d'utiisation des satellites
1. Le domaine météorologique
On peut observer par les satellites artificiels les mouvements
des nuages, les vents... Leurs données permettent de traiter la
structure de l'atmosphère (stabilité, température, vents
et humidité) ce qui supplémente les données de stations
terrestres et aérologiques pour alimenter les modèles de
prévision numérique du temps.
Les autres informations qu'on peut mentionner :
-Mesure de la température de surface de la mer, de la
couverture de glace en hiver et des déplacements des icebergs pour les
marins et les pêcheurs -Études climatologiques de la progression
des glaciers, des déserts pour l'hydrologie
-Étude de la pollution atmosphérique et des
traînées de mazout en mer
2. Les domaines des télécommunications
- Téléphonie
Les téléphones mobiles satellitaires (depuis des
bateaux, avions, etc.) eux se connectent directement au satellite. Ils doivent
donc être en mesure d'émettre un signal et de le pointer vers le
satellite même en cas de mouvements (vagues sur un bateau,
déplacement et turbulences en avion) ou de lieux isolés
(déserts...) .
- Télévision
L'antenne parabolique reçoit des signaux transmis par un
satellite placégénéralement sur orbite
géostationnaire (satellite géostationnaire), les signaux
captés par l'antenne parabolique sont ensuite
envoyés vers le décodeur numérique afin d'être
traités et décodés.
- GPS (Global Positioning System)
Le système Américain GPS comprend au moins 24
satellites artificiels orbitant à 36000 km d'altitude (ceinture de
Clarke, Mathématicien Anglais, 1945). Ces satellites émettent en
permanence un signal d'heure précis (grâce à leur horloge
atomique), ainsi que leurs coordonnées exactes.
Ainsi un récepteur GPS qui capte les signaux d'au moins
quatre satellites peut, en mesurant les écarts relatifs des horloges,
connaître son éloignement par rapport aux quatre satellites et,
par triangulation, situer précisément en trois dimensions
n'importe quel point placé en dessous des satellites GPS (avec une
précision de 15 à 100 mètres pour le système
standard). Le GPS est ainsi utilisé pour localiser des véhicules
roulants, des navires, des avions, des missiles et même des satellites
évoluant en orbite basse.
Le GPS étant un système développé
pour les militaires Américains, certaines informations peuvent
être cryptées et priver les personnes qui ne disposent pas des
codes de la précision maximale.
Pendant de nombreuses années, les civils n'avaient
accès qu'à une précision faible (environ 100m). Le 1er mai
2000, le président Bill Clinton a annoncé qu'il mettait fin
à cette dégradation volontaire du service. Depuis, il est courant
d'avoir une position précise à 20 mètres ou mieux.
En 1957, les russes ont envoyé le premier satellite «
Spoutnik ». Signalons qu'actuellement, les européens sont en train
de concevoir un système << Galiléo » à 32
satellites.
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