Calculateur d'orbite : vitesse et durée d'un tour de la Terre à toute altitude

Comment fonctionne le calculateur d'orbite

Une orbite est une sorte de chute sans fin. Un satellite est sans cesse attiré vers la Terre, mais il se déplace aussi latéralement si vite que le sol s'incurve sous lui aussi rapidement qu'il descend. Résultat : une trajectoire qui continue de tourner au lieu de retomber.

Le calculateur ajoute l'altitude choisie au rayon moyen de la Terre, 6 371 km, pour obtenir la distance jusqu'au centre de la Terre. Il calcule ensuite l'unique vitesse à laquelle l'attraction de la gravité, à cette distance, courbe la trajectoire en un cercle parfait. Divisez la longueur de ce cercle par cette vitesse et vous obtenez la durée d'une orbite. Divisez une journée par cette durée et vous obtenez le nombre d'orbites par jour.

Pourquoi les orbites plus hautes sont plus lentes

La gravité diminue avec la distance. Deux fois plus loin du centre de la Terre, l'attraction est quatre fois plus faible, si bien qu'un satellite a besoin de moins de vitesse pour rester sur une trajectoire circulaire. C'est pourquoi la Station spatiale internationale, à environ 400 km d'altitude, file à environ 7,7 km/s, alors qu'un satellite géostationnaire se déplace à moins de la moitié de cette allure.

Les orbites plus hautes sont aussi des trajets plus longs. Une vitesse plus faible sur un cercle plus grand, l'effet se cumule vite : la station boucle un tour en 92 minutes environ, les satellites de navigation, à environ 20 000 km d'altitude, mettent environ une demi-journée, et un satellite géostationnaire met 23 heures et 56 minutes. Faites glisser le curseur du réglage le plus bas au plus haut et regardez la durée de l'orbite s'allonger.

À quoi sert chaque orbite prédéfinie

Les quatre préréglages montrent quelques-uns des quartiers les plus fréquentés autour de la Terre, chacun choisi parce que son altitude convient à une tâche particulière.

• Station spatiale internationale, environ 400 km : un laboratoire en orbite terrestre basse, habité en permanence depuis novembre 2000, qui fait environ 16 fois le tour de la Terre par jour.
• Observation de la Terre, environ 700 km : des satellites qui photographient et mesurent la planète, au service de l'agriculture, des forêts, de l'eau, de la météo, de la cartographie et de la réponse aux catastrophes.
• Navigation par satellite, environ 20 200 km : en orbite terrestre moyenne, chaque satellite fait le tour de la Terre environ deux fois par jour et émet des signaux horaires précis que les téléphones, les navires et les tracteurs utilisent pour déterminer leur position.
• Géostationnaire, 35 786 km : au-dessus de l'équateur, une orbite dure aussi longtemps qu'une rotation de la Terre sur elle-même, si bien que le satellite semble immobile dans le ciel. Les satellites météorologiques et les antennes de télévision par satellite reposent sur ce principe.

Ce que le calculateur laisse de côté

Le calculateur simplifie volontairement les choses : mieux vaut donc le considérer comme un très bon premier repère plutôt que comme un outil de planification pour de vrais satellites. Trois éléments en particulier rendent les orbites réelles plus complexes qu'un cercle parfait.

• La traînée atmosphérique : en orbite très basse, une infime trace d'atmosphère freine lentement le satellite, qui perd de l'altitude s'il n'est pas remonté. C'est pour cette raison que la Station spatiale internationale a besoin de rehaussements réguliers.
• Les orbites elliptiques : de nombreuses orbites sont des ovales étirés, et un satellite se déplace plus vite à son point le plus proche de la Terre et plus lentement à son point le plus éloigné.
• La forme de la Terre : la planète est légèrement renflée à l'équateur, et cette attraction inégale, ajoutée à celle de la Lune et du Soleil, modifie progressivement les orbites au fil du temps.

Les orbites, une infrastructure

Vus depuis le sol, les satellites se comportent moins comme des gadgets que comme des routes, des lignes électriques ou des canalisations d'eau. On les construit une fois, on s'en sert chaque jour et on ne les remarque guère que lorsqu'ils font défaut. Le guide des satellites et des orbites montre à quel point la vie quotidienne, des prévisions météo aux cartes, en dépend.

C'est aussi pour cela que l'espace intéresse les investisseurs de long terme. Concevoir, construire et lancer des satellites prend des années, comporte une incertitude technique et exige des licences ainsi qu'une planification soigneuse pour partager les orbites en toute sécurité. Le guide l'avenir de l'investissement dans l'espace, rédigé dans un langage clair et simple, examine comment les investisseurs envisagent ces horizons de long terme, et l'Explorateur de l'économie spatiale situe les satellites parmi tout le reste.

Garder en ordre des orbites très fréquentées fait aussi partie du tableau. Les logiciels qui anticipent les rapprochements entre satellites et planifient de petites manœuvres d'évitement sont l'un des domaines où l'IA rencontre l'économie spatiale.

Le regard de Nicole Junkermann

Nicole Junkermann soutient depuis longtemps que le capital patient compte pour la deep tech (technologies de rupture), et les orbites en sont une bonne illustration. Une constellation de satellites peut mettre de nombreuses années à se constituer, mais une fois opérationnelle, elle peut soutenir discrètement les agriculteurs, les prévisionnistes et les équipes d'urgence pendant longtemps.

Selon elle, les systèmes qui méritent le plus d'être construits sont ceux sur lesquels on peut compter sans même y penser. Comme elle l'écrit sur son site : « I invest in infrastructure that builds trust » (« J'investis dans des infrastructures qui bâtissent la confiance »). Elle a tendance à poser la même question à propos des satellites que de l'IA : qui, au sol, en bénéficie, et ces personnes peuvent-elles se fier à ce que le système leur indique ?

Pour continuer l'exploration, essayez le calculateur du délai de transmission pour voir combien de temps les messages mettent à traverser l'espace, ou calculez votre poids et votre âge sur les autres planètes.