Orbite

Dans le domaine astronautique, une orbite est la trajectoire que décrit dans l'espace un corps autour d'un autre corps (a priori de plus grande masse) sous l'effet de la gravitation. L'exemple classique est celui du système solaire où la Terre, les autres planètes, les astéroïdes et les comètes sont en orbite autour du Soleil, de même que les luness sont en orbite autour des planètes. De nos jours, beaucoup de satellites artificiels sont en orbite autour de la Terre.

Les trois lois de Kepler permettent de déterminer par le calcul le mouvement orbital.

Éléments orbitaux

Une orbite elliptique peut se définir dans l'espace selon six paramètres permettant de calculer très précisemment la trajectoire complète. Deux de ces paramètres (excentricité et demi-grand axe) définissent la trajectoire dans un plan, trois autres (inclinaison, longitude du noeud ascendant et argument du périhélie) définissent l'orientation du plan dans l'espace et le dernier (instant de passage au périhélie) permet de calculer la position de l'objet. Voici la description plus détaillée de ces paramètres :

• Instant τ de passage au périhélie : le périhélie est le point de la trajectoire le plus proche du Soleil, le point le plus éloigné étant l'aphélie (d'une manière générale, on parle de périastre et d'apoastre ; lorsque l'objet étudié gravite autour de la Terre, on parle de périgée et d'apogée ; et lorsque l'objet gravite autour du Soleil, on parle de périhélie et d'aphélie).
• Excentricité e : l'excentricité d'une courbe (et donc d'une trajectoire) définit d'une certaine manière sa courbure - ce n'est pas tout à fait exact, la formule de l'excentricité est présentée plus loin. Le type de trajectoire dépend de l'excentricité :
  • e=0 : trajectoire circulaire
  • 0<e<1 : trajectoire elliptique
  • e=1 : trajectoire parabolique
  • e>1 : trajectoire hyperbolique
• Inclinaison i : l'inclinaison (entre 0 et 180 degrés) est l'angle que fait le plan contenant la trajectoire de l'objet avec le plan de l'écliptique (plan contenant la trajectoire de la Terre). Pour calculer cet angle, on considère deux droites, une dans chacun des plans, telles qu'elles forment un 3e plan orthogonal aux deux premiers plans considérés. Voir figure 1.

Fig. 1 - Inclinaison i

• Longitude Ω du noeud ascendant : il s'agit de l'angle formé par la ligne des noeuds et la direction du point vernal, la ligne des noeuds étant la droite à laquelle appartiennent les noeuds ascendant (1e point de croisement entre l'objet et le plan de l'écliptique) et descendant (2e point de croisement) et la direction du point vernal étant la droite contenant le Soleil et le point vernal (point fixe correspondant à une position particulière du Soleil, il est utilisé en astronomie comme point de repère). Voir figure 2.

Fig. 2 - Longitude Ω du noeud ascendant

• Argument ω du périhélie : il s'agit de l'angle formé par la ligne des noeuds et la direction du périhélie, c'est-à-dire la droite à laquelle appartiennent le Soleil et le périhélie de la trajectoire de la comète. Voir figure 3.

Fig. 3 - Argument ω du périhélie

• Demi-grand axe a : il s'agit de la moitié de la distance qui sépare le périhélie de l'aphélie. Cette donnée n'a de sens en réalité que dans le cas d'une trajectoire elliptique ou circulaire (elle est infinie dans le cas d'une parabole ou d'une hyperbole)