TPE sur l'ISS

Comment remédier à cette perte d’altitude ?

L’orientation et la trajectoire de la station doit être souvent corrigée car elle est modifiée par les frottements de l’air de l’atmosphère, les irrégularités du champ de gravité de la Terre ou les déplacements du personnel à l’intérieur de la station.

L’orientation de la station diffère en fonctions de différents critères : la production d’énergie (les panneaux solaires doivent être orientés vers le Soleil) ou les risques de collision avec des débris. L’inclinaison orbitale de la station spatiale est de 51,61° par rapport à l’équateur terrestre. L’inclinaison orbitale est l’angle entre l’elliptique (l’orbite) et le plan orbital de l’objet autour duquel l’objet gravite : dans ce cas, le plan orbital est l’équateur de la Terre.

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Pour remédier aux problèmes de chute de la station, divers appareils et équipements sont installés sur la station.

Premièrement, les réacteurs. Il y a de nombreux moteurs installés sur la station notamment sur les modules russes Zvezda et Zarya (32 moteurs de 13 kg de poussée chacun). Ces réacteurs disposent d’une importante capacité de propulsion qui permettent de se diriger lorsque la correction de trajectoire est trop importante pour les gyroscopes. Mais ces manœuvres consomment énormément de carburant : environ 7 tonnes de carburant par an. Le carburant sur l’ISS est très précieux car il est très difficile et couteux d’en apporter : il faut qu’un module externe s’arrime à la station pour la ravitailler et les opérations de ravitaillement sont très compliqués et coutent très cher. Les ravitaillements ne se font qu’occasionnellement et sont souvent utilisés pour amener de nouveaux astronautes sur la station.

Les actionneurs gyroscopiques entrent donc en jeu pour économiser du carburant et effectuer des corrections de trajectoire et d’altitude plus faibles. En effet, les actionneurs gyroscopiques présentent un avantage considérable par rapport au systèmes de propulsion standard car ils ne consomment pas de carburant : l’énergie requise pour les faire fonctionner est procurée par des moteurs électriques très puissants dont l’électricité vient des panneaux solaires. Cela offre aussi un avantage quant à l’espace de stockage de la station car ils permettent de limiter voire de parfois annuler le besoin d’emporter du carburant ce qui permet d’augmenter la charge utile de la station.

Il y a 4 actionneurs gyroscopiques qui agissent sur la station. Ils servent souvent à maintenir certains équipements pointés dans une direction précise : par exemple maintenir les panneaux solaires vers le soleil. L’énergie solaire est très importante car elle permet de faire fonctionner les équipements nécessitant de l’électricité comme les actionneurs gyroscopiques mais aussi presque tous les autres appareils présents car la station fonctionne quasi entièrement grâce à l’électricité.

Comment fonctionnent les actionneurs gyroscopiques :

Le but des actionneurs gyroscopiques (ou CMG : Control Moment Gyroscopes) est de maintenir la station à une altitude fixe relative à la surface de la Terre. Les actionneurs gyroscopiques fonctionnent grâce à la loi de conservation du moment angulaire : dans un système isolé, le moment angulaire reste conservé, ce qui veut dire que si une partie du système ou de la structure commence à tourner dans un sens, d’autres parties devront tourner dans le sens inverse afin de conserver le moment angulaire.

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