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créé oct 2004 - à jour 21/05/05-02/11/06-23/01/07-02/11/18

Les Rendez Vous Spatiaux vus par PYL (programme de simulation de conduite de Vaisseau Spatial en C avec affichage openGL, tourne sous MacOSX, Linux, PC win et sur HP50g/HP49+).

L'arrimage de deux vaisseaux spatiaux est un probème délicat qui est rarement évoqué. Il y a peu d'images ou de films de ces rencontres, et il ne faut pas compter sur les films de science fiction pour visualiser les trajectoires complexes des vaisseaux (récemment "Gravity" fait partie de ces mauvais exemples, en revanche "First Man" insiste bien sur la notion de Rendez Vous).

Les missions "Gemini" ont permis de faire les premiers rendez vous spatiaux (1965) en vue des missions lunaires (1969). D'ailleurs, lors d'une mission vers la Lune, le retournement de la capsule et son arrimage au LEM constituent un premier exercice de "rendez vous spatial" qui permet de démarrer la mission sur une difficulté majeure et de l'annuler si tout ne se passe pas bien.

La rencontre Apollo- Soyouz du 15/07/1975 est un événement de la détente Est/Ouest.

On propose ici un jeu (éloigné certainement de la réalité de la conduite d'un vaisseau spatial mais fidèle à la modélisation physique simple) de Rendez Vous entre deux vaisseaux.
De quoi s'agit il?

On veut faire un rendez vous spatial (et c'est spécial!) entre un satellite cible (ici le Soyouz) et un autre, le chasseur (ici Apollo). La représentation est dans le repère de la cible, on commande le déplacement du chasseur.
La difficulté du pilotage vient du fait que, d'une part on est soumis à la force de Coriolis (on est dans un repère en rotation autour de la terre représentée par une boule bleue) et d'autre part on est soumis à la gravitation de la terre et à la force centrifuge. L'effet de Coriolis est de nous faire "tourner" quand on a une vitesse relative. L'effet de la gravitation est ici représenté par un terme de "marée": si on est sur une orbite plus grande, on va tourner autour de la terre moins vite et donc de manière relative, s'éloigner de la cible; de même, si l'on est sur une orbite plus basse, on va plus vite et encore s'éloigner de la cible (à lire en français, sur webarchive). On constatera que si on fournit une poussée pour avancer, l'effet initial est bien d'avancer mais, rapidement, on recule!!! En effet, si on fournit une poussée, on augmente le grand axe de la trajectoire, donc, on augmente le temps de révolution, donc on va en arrière...
But du jeu

S'approcher du Soyouz en pilotant une capsule Apollo, se positionner exactement dans l'axe du Soyouz avec une vitesse la plus réduite possible. Attention, le nombre d'impulsions est limité.

Il s'agit de réussir son Rendez Vous Spatial... et c'est spécial!!!


Comment jouer?


La barre rouge de gauche représente la réserve d'ergols, plus on envoie d'impulsions, plus elle descend. La barre bleue représente la vitesse (en module), l'arrimage à la station est correct si cette barre est inférieure à la petite barre bleue et si on est en contact, dans l'axe, avec la station.


téléchargement:

disque zip pour MacOSX
disque zip pour LINUX (manque librairie Mesa / OpenGL, il faut l'installer pour que cela marche, il faut installer Mesa et Mesa Demo)
disque zip pour LINUX/OSX (Nouveau en 2018), faire Make pour créer "rdvs" ou s'inspirer de la ligne de commande de "Fait.txt" pour créer "rdv.out", les modèsont dans "data". "apolloRDV.obj" "tiger.obj" et "sherman.obj" "apolloRDV.obj" sont de PYL, "gimini" et "soyouz" sont de Sophie Michaut. "f16.obj" je ne sais plus.
disque zip pour PC Windows (la librairie "glut-3.7.6" pour PC Windows est incluse);
disque zip pour HP 50g (Nouveau en 2006, en hommage aux HP41CX dans la Navette Spatiale et à la HP 65 lors du RendezVous Apollo-Soyuz), programme en C compilé sur hpgcc (utiliser PrRUN)
RDV FLASH 8 (Nouveau en 2006) et version béta en flash...

Détails techniques

En fait, quand on appuye sur 'k', on relit le fichier "data/Fo.IN" dans lequel sont les conditions initiales et les paramètres de la simulation des équations différentielles indiquées plus bas.
par exemple
dt=.005
nx=500
trois=3
Omega=.666666666666666
X0=-.01
Y0=-12
Z0=0.00
Xp0=0.00
Yp0=0.00
Zp0=0.0000
p=2
 On peut donc les modifier à sa guise avec un éditeur de texte.
dt: pas de temps
nx: longueur de la trace blanche
trois: le 3 des équations, si on veut on peut changer cette valeur!!!
Omega: la pulsation, un tour est fait en 2 π/Omega
X0, Y0, Z0: position initiale
Xp0, Yp0, Zp0: vitesse initiale
on peut changer 'p' l'impulsion donnée lorsque l'on utilise les flèches.

Les modèles de vaisseau ( modèles de Gemini et de Soyouz sont de Sophie Michaut du Palais de la découverte) peuvent être changés, il faut les mettre dans "data", et changer leur nom en "soyouz*" et "gemini*"... faire des rendez vous Gemini/ Gemini etc.
ici des explications sur les équations
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RendezVousSpatial
Resolution des equations de Hill CLOHESSY-WILTSHIRE
 2                             2                  2
d x           dy          2   d y            dx  d z          2
--- = 2 Omega -- + 3 Omega x; --- = -2 Omega --; --- = - Omega z
  2           dt                2            dt    2
dt                            dt                 dt
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à t=0, x,y,z et vx,vy,vz sont lus dans le fichier de données
On remarque que les équations sont écrites de manière adimensionnée.
La solution générale est tout simplement:
x(t) = ( 2 v0/w + 4 x0) - (2 v0/w + 3 x0) cos(wt) + u0/w sin(wt)
y(t) = (-2 u0/w +   y0) - (3 v0 + 6 w x0) t + 2 u0/w cos(wt) + (4 v0/w + 6 x0) sin(wt)

Quelques exemples, de gauche à droite (vus de différentes hauteurs)
x0=y0=0, u0=-1, v0=0 (on va sur la gauche, Coriolis fait tourner à droite, l'orbite est un cercle),
puis x0=y0=0, u0=0, v0=1 (on va vers l'avant, puis on recule!)
puis x0=y0=0, u0=0 v0=-1 (on recule puis on va vers l'avant), c'est la bonne stratégie de "phasing", l'approche finale étant appeleé le "homing". Une fois arrimés, c'est le "docking". L'arrimage s'écrit "CTbIKOBKA" en russe ("we are docked: Stykovka vypolnina"?).

une copie de la défunte mais excellente Revue Espace information no 48 de juin 1990, un article complet de Claude Nicollier sur les rendez vous spatiaux

Liens sur les rendez vous: la hp65 dans l'espace (http://www.hpmuseum.org/adverts/sa65spc.htm) .
Sur le site de la NASA, le film

http://www.humanite.presse.fr/journal/1995-06-30/1995-06-30-728753
Il y a vingt ans, Apollo Soyouz
17 juillet 1975. We are docked ! (Nous sommes arrimés). C'est Vance Brand, dans Apollo, qui a poussé l'exclamation. Leonov, qui l'a entendu dans ses écouteurs, lui a répondu en anglais : "Good show Tom. Well done ! "" (Beau spectacle Tom. Bien exécuté). Il annonait aussitôt au centre de contrôle Kalinine : "Stykovka vypolnina" (L'arrimage est fait). "Aussi bien à Kalinine qu'à Houston, les techniciens se sont levés pour manifester leur enthousiasme. Ce récit fut publié dans l'Humanité sous la plume de René Pichelin. Apollo et Soyouz s'étaient accouplés dans l'espace et le cosmonaute Leonov serra la main de l'astronaute Strafford.