Les cinq premiers termes de F sont les arguments de Delaunay "l, l>, F, D, Ω%, ils caractérisent les positions de la lune et du soleil sur la sphère céleste. Les termes F jusqu’à FCRreprésentent les longitudes moyennes des planètes de Mercure jusqu’à Neptune1, le dernier terme FCreprésente le cumul de précession.
Les coefficients polynomiaux x, y, s ainsi que ceux des arguments sont donnés par le tableau A.1 de l’annexe A. Les coefficients a, b, c, d, e, fet N sont donnés par les tableaux A.2-4, alors que les coordonnées du pôle xZ et yZ sont données par la figure A.1. Notons que ces paramètres sont disponibles sur le site de l’IERS.
II-3 Attitude du satellite
Le contrôle d'attitude c'est-à-dire l’orientation angulaire du satellite est important pour que le système de réception (parabole) reste pointé vers la zone au sol dont on veut obtenir le signal. Or le satellite a tendance à se dépointer sous l'action des forces de perturbations telles que la pression de radiation solaire et le frottement atmosphérique, etc. Il faut donc contrôler activement l'orientation angulaire mais aussi assurer une stabilité de cette orientation. Le contrôle est assuré en permanence par une boucle d'asservissement : des capteurs mesurent l'orientation du satellite, le calculateur de bord traite ces mesures et établit les commandes qui, exécutées par les actuateurs, doivent maintenir un pointage parfait.
Plusieurs modes de stabilisation sont pratiqués, on peut citer :
• Mode spin : la forme du satellite est généralement cylindrique, la stabilité du satellite est effectuée grâce à la rotation du satellite par rapport à son axe de révolution. Les panneaux solaires sont en mouvement de rotation avec le satellite.
• Mode stabilisé trois axes : le satellite est stabilisé suivant les axes de lacet, de roulis et de tangage, ce qui veut dire qu'il est asservi sur une orientation donnée pour chacune des trois directions de l'espace. Ce mode est pratiqué en général dans le cas des satellites de forme prismatique. Les panneaux solaires dans ce cas, sont soit articulés, soit fixés sur le satellite.
II-3 Attitude du satellite
A fin de pouvoir positionner le satellite dans son orbite, il est nécessaire de définir les repères suivants :
II-3-1 Repère orbital local RTN
Comme illustré sur la figure 2.6, le système de coordonnées utilisé pour décrire les forces de perturbations est le système de coordonnées radiale, tangentielle et normale. Les forces de perturbations projetées suivant ces axes sont utilisées dans les équations de mouvement de Gauss.
Ce système d’axes est défini par :
• Origine P : centre de masses du satellite.
• Axe R : de vecteur de base t1, il est suivant la direction géocentrique, dans le sens opposé du nadir.
• Axe N : de vecteur de base t3, il est normale au plan orbital du satellite dans la direction du moment cinétique.
• Axe T : de vecteur de base t2, appelé orthoradial, il complète le repère direct. Il est orthogonale à R et suivant la direction du mouvement du satellite mais il ne coïncide pas exactement avec le vecteur vitesse à cause de l'excentricité de l'orbite.
II-3 Attitude du satellite
II-3-2 Repère fixé au satellite RFS
Pour assurer un bon fonctionnement des panneaux solaires ainsi que les différents instruments utilisés, il est nécessaire de définir un repère lié au satellite (voir figure 2.7). A partir de ce repère, on peut effectuer par exemple des manœuvres pour orienter le satellite afin d’assurer la transmission avec la terre. Il permet aussi au panneau solaire de pointer le soleil durant le mouvement orbital quand celui ci est orientable.
Ce système d’axes est défini par :
• Origine P : centre de masse du satellite.
• Axe ZB : pointe le nadir dans la direction du centre de la terre. Il définit l’axe de lacet.
• Axe YB : parallèle au plan du panneau solaire, Il définit l’axe de roulis. • Axe XB : complète le repère direct. Il définit l’axe de tangage.
II-3-3 Modes de navigation
Pour assurer l'alimentation du satellite et la charge des batteries utilisées pour la phase d’éclipse, il est nécessaire d’orienter les panneaux solaires vers le soleil. Plusieurs modes de navigation sont possibles et qui sont fonctions de la position du soleil ainsi que du plan orbital et de la mission à réaliser (satellite orienté vers la terre ou vers l’espace).
II-3 Attitude du satellite
• Mode airplane: ou mode vol d’avion, qui consiste à aligner au mieux le repère RFS sur le repère orbital local RTN, voir la figure 2.8. L’axe YB du panneau solaire est normale au plan orbital. Ce mode de navigation est prévu pour les satellites de télécommunications, orientés vers la terre.
• Mode sailboat : ou mode bateau à voile, qui consiste à orienter le repère RFS de sorte que le plan des panneaux solaires se trouve dans le plan du mouvement orbital, voir la figure 2.9. L’axe YB du panneau solaire est porté par le plan orbital. Ce mode de navigation est prévu pour les satellites de télécommunications, orientés vers la terre.
Figure 2.8 : Mode de navigation airplane.
II-3 Attitude du satellite
• Mode optimal : les rayons lumineux sont toujours normales à la surface du panneau solaire en vue d’emmagasiner le maximum d’énergie électrique. Ce mode de navigation est pratiqué dans les missions orientées vers l’espace, pour le suivi des étoiles par exemple, c’est le cas du télescope Hubble. En général les axes XB et YB ne coïncident pas avec T et N, mais par contre, l’axe YB doit être toujours perpendiculaire au plan formé par le soleil, la terre et le satellite (voir la figure 2.10). Enfin, pour que les rayons lumineux soient normales au panneau solaire, il faut assurer une rotation du panneau solaire par rapport à YB de telle sorte que la normale au panneau solaire coïncide avec le vecteur satellite-soleil. Notons que ce mode de navigation exige beaucoup d’énergie électrique.
II-3-4 Articulation du panneau solaire
Un mécanisme d'entraînement du panneau solaire, rattaché au système de contrôle d'attitude et d'orbite, permet de contrôler la position du panneau solaire de façon à l'orienter au mieux vers le soleil en fonction du mouvement du satellite sur son orbite. L’angle ζ formé par la normale au panneau solaire et l’axe X définit cette orientation, explicité sur la figure 2.11. Afin d’assurer que la face active du
II-3 Attitude du satellite
panneau solaire reçoit les rayons lumineux, l’angle ζ peut varier de 0° à 360°. Dans certains cas le panneau solaire est fixé sur le satellite.
II-3-5 Passage du repère RFS au repère RTN
Le passage du repère RFS au repère RTN s’effectue grâce à la matrice de transformation AQRD suivante :
AQRD AEC"C%DAEU"U%DAER"R%D "2.22% Les matrices ARCD, ARUD et ARRD sont les matrices de rotation par rapport aux axes X, Y et Y respectivement, où C, U et U sont les angles d’Euler, choisis en fonction du mode de navigation considéré.