Herschel et Planck au point de Lagrange L2

[vjac 165]

Bonsoir,

Ces satellites artificiels de l'ESA sont situé à plus de 1,5 millions de km de notre Terre au point de Lagrange L2.

Les infos sur ces satellites sur le site du CNES :
http://www.cnes-csg.fr/web/CNES-CSG-fr/7331-la-mission-herschel-planck.php

Un petit rappel de mécanique sur les points de Lagrange, les images sont plus parlantes que les calculs hein
http://fr.wikipedia.org/wiki/Point_de_Lagrange#D.C3.A9finition

Après 3 soirs de traque, pas mécontent d'arriver enfin à les imager avec la petite Atik au foyer du T300 sur eq6, le petit récit de cette chasse :
Le premier soir : rien de perceptible sur les 2 premières poses de 10 min puis un semblant de trainée floutée sur la 3ème, malheureusement pas de 4ème pose pour cause d'arriver d'un voile nuageux, grrr le suspens demeure donc...
Le second soir 28 poses d'1 min seulement pour cause d'absence d'étoile guide dans le champ et une vilaine turbulence qui n'arrange pas les choses ; rien de perceptible sur les 20 premières images mais sur les toutes dernières à l'évidence une "étoile" au centre du champ vient de "flasher" en se déplaçant, il est donc là et son éclat est variable.
Vendredi, 3ème soir sera le bon : grand clair, turbulence correcte et une étoile guide en prime, ça s'annonce donc bien Herschel est en effet au rendez-vous dès les premières poses de 2 min, inutile de poser davantage du fait de son déplacement apparent, c'est ce que j'aurais au moins appris des 2 premières tentatives Son éclat semble cependant constant ce soir, mais non car finalement il "flashe" vers la fin avant de disparaître.

Le film (xvid) des 100 poses :
http://vjac.free.fr/skyshows/satellites/l2/2009dec11_herschel_xvid4500.avi (2 Mo)

Le même film sans correction du fond de ciel :
http://vjac.free.fr/skyshows/satellites/l2/2009dec11_herschel_xvid4500_bg.avi

Le MPC le donnait à mV 19.1 ça colle bien à la phase où son éclat demeure constant.
L'addition addmax pour visualiser la trajectoire incurvée :

Le bazar en question et son miroir de 3,5m destiné à l'IR :

Planck, dans la foulée tant qu'on y est, le MPC le donne à mV 20,8 aïe ça risque d'être un peu juste, du coup poses de 5 min et malheureusement une étoile guide faiblarde, le guidage ne sera donc pas très propre Mais il est bien au rendez-vous et même beaucoup plus brillant que prévu, genre 18 ou 18,5

L'animation de 6 x 5 min seulement :
http://vjac.free.fr/skyshows/satellites/l2/2009dec11_planck.gif

Notez l'astéroïde (identifié, grrr ) 2005 TL153 de mV 19.8 au NO du champ.

L'addition des poses qui laisse peut-être deviner la courbe de la trajectoire (?) :

Un dessin de l'engin, pour illustrer :

a+, Vincent

[Ce message a été modifié par vjac (Édité le 13-12-2009).]

[Sébastien Lebouc 1 191]

Excellentissime...

Quand je pense que j'étais à 6,250 km d'eux le 14 mai lors de l'observation de mon dernier lancement d'Ariane 5. En s'arrachant du sol, ils étaient bien à mag= -18 -20...56secondes plus tard ils passaient le mur du son et au bout de 5 minutes, l'étage principal du lanceur disparaissait derrière l'horizon est.
Bravo, tu les as retrouvé!

[Nebulium 1 436]

Original et excellent travail, merci Vincent

[jldauvergne 15 209]

Joli travail ! Plank était certainement à mieux que M=20,8, il sort bien.

[cedric 1]

Oh yesss extra!!!!!!!

[Fred18 247]

Sympa, belle initiative.
Fred

[Jacques Ardissone 974]

Trop fort, comme d'hab!
A+.
Jacques.

[Pawel Pieranski 0]

Bonsoir Vincent,

Comme d'habitude tes observations sont très belles et très intéressantes.
Bravo !!!

La trajectoire de Herschel sur la première vidéo (http://vjac.free.fr/skyshows/satellites/l2/2009dec11_herschel_xvid4500.avi) paraît courbe.

Que peut-on dire au sujet de cette trajectoire en termes de la théorie (http://fr.wikipedia.org/wiki/Point_de_Lagrange#D.C3.A9finition)?

Il me semble que si Herschel restait immobile au point L2, sa trajectoire apparente, vue de la Terre, devrait être rectiligne. Étant donné que ce point tourne avec la Terre autour de Soleil, il se déplace d'environ 1 degré par jour c'est-à-dire de 3 arcsec par minute. Quelle est la durée D (en minutes) de cette vidéo? Si tu connaissais D, tu pourrais vérifier si la longueur de la trajectoire observée vaut D*3 arcsec.

La deuxième question qui se pose est la courbure de cette trajectoire. Faut-il conclure que Herschel est en orbite (instable) autour de L2 ?

J'adore tout ça car ça donne à réfléchir !!!

Cordialement,

Pawel

[legalet 650]

Toujours au top pour nous étonner et nous faire réfléchir, le Vincent..

Bravo, encore une fois.

Jocelyn

[astrild 23]

Il a à nouveau frappé !
Cela change de la discussion byzantine sur le sexe des lunettes et des gros Dobsons du forum pratique
Vjac tu pourrais essayer de nous mesurer la période de ce type de discussion, je dirais période assez régulière, de l'ordre du semestre, favorisée par le mauvais temps

[Ce message a été modifié par astrild (Édité le 14-12-2009).]

[penn 20 253]

Un post intéressant (comme toujours), pédagogique et très bien illustré !
Merci Vincent !

[jm lecleire 433]

Merci Vincent, très instructif !!
Jean-Marc

[vjac 165]

Bonsoir et merci à TOUS pour vos commentaires !
Sébastien, quel spectacle ce doit être !...
Merci Jean, mes amitiés à vous deux.
Jean-Luc, oui 18-18,5 je dirais, la satellite devait présenter une bonne face et un bon angle.
Pawel, tes questions sont des plus intéressantes et légitimes, oui bien entendu j'ai les heures précises de capture 18:24 à 21:48 UT. Sans faire de calcul (trop épuisé ce soir) une petite recherche nous indique qu'en effet ces 2 satellites sont en orbite autour du point L2 :

Tiré de cet article des plus intéressant :
http://herschel.cea.fr/fr/herschel/actualites.php?id_news=60
Je suppose ainsi qu'on peut déduire qu'au moment de mes images le satellite faisait "route arrière" (vers l'Ouest) et que son orbite est aussi un peu inclinée sur l'écliptique ...??
Astrild, je suis loin de ces discussions mais vivement le beau temps donc à priori ?
Allez au dodo, bonne nuit à tous...

[Ce message a été modifié par vjac (Édité le 15-12-2009).]

[Pawel Pieranski 0]

Merci, Vincent, pour toutes ces précisions.

Ta vidéo est parfaite comme l'illustration d'un cours sur la mécanique céleste.

Je suis surpris de voir que l'orbite de Herschel autour du point L2 est tellement serrée et que sa période est si courte car j'ai trouvé sur la toile la phrase : "Herschel's orbit around L2 is much larger than that of the Moon around Earth".

Il faut que je digère un peu tout ça.

Amitiés,

Pawel

[Pawel Pieranski 0]

Bonsoir Vincent,

J'ai digéré un peu le problème de l'orbite de Herschel.

Tout d'abord, j'ai utilisé les pages de JPL (http://ssd.jpl.nasa.gov/horizons.cgi?s_time=1#top) pour obtenir les éphémérides de Herschel.

Je l'ai fait d'abord en situant l'observateur dans mon village dans l'Essonne.

Les données obtenues (à l'intervalle d'une heure) donnent la trajectoire en points rouges sur le diagramme ci-dessous :

Cette trajectoire démarre le 11/12/2009 à 0hTU et se termine trois jours plus tard. Vu la période d'épicycles de 24 heures, il est évident qu'ils sont dus à la rotation de la Terre, c'est-à-dire, à la parallaxe qui en résulte. En effet, le point L2 est suffisamment près de la Terre pour que cette parallaxe soit très importante. En prenant pour le diamètre de la Terre D=6000 km et pour la distance Terre-L2 L=1500000 km on obtient l'amplitude de la parallaxe D/R=0.004 radian = 0.2 degré : c'est la "largeur" des épicycles.

Les mêmes éphémérides obtenues avec l'observateur en position géocentrique donnent la trajectoire en points bleus: elle est presque rectiligne.

Tes observation correspondent approximativement au petit segment en trait rouge.

Finalement, je me suis demandé quelle est la trajectoire au cours d'une année.

La réponse se trouve sur le diagramme ci-dessous. Cette trajectoire -en points rouges- se situe au voisinage de l'écliptique -en points bleus- mais sa forme plus détaillé est complexe.

A partir de ce diagramme on peut déduire que la période de l'orbite autour du point L2 (qui suit l'écliptique) est environ 6 mois (dans le plan perpendiculaire à l'axe Terre-Soleil). Selon la théorie, la période d'oscillations dans la direction de l'axe T-S est deux fois plus courte (pour une trajectoire en forme de huit).

Sur le diagramme ci-dessus, l'amplitude des écarts par rapport à l'écliptique est de l'ordre de 20 degrés, soit 1/3 radian. Cela nous conduit à une estimation du diamètre de l'orbite autour L2 : DO= 1 500 000 km/3 = 500 000 km. C'est énorme ! Cette orbite est donc plus grande que celle de la Lune autour de la Terre 370 000 km.

En conclusion, tes observations, Vincent, devraient être citées pendant les cours de la mécanique céleste !

Attention : il faut se dépêcher pour observer Herschel car il est en train de descendre !!!

Cordialement

Pawel

[Ce message a été modifié par Pawel Pieranski (Édité le 16-12-2009).]

[Ce message a été modifié par Pawel Pieranski (Édité le 16-12-2009).]

[Ce message a été modifié par Pawel Pieranski (Édité le 16-12-2009).]

[Ce message a été modifié par Pawel Pieranski (Édité le 18-12-2009).]

[antoine 80 44]

Vincent nous étonnera toujours
Bravo est merci pour ce sujet très instructif.

Antoine

[vjac 165]

Salut Pawel, ton travail est excellent et aide grandement à cerner cette orbite atypique, bravo et merci !!!
1) Au vu de sa distance, j'aurais négligé le mouvement propre de la Terre, énorme erreur comme en témoigne les boucles de la trajectoire apparente non géocentrique ! Heureusement pour le pointer j'avais bien entrer mes coordonnées géo
2) La concordance avec ma période d'observation semble parfaite, j'oriente toujours (sauf exception genre ngc891 ) le grand côté du capteur // à l'AD, y'a juste toutefois une inversion G-D du graphe à faire pour bien avoir l'E à G et l'O à D comme sur les images.
3) Le mouvement vers l'O que je signalais plus haut n'est donc pas dû au satellite (qui lui se dirige donc actuellement vers l'E sur son orbite, enfn si l'on peut s'exprimer ainsi...) mais à la rotation de la Terre à nos latitudes, je suppose qu'actuellement depuis le Pôle Nord sa trajectoire apparente ne serait donc pas bouclée mais semblable à une géocentrique, j'ai bon ?
4) L'inclinaison de l'orbite sur l'écliptique est étonnante et sa période m'étonne encore plus, il ne bouge pas tellement finalement !
5) J'ai du mal à interpréter le fait qu'à ses déclinaisons maximales le graphe présente un pic alors qu'à ses déclinaisons minimales ce soit plutôt sinusoïdal, qu'en penses-tu ?
6) 500 000 km perpendiculairement à l'écliptique donc ? Et sans doute davantage le long de l'écliptique au vu de la longueur indiquée dans le schéma global (700 000 km), comment pourrait-on d'ailleurs l'évaluer ?
Encore bravo pour ce travail d'investigation !!!
Vincent

[Ce message a été modifié par vjac (Édité le 16-12-2009).]

[vjac 165]

Merci Antoine, l'exploitation de Pawel y est pour beaucoup !

[Pawel Pieranski 0]

Salut Vincent,

Je suis très content que mon petit travail de dépouillement de données de JPL t'est utile.

Si tu permets, je vais réfléchir un peu avant de réagir à toutes tes remarques.

Moi-même, cette nuit, j'ai eu des doutes sur certains détails de mes élucubrations. Ce matin, je suis partiellement rassuré mais il faut que je retravaille d'autres points qui restent douteux.

J'aime beaucoup ton observation de Herschel car elle nous donne à réfléchir sur le problème de trois corps. Le grand défi de la mécanique céleste !!! J'aimerais bien comprendre le pourquoi et le comment de cette orbite autour du point L2. La clef de son explication se trouve dans l'allure du potentiel effectif : interaction avec la Soleil + interaction avec la Terre + force centrifuge due à la rotation de la Terre autour du Soleil. Il y a un an, j'ai étudié un peu ce potentiel (les travaux de Roche) dans le contexte des observations de la Nova du Petit Renard.

Il y a plus d'un an, on a discuté sur ce forum l'utilité de l'astronomie. Ton observation est un merveilleux exemple de cette utilité : elle nous nous demande à réfléchir.

Bonne journée!

Pawel

[messier63 5 110]

Mazette sont pas gros....
Bien vu en tous cas bravo
jérôme

[Pawel Pieranski 0]

Salut Vincent,

Merci pour les précisions concernant l'orientation de ton capteur.

L'inversion droite-gauche est de ma faute : l'axe de RA doit être orienté de l'ouest vars l'est. J'ai fait cette correction sur l'image de mon premier message.

Il me semble que la forme "bizarre" de la trajectoire annuelle de Herschel (avec des pics) s'explique de la façon suivante. Considérons le dessin ci-dessous :

La point L2 se trouve sur la droite Soleil-Terre et tourne autour du Soleil avec la Terre.

L'orbite de Herschel se trouve (approximativement, car elle n'est pas parfaitement plane) dans le plan qui passe par L2 et qui est orthogonal à ST.

En première approximation (!!!), on peut dire que par rapport aux objets qui se trouvent dans ce plan MOBILE (!!!), le point L2 se comporte comme une sorte de "masse effective". Herschel tourne donc autour du point L2 comme autour d'une masse.

A présent, la forme de la trajectoire annuelle de Herschel s'explique aisément.

En hiver,c'est-à-dire maintenant, Herschel se trouve "en haut" de son orbite et se déplace dans la direction contraire que la Terre. En résultat, son déplacement par rapport aux étoiles (vu de la Terre) dans la direction RA est ralenti ce qui donne un pic sur sa trajectoire.

En été, Herschel se trouve une nouvelle fois dans cette position "en haut" de son orbite d'où le deuxième pic de sa trajectoire.

Au printemps, Herschel est "en bas", se déplace dans la même direction que la Terre et par conséquent sa vitesse RA par rapport aux étoiles augmente.

Bons cieux !

Cordialement,

Pawel

[Ce message a été modifié par Pawel Pieranski (Édité le 18-12-2009).]

[Ce message a été modifié par Pawel Pieranski (Édité le 18-12-2009).]

[vjac 165]

Bonsoir,
Merci Jérôme
Pawel, ton explication illustrée est excellente et tellement pédagogique (dans le texte comme dans les schémas) que je crois bien avoir compris ! Un énorme MERCI pour ce travail !
a+, Vincent

[j_pbeausoleil 06 1]

Il fallait aller les chercher ces deux "choses",bravo et l'explication de
Pawell est trés pédagogique que du bon.

Amicalement Jean-Pierre

[vjac 165]

Salut Jean-Pierre et merci pour tes remarques, le travail de Pawel est en effet génial car permettant de bien comprendre cette orbite particulière !
A bientôt de visu j'espère...

[JMBeraud 1 778]

Vincent, Pawel,

Je pense pour ma part que la prochaine fois, il faut nous préparer un truc tous les deux ensemble, une bonne cible bien étrange qui donne à réfléchir, et nous faire un compte rendu avec théorie versus photos, c'est très sympa tout ça, merci !

JMarc