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Vidéo de question : Comprendre les orbites géostationnaires Physique

Les satellites de communication sont souvent placés sur des orbites géostationnaires. Mais pourquoi ? [A] L’orbite des satellites géostationnaires est la hauteur la plus basse à laquelle les satellites peuvent orbiter ; il est ainsi plus facile de placer un satellite en orbite géostationnaire. [B] L’orbite des satellites géostationnaires est la hauteur maximale à laquelle les satellites peuvent orbiter sans quitter l’orbite de la Terre. Les satellites orbitent à cette hauteur car c’est là qu’il y a le plus d’espace ; ainsi, les satellites ne s’écrasent pas. [C] Une orbite géostationnaire est l’orbite la plus économe en énergie ; ainsi, il est moins coûteux de garder un satellite sur des orbites géostationnaires que d’autres orbites. [D] Un satellite en orbite géostationnaire reste au même point dans le ciel, ce qui facilite la localisation du satellite et l’envoi et la réception de signaux. [E] Un satellite en orbite géostationnaire reste au même point du système solaire par rapport au Soleil ; ainsi, la position du satellite n’a pas besoin d’être suivie.

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Transcription de vidéo

Les satellites de communication sont souvent placés sur des orbites géostationnaires. Mais pourquoi ? (A) L’orbite des satellites géostationnaires est la hauteur la plus basse à laquelle les satellites peuvent orbiter ; ainsi, il est plus facile de placer un satellite en orbite géostationnaire. (B) L’orbite des satellites géostationnaires est la hauteur maximale à laquelle les satellites peuvent orbiter sans quitter l’orbite de la Terre. Les satellites orbitent à cette hauteur car c’est là qu’il y a le plus d’espace ; ainsi, les satellites ne s’écrasent pas. (C) Une orbite géostationnaire est l’orbite la plus économe en énergie ; ainsi, il est moins coûteux de garder un satellite sur des orbites géostationnaires que d’autres orbites. (D) Un satellite en orbite géostationnaire reste au même point dans le ciel, ce qui facilite la localisation du satellite et l’envoi et la réception de signaux. (E) Un satellite en orbite géostationnaire reste au même point du système solaire par rapport au Soleil ; ainsi, il n’est pas nécessaire de suivre la position du satellite.

Pour commencer, nous pouvons rappeler qu’un satellite en orbite géostationnaire reste au-dessus de la même position sur la surface de la Terre en orbite autour de l’équateur d’ouest en est avec une période de 24 heures. Ainsi, alors que la Terre tourne, le satellite se déplace de manière à apparaître stationnaire.

Maintenant, le choix de réponse (A) indique qu’une orbite géostationnaire est à la plus petite hauteur possible au-dessus de la Terre. Ce n’est tout simplement pas vrai. Les orbites géostationnaires sont en fait assez élevées, à environ 36000 kilomètres au-dessus de la Terre. Pour référence, la station spatiale internationale est en orbite à environ 400 kilomètres au-dessus de la Terre. Le schéma ici n’est pas dessiné à l’échelle, mais si c’était le cas, un satellite géostationnaire serait par ici. Nous devrions éliminer le choix de réponse (A).

Ensuite, (B) dit à peu près le contraire, que l’orbite géostationnaire est la plus haute que les satellites peuvent atteindre. Bien que ces orbites soient assez élevées, elles ne sont pas à la limite supérieures. En fait, les scientifiques classent les orbites des satellites par distance en orbite terrestre basse, moyenne ou haute. Et l’orbite des satellites géostationnaires à environ 36000 kilomètres marque la limite entre l’orbite terrestre moyenne et élevée. Certains satellites en orbite terrestre haute sont situés à plus de 100000 kilomètres d’altitude. Par conséquent, le choix de réponse (B) est incorrect.

L’option (C) dit qu’il est le moins cher et le plus économe en énergie qu’un satellite soit en orbite géostationnaire. Comme nous l’avons mentionné précédemment, l’orbite géostationnaire est assez éloignée de la Terre, et donc un engin spatial a besoin de plus de carburant pour atteindre l’altitude requise. De plus, à une telle distance de la Terre, les effets gravitationnels de la Lune et du Soleil peuvent détourner un satellite géostationnaire, à moins que le satellite n’active régulièrement ses propulseurs, ce qui nécessite plus de carburant. Pour ces raisons, le choix de réponse (C) n’est pas très convaincant, mais nous pouvons le garder pendant que nous vérifions les autres options.

Le choix de réponse (D) indique que les satellites géostationnaires sont plus faciles à suivre et à contacter car ils restent à un point fixe du ciel. C’est ce que signifie géostationnaire, au repos par rapport à la surface de la Terre. Bien sûr, le satellite et la Terre sont toujours en mouvement, mais ils sont synchronisés, ce qui facilite le suivi et le contact du satellite. C’est tout à fait vrai. Donc (D) semble être la meilleure réponse. Mais juste pour être sûr, vérifions le choix (E). (E) dit que les satellites géostationnaires n’ont pas besoin d’être suivis parce qu’ils ne se déplacent pas par rapport au Soleil. Cela n’a pas vraiment de sens. Après tout, géo- signifie Terre. Par ailleurs, la Terre tourne autour du Soleil à une distance d’environ 150000000000 mètres.

Ainsi, si un satellite devait rester immobile par rapport au Soleil, il se trouverait parfois à des centaines de milliards de mètres de la Terre, ce qui signifie qu’il pourrait prendre jusqu’à une demi-heure pour envoyer et recevoir un signal. Parfois, le Soleil pourrait même se trouver entre le satellite et la Terre, rendant la communication impossible. Le choix de réponse (E) n’est pas correct, et l’option (C) n’est pas non plus très convaincante. (D) est la meilleure réponse parce qu’elle décrit correctement l’orbite géostationnaire et pourquoi elle est utile. Nous savons qu’un satellite en orbite géostationnaire reste au même point dans le ciel, ce qui facilite la localisation du satellite et l’envoi et la réception de signaux.

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