Manuel du simulateur spatial

Premiers pas : une première mission

1. Ouvrez le simulateur et laissez sélectionné Terre : orbite de 400 km. C’est le scénario le plus simple pour essayer des manœuvres. Décollage terrestre part en revanche de la surface avec un lanceur à deux étages.
2. Vérifiez Départ UTC et appuyez sur Démarrer le scénario. Attendez que « Éphémérides natives » apparaisse en haut. La mission s’ouvre en pause.
3. Dans le panneau Vol, choisissez la Terre comme Corps de référence, Prograde comme Direction de poussée et réglez la Puissance. Appuyez sur Allumer le moteur, puis sur Reprendre.
4. Surveillez Ergols, Δv fourni et Altitude. Appuyez sur Pause et Couper le moteur quand vous voulez terminer la poussée.
5. Réglez un Horizon de quelques jours et appuyez sur Calculer dans la section Prévision pour comparer la trajectoire sans moteur à celle des commandes actuelles.

La date et les coordonnées reçues de Planetarium deviennent des valeurs de départ. La latitude et la longitude indiquent seulement le site de lancement terrestre : ce n’est pas la position du vaisseau dans l’espace.

Mission guidée Terre–Lune (pour la classe)

Le bouton 🎓 Mission guidée Terre–Lune, en haut du panneau, emmène le vaisseau de l'orbite terrestre jusqu'à une orbite à environ 100 km au-dessus de la Lune en sept étapes : orbite terrestre, fenêtre de tir, poussée de départ, voyage, correction de trajectoire, approche et freinage. Chaque étape explique ce qui se passe et pourquoi, affiche les valeurs à observer et propose un seul bouton qui exécute la manœuvre avec les commandes ordinaires du simulateur : le vol est le même qu'à la main. Les étapes qui font défiler le temps s'arrêtent d'elles-mêmes au bon moment. Au départ, on peut choisir 🧑‍🚀 À toi de jouer : le vaisseau s’arrête au point d’allumage, l’élève allume et coupe le moteur en regardant l’apoapside monter vers l’objectif calculé (le temps ralentit près de l’objectif) et compare son résultat à celui de l’ordinateur ; s’il est trop loin, il peut recommencer. À la fin, la Lune est cadrée de près avec l’orbite actuelle en jaune.

Chaque étape propose aussi une question pour la classe et un « Le savais-tu ? » sur les missions Apollo. La mission complète prend quelques minutes ; si une correction ou un freinage échoue, le guide l'explique et propose d'avancer d'une heure puis de réessayer. Le lien /simulatore/?guida ouvre le simulateur avec le guide prêt, à partager avec les élèves.

Le guide de l’enseignant propose des objectifs par niveau, un déroulement de 50 minutes, les réponses aux questions et une fiche élève à imprimer.

Pilotage manuel

Corps de référence fixe le corps par rapport auquel la direction et la télémétrie sont lues. Destination fixe le corps dont on suit la distance et l’arrivée. Changer de référence ne téléporte pas le vaisseau.

Prograde et rétrograde

Poussée le long de la vitesse relative au corps choisi, ou dans le sens opposé. En orbite terrestre, une manœuvre prograde élève en général l’orbite ; une rétrograde l’abaisse.

Radiale et anti-radiale

Poussée vers l’extérieur le long de la ligne corps–vaisseau, ou vers le corps.

Normale et anti-normale

Poussée perpendiculaire au plan orbital local. Elle modifie l’inclinaison, souvent pour un coût élevé en Δv.

Fixe

Orientation commandée par ascension droite et déclinaison dans les axes J2000. Le vaisseau tourne au plus de 2° par seconde : après un changement d’attitude, la poussée ne pointe pas tout de suite dans la nouvelle direction.

Vitesse du temps accélère la simulation jusqu’à sept jours par seconde, mais le simulateur ralentit de lui-même pendant le décollage, les poussées et les approches : la barre d’instruments affiche alors la vitesse réelle et la raison. Séparer l’étage devient disponible pour le lanceur quand l’étage en cours n’a plus d’ergols.

La barre d’instruments au-dessus de la vue résume altitude, vitesse, ergols, Δv restant et vitesse du temps, avec les boutons du moteur et de la pause. Raccourcis clavier, quand vous n’écrivez pas dans un champ :

Prévision, vue et télémétrie

Calculer propage deux copies de l’état actuel : l’une moteur coupé (ligne grise), l’autre qui garde la direction et la puissance choisies jusqu’à épuisement des ergols (ligne orange). Moteur coupé, les deux lignes se confondent. Le vol réel n’est pas modifié. La ligne bleu clair est le trajet déjà parcouru ; vert, violet et rouge orangé sont le départ vérifié, la correction et le freinage de la navigation assistée.

Utilisez Caméra pour suivre le vaisseau, la Terre, le Soleil ou la destination. Faites glisser la vue pour la tourner et utilisez la molette pour zoomer. Le rendu utilise une échelle locale pour que des distances très différentes restent visibles ; les valeurs de télémétrie viennent du modèle physique. La lumière du Soleil éclaire un hémisphère de chaque corps et laisse l’autre dans l’ombre ; ☀ Soleil dans le dos place la caméra du côté du Soleil.

Sur un smartphone, la vue n’a qu’une barre en haut (caméra, altitude, ergols, moteur, pause) ; Légende s’ouvre depuis le coin inférieur gauche et ne montre que les lignes présentes ; le bouton ⛶ passe la vue en plein écran (Échap ou le même bouton pour en sortir). Téléphone à l’horizontale, la vue passe d’elle-même en plein écran une fois la mission lancée.

Vue depuis le vaisseau

Depuis le vaisseau (touche 5) montre ce que voit le pilote : la caméra est sur le vaisseau et regarde selon son attitude, le nord céleste en haut. Faites glisser pour regarder autour, utilisez la molette pour resserrer ou élargir le champ de vision et double-cliquez pour regarder de nouveau devant. Les repères Prograde et Rétrograde indiquent la direction du mouvement par rapport au corps de référence. Dans cette vue les corps ont leur taille angulaire réelle : loin des planètes, ce sont des points. Les étoiles sont les vraies (Bright Star Catalogue et Hipparcos jusqu’à la magnitude 8, environ 41 000) en coordonnées J2000 ; les planètes ont les cartes et la rotation IAU utilisées par le planétarium. Près de la Terre se chargent une carte plus détaillée et, en dessous d’environ 2 000 km, des tuiles jusqu’à environ 0,6 km par pixel (NASA Blue Marble).

Δv fourni / Δv idéal restant

Variation de vitesse déjà donnée par les moteurs / capacité théorique restante avec les ergols disponibles. La valeur restante ne garantit pas qu’une manœuvre soit faisable au bon moment.

Périapside / apoapside

Point le plus proche / le plus éloigné de l’orbite par rapport au corps de référence. Une orbite d’évasion n’a pas d’apoapside fini.

Vitesse radiale / tangentielle

Composantes de la vitesse par rapport au corps choisi. La vitesse radiale indique si vous vous éloignez ou si vous approchez.

Navigation assistée vers Mars et la Lune

Ce mode part du vaisseau en orbite terrestre à 400 km. Il propose une trajectoire initiale, puis vous laisse vérifier et appliquer chaque manœuvre. Une liste numérotée montre l’étape en cours et, sous chaque bouton désactivé, la raison. Les estimations de Lambert et de Hohmann sont préliminaires : la vérification utilise des poussées finies et le champ de gravité complet du simulateur.

1. Choisissez la Destination, l’objectif Survol ou Orbite circulaire estimée, l’intervalle de départ et les jours de vol minimum et maximum. Appuyez sur Chercher des fenêtres.
2. Appuyez sur Utiliser cette fenêtre sur un candidat. La mission revient au vaisseau en orbite terrestre à la date de départ choisie ; enregistrez d’abord si vous voulez garder le vol précédent.
3. Appuyez sur Vérifier la poussée finie (facultatif). Lisez la distance minimale, le coût, les ergols finaux et le résultat. « Rencontre manquée » signifie que le candidat n’arrive pas sans autre intervention.
4. Appuyez sur Exécuter le départ estimé. C’est une vraie poussée simulée : elle consomme des ergols et fait avancer le temps.
5. Pendant le transfert, au-delà d’un million de km de la Terre (50 000 km vers la Lune), appuyez sur Calculer une correction de trajectoire puis sur Exécuter la correction estimée, seulement si le résultat et les ergols restants conviennent. Vous pouvez la recalculer après d’autres manœuvres.
6. Pendant l’approche, à moins d’un million de km de Mars ou de 100 000 km de la Lune, appuyez sur Vérifier le freinage au périapside. Exécuter le freinage vérifié ne s’active que lorsque la propagation confirme pendant deux heures une orbite liée et un périapside sûr.

L’altitude réglée dans le planificateur sert à l’estimation préliminaire ; l’altitude de l’orbite finale dépend de la rencontre réelle. La comparaison entre le vol manuel et le plan apparaît quand le vol atteint la date d’arrivée choisie.

Mission vers la Lune

Choisissez Lune comme destination : la recherche passe à des vols de quelques jours (3 à 5 jours proposés, 1 à 10 admis) sur un intervalle de départ allant jusqu’à 31 jours. Chaque candidat part de l’orbite basse que le vaisseau aurait à cette date et vise un point à côté de la Lune, à l’altitude choisie. Le départ coûte environ 3,1 km/s, l’insertion en orbite lunaire basse environ 0,8 km/s.

L’arc initial ne tient compte que de la gravité terrestre, donc sans correction le vaisseau frôle ou heurte en général la Lune. La correction s’active au-delà de 50 000 km de la Terre et jusqu’à six heures avant l’arrivée ; elle ajuste la trajectoire jusqu’à ce que le périsélène prévu soit proche de l’altitude choisie. Le freinage s’active à moins de 100 000 km de la Lune, pendant l’approche ; le périsélène minimal accepté est de 50 km. Il n’y a pas d’alunissage.

Enregistrer et réinitialiser

Enregistrer conserve la mission dans ce navigateur. Charger rétablit le dernier enregistrement local. Réinitialiser ramène le scénario à son état initial ; cela n’annule pas une seule manœuvre. Si vous changez de navigateur ou d’appareil, ou effacez les données du site, l’enregistrement local ne sera plus disponible.

Le manuel s’ouvre dans un nouvel onglet : vous pouvez donc le consulter sans interrompre la mission laissée dans le simulateur.

Ce qui est simulé

Le vaisseau est propagé numériquement sous la gravité du Soleil, de la Lune et des huit planètes. Les positions des corps viennent du moteur astronomique natif de Planetarium. Les moteurs appliquent une poussée finie : ils brûlent des ergols, réduisent la masse et modifient la trajectoire. Le décollage terrestre inclut aussi la rotation de la planète, l’atmosphère et la traînée.

Le modèle n’inclut pas l’atterrissage sur d’autres corps, la portance, les vents, l’échauffement, les performances des moteurs selon la pression ni les propulseurs d’attitude. L’attitude est cinématique. La navigation assistée ne garantit pas l’arrivée : elle vérifie des manœuvres candidates et signale quand une rencontre ou une capture échoue. N’utilisez pas les résultats pour préparer de vraies missions.

Problèmes courants

« Moteur astronomique indisponible »

Vérifiez la connexion et réessayez. Le vol ne peut pas démarrer sans éphémérides natives pour la date choisie.

Aucune fenêtre de lancement

Élargissez l’intervalle de départ ou celui des jours de vol. Les fenêtres dépendent des positions des corps à la date choisie.

Le candidat manque la destination

Cela peut arriver : Lambert ne donne qu’une première estimation. Exécutez le départ et calculez une correction une fois éloigné de la Terre ; vérifiez toujours les ergols et la distance minimale.

Un bouton de correction ou de freinage est désactivé

Les conditions géométriques, de temps ou d’ergols ne sont pas encore réunies : la raison est écrite sous le bouton.

Je ne vois qu’une seule ligne

Au début il n’y a que le trajet déjà parcouru. Moteur coupé, les deux prévisions se confondent ; les autres lignes apparaissent pendant la navigation assistée.