La mise en orbite
Edit : Ce tuto date d'avant la 1.0. Les changements sur le modèle atmosphériques / aérodynamique risque de modifier significativement les valeurs présentées. Toutefois la logique est toujours la même est n'en est même que plus forte ! Le nez dans la prograde ou Kaboom...
Bonne lecture !
La construction, c’est sympa, c’est même l’une des parties les plus enivrantes du jeu, mais… Que sont nos fusées tant qu’elles n’ont pas craché leurs premières flammes ? Il importe de les voir s’élever lourdement dans les airs, de ressentir la tension du centre de contrôle, de craindre la probabilité d’un dysfonctionnement majeur... Bref, faut que ça décolle ! De fait, aller tout droit dans le ciel n’est pas vraiment une option durable, c’est pertinent pour les premiers vols mais nous savons bien que la livraison d’un satellite nécessite un peu plus d’ajustement. Nous verrons donc dans ce tuto comment réaliser une belle orbite !
I) Sur le pas de tir… Je stress !
Allez hop hop, on reprend la fusée que nous avions précédemment conçue dans le but de cette mise en orbite. Pour rappel, le tuto qui explique sa construction se trouve au lien :
LienLienLienLien : Tuto Construction fusée
Pour ceux qui n’auraient pas pris le temps de la bâtir, le fichier est téléchargeable dans le lien qui précède. Il convient alors de le copier-coller dans votre dossier KSP, suivant le chemin suivant :
<VOTRE_KSP>\KSP_win\saves\<VOTRE_SAVE>\Ships\VAB
Une fois dans KSP, pour charger un craft, il vous suffit de cliquer sur le dossier jaune en haut à droite, et d’y trouver le nom qui correspond. Dans notre cas, il s’agit d’Orbiter 1 !
Vous voilà face à la belle. Un clic sur l’icône vert, toujours en haut à droite, vous conduira sur le pas de tir, en conditions réelles. Vous vous rappelez un peu de l’interface ? Sinon, direction ce tuto :
LienLienLienLien : Tuto découverte
Comme nous l’avons appris, on monte la puisse à fond Touche [+] et on active le SAS Touche [Ctrl] et on lance cet amas de métal avec la touche [Espace]. C’est parti !
II) L’orbite, quèsaco ?
Une orbite « vue du dessus », c’est rond. Il va donc bien falloir tourner pour commencer à dessiner une parabole qui deviendra, à terme, un cercle plus ou moins convaincant.
Pourquoi cette trajectoire circulaire ? Il faut imaginer un canon qui tire un boulet, parallèlement au sol et à quelques mètres de hauteur. Plus la vitesse initiale sera importante, plus l’ellipse sera allongée. A force, avec de très grandes vitesses, on peut même observer que le temps que le boulet subisse la gravité et tombe, la terre se courbe. Eh oui, notre planète est ronde (si si !) ! A terme, on peut donc imaginer qu’avec une vitesse suffisante, la parabole de chute du boulet soit… en accord avec la rotondité de notre bonne vieille Terre, et que l’objet tombe en permanence sans jamais plus rejoindre le sol ! C’est comme cela qu’une orbite fonctionne, d’un point de vue imagé, et cela repose sur l’effet centrifuge, le même que celui que vous ressentez lorsque vous tournez dans un virage, en voiture, et qui vous expulse à l’extérieur
Il nous faut donc donner suffisamment de vitesse tangentielle à notre fusée pour dessiner l’orbite stable et compenser la gravité à laquelle elle reste soumise. La vitesse, c’est l’énergie qui l’attire à l’extérieur, vers l’espace, et la gravité c’est ce qui la retient, comme une ficelle tendue avec un plomb au bout que l’on fait tourner à la force du poignet.
Idéalement votre ascension devrait ressembler à une sorte de logarithme népérien : forte dominance verticale au départ pour s’extraire des couches atmosphériques dense et de la gravité importante avec le minimum de perte, puis développement de l’angle assez rapidement pour retrouver l’horizontale et acquérir la vitesse tangentielle nécessaire… Tout cela en continue naturellement, nos fusées IRL ne font pas 3 paliers brusques de changement d’angles ^^ Mais c’est quelque chose qui demande une optimisation pointue et dont nous n’avons pas les moyens, il convient donc de s’appuyer sur quelques indicateurs et étapes clés pour réussir nos mises en orbite.
Tout d’abord, de quel côté tourner ? Eh bien vous n’êtes pas sans savoir qu’à l’instar de la Terre, Kerbin tourne sur elle-même d’Est en Ouest. Cela signifie que l’on a déjà une petite vitesse tangentielle vers l’Est grâce à elle, ce n’est pas grand-chose, mais ça compte ! Depuis le pas de tir, l’Est se trouve côté Océan et si vous n’avez pas touché au pod de contrôle, sur votre NavBall, un trait orange devrait être en bas et symbolise le Sud. L’Est, selon ce référentiel est « à droite » ! Une direction que vous obtiendrez en penchant la fusée avec la touche [3].
Ce sens de rotation, c’est aussi celui de la plupart des astres, et même tous dans le jeu. Vous comprendrez donc qu’en général, c’est ainsi que vous procéderez, par l’Est, histoire de ne pas devoir atterrir sur Mun en contra-rotation et avec une vitesse relative dingue ^^ Bien sur rien n’empêche de partir à l’opposé, côté continent, ou encore plein nord pour réaliser une orbite polaire qui n’est pas dénuée d’intérêt, notamment lorsque vous souhaitez réaliser des cartographies !
III) Et ce Gravity Turn, alors, on le commence ?
Ouais ! Même qu’avant le Gravity Turn à proprement parler, on peut donner un ou deux degrés d’angle côté océan touche [3] pour éviter que le premier étage ne retombe sur le coin de la tronche de nos valeureux Kerbals ! N’oublions pas que désormais les bâtiments sont destructibles… Bref, se décaler ne serait-ce qu’un tout petit peu, ça ne mange pas de pain
De fait, vous voilà lancé, gravissant les centaines de mètres, les milliers, à grande vitesse. A ce propos, y-a-t-il une vitesse optimale pour cette étape d’ascension verticale ? Eh bien si cette valeur est difficile à quantifier, nulle doute qu’elle existe, oui, et on va en tenir compte. Vous vous souvenez, nous avions parlé du TWR dans le tuto qui précède (LienLienLien : Construction d’une fusée), ce rapport de la puissance sur la masse qui va caractériser le potentiel d’accélération de votre fusée. S’il est trop grand, c’est-à-dire si la fusée est trop puissante, vous allez vous battre contre l’atmosphère et perdre du carburant inutilement.
D’une part, il est capital de monter suffisamment vite pour s’extraire des couches gravitationnelles les plus fortes, s’échapper, ne pas trainer. On peut raisonner par les extrêmes pour s’en convaincre : que donnerait une fusée avec un TWR de 1 ? Il s’agirait d’un long tube de métal qui ne monte pas, mais qui pourtant dépense du fuel pour se maintenir en l’air et ne pas redescendre. Avec un TWR de 1.1, on n’obtient à peine mieux : la fusée décolle, mais très lentement, comme si une grosse partie de sa consommation servait à se maintenir dans les airs et l’autre à avancer. Bref, on y est pas, il faut tout de même suffisamment de vitesse, le maximum en fait, s’il n’y avait que la gravité. Mais ce n’est pas le cas, l’atmosphère joue le rôle de force de réaction, elle s’oppose au mouvement, selon la formule suivante :
Sans se perdre dans les paramètres tiers, il importe de noter que cette résistance réagit en fonction du carré de la vitesse. Cela signifie que cette dernière est prépondérante et que l’on va vite parvenir à une vitesse limite à ne pas dépasser ! Mais son calcul est complexe et change tout au long de l’ascension, en fonction de la densité atmosphérique, de la géométrie de la fusée, etc. Là n’est pas l’essentiel, il convient simplement de comprendre qu’il ne faut pas aller trop vite au risque d’y perdre en efficacité. Une fois de plus, cela est simple à appréhender par l’expérience : il suffit de prendre une fusée trop puissante, de la faire décoller à la verticale à 100% et de relever son altitude maximale, puis de comparer cette valeur avec le même lancement à 80% pendant les 10000 premiers mètres, là où l’atmosphère est la plus consistante, puis 100% au-delà. D’ailleurs, notre fusée avait été conçue en conséquence. Souvenez-vous, si pour ne pas monter trop vite il vous faut diminuer la puissance, à 80% par exemple, c’est qu’il y avait mieux à faire comme premier étage ! Moins puissant, plus adapté.
En matière de repère, on peut par exemple prendre un maximum de 100 m/s à 2500m et 300 m/s à 10000m. Au-delà, les frottements commencent à considérablement diminuer et il devient de plus en plus intéressant de maximiser la vitesse… C’est d’ailleurs à cette hauteur que l’on va commencer notre Gravity Turn !
Il existe deux écoles ou presque : celle de garder un angle supérieur à 45° pendant toute l’ascension de sorte à former une parabole moyennement serrée et atteindre une apogée désirée. Dans ce cas, l’injection de circularisation au sommet de cette parabole reste importante. Il semble préférable de privilégier une ascension plus continue pour plusieurs raison. D’une part cela permet de pleinement exploiter les étages et ne pas se retrouver avec un découplage au beau milieu de la dernière injection de circularisation relativement longue, qui fausserait toute la manœuvre. D’autre part, et encore une fois parce qu’avec une parabole serrée l’injection finale est soutenue, l’efficacité et la précision sont moindres, une partie de la manœuvre s’exécutant pendant la « chute » de la fusée de l’autre côté de la parabole.
Pour parvenir à réaliser un Gravity Turn progressif, la courbe logarithmique précédemment introduite est un guide mais n’est pas simple à reproduire. On pourra alors tenter de découper cela en petites étapes. La plupart du temps, pour une orbite cible autour de 150km, le Gravity Turn débute par un angle de 5 à 10° entre 8000m et 12000 m. Il faut maintenir cette inclinaison jusqu’à environ 30000m puis incliner à ce moment à 45°. Bien sûr, des intermédiaires sont préférables ! Vous allez conserver cette étape jusqu’à voir en vue orbitale [M] que votre apoapsis approche de votre altitude cible, tout en gardant une marge (10% par exemple). A partir de là, théoriquement, vous pouvez basculer presque totalement à l’horizontale… L’idée c’est que ce palier vous assure de complètement sortir de l’atmosphère Kerbinienne, que vous avez donc acquis une vitesse verticale suffisante. Vous n’avez pas besoin d’en avoir davantage, il vous faut gagner en vitesse tangentielle, et plus bas on commence plus l’effet Oberth à un impact bénéfique.
De la sorte, en conservant la vue orbitale, vous allez voir que votre apogée ne monte presque plus, mais que la parabole s’élargit de plus en plus, jusqu’à boucler à l’opposé de Kerbin. Et en continuant ainsi, vous allez pouvoir arrêter votre injection [X] au moment où l’apogée atteint l’altitude cible que vous souhaitiez obtenir. Normalement, même votre periapsis n’est pas loin de cette valeur ! Ce qui signifie plusieurs choses :
- La dernière injection de circularisation ne nécessitera que très peu d’énergie
- Elle sera précise
- Elle ne nécessitera certainement pas de changer d’étage pendant la manœuvre
Et cela vous offre tout le contrôle que vous souhaitez sur le découplage de vos étages : si l’avant dernier est censé retomber sur Kerbin pour ne pas générer de débris, il vous suffit de le larguer avant que le periapsis ne dépasse les 35km, à l’opposé, et il ira brûler dans l’atmosphère ! Pas d’inquiétude pour le dernier étage qui sera suffisant puisque l’essentiel du travail a été fourni avant
Il existe une méthode pour approcher de l’ascension idéale qui est propre à chaque fusée et à chaque objectif d’orbite : il convient de garder le nez de la fusée strictement tout le temps dans l’indicateur prograde. De la sorte, cela signifie que la fusée pénètre dans l’air à la perfection en exposant le minimum de surface de frottement. Pour réaliser cela, il suffit d’initier une inclinaison de 5 à 10° entre 7000m et 15000m, puis de suivre en permanence le prograde. L’objectif, c’est de parvenir à l’altitude cible au moment où le nez de la fusée est à l’équateur… Ou presque. Tout dépend de l’altitude de votre toute première inclinaison ! Si vous devez redresser la fusée parce que la prograde descend trop vite, c’est que vous avez initié le virage trop tôt. Si à l’inverse le prograde est encore à plus de 10° au-dessus de l’équateur alors que votre apogée a atteint votre altitude cible, cela signifie que vous avez commencé trop tard. Plus la fusée sera puissante, plus il faudra commencer rapidement ! Toutefois, un seul étage à la puissance déséquilibrée et la courbe ne sera plus idéale… En attendant, voilà l’indication qui vous permettra d’effectuer un virage progressif et efficient ^^
Conclusion