Paramètres orbitaux à deux lignes

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Éléments orbitaux :

Les paramètres orbitaux à deux lignes[1], ou plus couramment en anglais Two-Line Elements, très souvent désignés par le sigle TLE, sont une représentation standardisée des paramètres orbitaux des objets en orbite terrestre. Ces éléments sont mesurés et calculés par le NORAD et la NASA, non seulement pour les satellites artificiels, mais aussi pour les débris spatiaux. Ils permettent de calculer la position des objets en orbite à tout instant car ils suivent les lois de Kepler et Newton. À cause des nombreuses perturbations dont ils font l'objet (influences de l'attraction de la Lune et du Soleil, freinage atmosphérique, vent solaire… mais aussi, les corrections volontaires d'orbite), ces paramètres doivent cependant être régulièrement mis à jour et ne sont valables que pour une période limitée. Toutes ces données sont accessibles au grand public sur le site Celestrak[2]. Elles sont utilisées par de nombreux amateurs, observateurs de satellites[3] ou radioamateurs. Il existe de nombreux programmes de poursuite satellite (Seesat5…) qui permettent de les exploiter et d'ainsi prédire le passage d'un satellite.

Le format date de l'époque des cartes perforées et était utilisé par un programme en Fortran d'un modèle NASA/NORAD, le SGP4 (Simplified General Perturbations Satellite Orbit Model 4). Il comprend deux lignes de 69 caractères à champs de longueur fixe. Ces paramètres reprennent l'identification de l'objet, les conditions de la mesure (date, numéro d'orbite) et les paramètres orbitaux proprement dits (six paramètres sont nécessaires pour décrire une orbite[4]).

Ces paramètres, s'ils sont récents, permettent de localiser un objet en orbite terrestre avec une précision de l'ordre du kilomètre (à 300 kilomètres, cela fait 0,2 degré).

Description des paramètres[modifier | modifier le code]

L'exemple suivant[5] est celui d'un TLE de la Station spatiale internationale (la numérotation des colonnes, en rose, ne fait pas partie du TLE).

ISS (ZARYA)             
1 25544U 98067A   14273.50403866  .00012237  00000-0  21631-3 0  1790
2 25544  51.6467 297.5710 0002045 126.1182  27.2142 15.50748592907666
         1         2         3         4         5         6         
123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789


Voici la décomposition ligne par ligne de ce TLE :


Ligne de titre 
TLE title
Champ Colonnes Contenu Exemple
1 01–24 Nom du satellite ISS (ZARYA)
LIGNE 1
TLE first row
Field Columns Content Example
1 01–01 Numéro de ligne 1
2 03–07 Numéro de satellite 25544
3 08–08 Classification (U=Non-classifié) U
4 10–11 Identifiant COSPAR (Deux derniers chiffres de l'année de lancement) 98
5 12–14 Identifiant COSPAR (Numéro de lancement dans l'année) 067
6 15–17 Identifiant COSPAR (Identifiant d'objet du lancement) A
7 19–20 Époque (Deux derniers chiffres de l'année) 08
8 21–32 Époque (jour de l'année et portion fractionelle du jour) 264.51782528
9 34–43 Dérivée première du moyen mouvement, divisée par 2 [6] −.00002182
10 45–52 Dérivée seconde du moyen mouvement, divisée par 6 (après la virgule) 00000-0
11 54–61 Coefficient de trainée BSTAR (après la virgule) [7] -11606-4
12 63–63 0 (a l'origine, le "Type d'éphéméride") 0
13 65–68 Numéro de TLE. Incrémenté quand un nouveau TLE est créé pour cet objet[6]. 292
14 69–69 Somme de contrôle (modulo 10) 7
LIGNE 2
TLE second row
Field Columns Content Example
1 01–01 Numéro de ligne 2
2 03–07 Numéro de satellite 25544
3 09–16 Inclinaison (°) 51.6416
4 18–25 Longitude du nœud ascendant (°) 247.4627
5 27–33 Excentricité (après la virgule) 0006703
6 35–42 Argument du périastre (°) 130.5360
7 44–51 Anomalie moyenne (°) 325.0288
8 53–63 Moyen mouvement (révolutions par jour) 15.72125391
9 64–68 Nombre de révolutions à l'époque donnée 56353
10 69–69 Somme de contrôle (modulo 10) 7

Exemple et interprétation[modifier | modifier le code]

Parmi les débris spatiaux, la trousse à outils perdue le par Heidemarie Stefanyshyn-Piper (STS-126) lors d'une sortie extravéhiculaire a aussi son TLE[8] :

ISS DEB [TOOLBAG]       
1 33442U 98067BL  09215.54829407  .13008691  12713-4  15349-3 0  3986
2 33442 051.6268 036.9885 0007699 292.6234 072.1768 16.49476607 40751
         1         2         3         4         5         6         
123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789

Ce genre de TLEs permet aux amateurs de retrouver dans le ciel et photographier ce petit objet de magnitude 6 (8?)[9].

Afin de pouvoir déterminer la position d'un objet à T+1, il faut connaître 6 paramètres à l'instant T. Par exemple, sa position (x,y,z) et sa vitesse (x',y',z'). Les TLEs utilisent un autre référentiel :

moyen mouvement et excentricité 
le moyen mouvement, exprimé en révolutions par jour (paramètre 2.8) et l'excentricité (paramètre 2.5) fixent la taille et la forme de l'ellipse,
nœud ascendant, inclinaison et position du périgée
le nœud ascendant (paramètre 2.4), l'inclinaison (paramètre 2.3) et la position du périgée (paramètre 2.6) positionnent l'ellipse dans l'espace,
anomalie moyenne 
l'anomalie moyenne positionne l'objet sur l'orbite.
l'instant de la mesure
année, jour et partie décimale du jour (paramètres 1.7 et 1.8)

D'autres paramètres affinent le modèle

coefficient de traînée
(paramètre 1.11)
les dérivées première et seconde de la vitesse 
elles donnent une indication sur la manière dont évolue l'orbite à la suite du freinage atmosphérique (paramètres 1.9 et 1.10). NB : la première est divisée par 2 et la seconde par 6[10]'[11].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « paramètres orbitaux à deux lignes / Liste de résultats / FranceTerme / Ressources / Accueil - Culture.fr », sur www.culture.fr (consulté le 27 novembre 2015)
  2. (en) Dr. T.S. Kelso, « CelesTrak.com » (consulté le 17 décembre 2008)
  3. À la manière des spotters d'avions ou de trains.
  4. par exemple, trois paramètres de position (x, y, z) et trois paramètres de vitesse (x',y',z').
  5. TLE du 30 septembre 2014 (source : http://www.celestrak.com/NORAD/elements/stations.txt).
  6. a et b « NASA, Definition of Two-line Element Set Coordinate System »(ArchiveWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?), Spaceflight.nasa.gov (consulté le 28 novembre 2014)
  7. « TLE B-Star Drag Term »
  8. TLE du 3 août 2009 (source : http://www.heavens-above.com/orbit.aspx?satid=33442&lat=0&lng=0&loc=Unspecified&alt=0&tz=CET).
  9. (en) « What's up in space - 25 november 2008 - ISS toolbag », SpaceWeather.com (consulté le 18 décembre 2008) (aussi le 5 décembre 2008).
  10. « TLE format. »
  11. Ces mises à l'échelle facilitaient le calcul de la série de Taylor à une époque où les ordinateurs manquaient de puissance.[réf. souhaitée]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]