Où se garer dans l’espace ?
Où se garer dans l’espace ?
Les tempêtes solaires peuvent mettre hors service les satellites, le GPS et les réseaux électriques. Pour prévenir la Terre à l’avance, une sonde surveille le Soleil en restant toujours entre lui et nous. Mais dans l’espace, impossible de s’arrêter : ce qui ne bouge pas tombe dans le Soleil. Comment fait-elle pour y rester ?
Équilibrer la gravité ne suffit pas
Entre le Soleil et la Terre, il existe un endroit où leurs attractions s’équilibrent, à environ 260 000 km de la Terre. Mais une sonde ne s’y maintient pas : rien ne courbe sa trajectoire, elle file tout droit, alors que le Soleil courbe celle de la Terre. Elle ne reste pas sur place.
Plus près, plus vite
Mercure fait le tour du Soleil en 88 jours, la Terre en un an et Mars en un peu moins de deux ans. Plus on est près du Soleil, plus il attire fort, plus un corps doit aller vite pour ne pas tomber, et plus son orbite est courte.
Si seul le Soleil attirait
Pour rester immobile par rapport à la Terre, une sonde doit faire le tour du Soleil en un an, comme elle. Mais si seul le Soleil l’attirait, une sonde un peu plus près du Soleil tournerait plus vite et dépasserait la Terre. Une sonde un peu plus loin prendrait du retard.
L1 : la Terre freine
Mais la Terre attire aussi la sonde, à l’opposé du Soleil : l’attraction du Soleil s’affaiblit et la sonde tourne plus lentement. À 260 000 km, la Terre l’annule complètement, c’est trop ; à environ 1,5 million de km de la Terre, c’est juste ce qu’il faut, et la sonde fait le tour du Soleil en un an, comme la Terre. Cet endroit s’appelle L1, le premier des cinq points de Lagrange, du nom du mathématicien qui les a calculés.
L2 : la Terre donne un coup de pouce
Derrière la Terre, c’est l’inverse : la Terre attire la sonde dans le même sens que le Soleil, donc la sonde tourne plus vite que si seul le Soleil l’attirait. Là encore, à environ 1,5 million de km de la Terre, elle fait le tour du Soleil en exactement un an. C’est L2.
Le télescope spatial James-Webb
Le télescope James-Webb tourne en L2. De là, le Soleil, la Terre et la Lune sont toujours du même côté, si bien qu’un seul pare-soleil grand comme un court de tennis les cache tous. Derrière, le télescope reste à l’ombre et descend sous −220 °C – c’est la seule façon de capter la faible chaleur des galaxies lointaines.
Cinq points
Il y a cinq endroits de ce genre. L3 est à l’opposé de la Terre, derrière le Soleil ; L4 et L5 sont sur l’orbite terrestre, 60° devant et derrière elle. Pourquoi là, impossible de le montrer simplement, mais le calcul prouve que là aussi une sonde fait le tour du Soleil en exactement un an.
Colline ou vallée ?
L1, L2 et L3 sont comme un sommet de colline : si une sonde en L2 s’éloigne un peu de la Terre, la Terre l’attire moins fort et la sonde s’éloigne encore plus. C’est pourquoi Webb allume brièvement son moteur toutes les trois semaines environ. L4 et L5 sont comme des vallées : ce qui s’y retrouve coincé y reste.
Les astéroïdes de Jupiter
Chaque planète a les mêmes points. Jupiter montre que les vallées retiennent bien : plus de dix mille astéroïdes se sont accumulés dans ses points L4 et L5, et ils tournent avec lui autour du Soleil depuis des milliards d’années.
Alors, où se garer ?
Aux points de Lagrange : là, une sonde fait le tour du Soleil en exactement un an et ne bouge pas par rapport à la Terre. C’est ainsi que la sonde du début surveille le Soleil depuis L1, et que Webb s’en cache en L2. De L1 à L3, il faut allumer le moteur de temps en temps ; en L4 et L5, une sonde tient toute seule.