Mécanique spatiale/Un peu d'histoire
| Mécanique spatiale Chapitre 1 : Un peu d'histoire | ||
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Histoire de l'astrodynamique
modifierL'étude du soleil, de la lune, et des étoiles a été un sujet important pour les hommes pendant des milliers d'années. Comme la rotation de la terre et des autres planètes autour du soleil, et la rotation journalière de la terre sur son axe constituent des mouvements réguliers, l'étude des étoiles et des planètes fut utilisée comme méthode pour prédire le temps. La localisation de l'étoile polaire, Polaris, et la constellation de la croix du sud ont été utilisées par les navigateurs océaniques pour voyager sur les mers avant l'invention du compas magnétique. De nombreuses cérémonies religieuses et croyances concernent d'ailleurs les étoiles et leurs constellations.
L'étude des mouvements des étoiles et des planètes a aussi été une force motrice pour les progrès des mathématiques et de la science. Certains des résultats de ses études concernent les lentilles optiques (utilisées dans les télescopes) et les calculs. Beaucoup d'inventions et de technologies modernes ont aussi progressé grâce à l'exploration spatiale. C'est pour toutes ces raisons que nous étudions l'astrodynamique.
Les premiers pas
modifierLa première vision populaire du système solaire fut le système de Ptolémée qui plaçait la terre au centre de l'univers, avec le soleil, les étoiles, et toutes les planètes tournant autour de la terre sur des orbites parfaitement circulaires. Les planètes était connu pour ne pas suivre ce modèle, et c'est du terme grec "qui erre" que le mot planète dérive.
La renaissance
modifierNicolas Copernic, après de nombreuses mesures des mouvements de diverses planètes, arriva à la conclusion que le soleil était le centre de l'univers, et que la terre tournait autour du soleil. Le modèle copernicien considérait que les orbites des planètes étaient circulaires, ce qui délaissait quelques incohérences dans les mesures, mais le modèle était beaucoup plus simple que le modèle de Ptolémée. Une légende urbaine maintient que la théorie de Copernic fut démentie par l'église catholique, alors qu'en réalité le livre de Copernic a été financé par un cardinal, et était dédié au Pape actuel. Ce ne fut que 100 ans après la publication de Kepler que l'église déclara l'idée comme hérétique. Après Copernic, Galilée construisit le premier télescope et observa que les lunes de Jupiter tournaient autour de Jupiter et non autour du soleil. Cela ne constitua pas une preuve de la théorie de Copernic, mais démontra à l'évidence qu'il y avait des astres qui ne tournaient pas autour de la terre.
Kepler et Newton
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Tycho Brahe, un noble danois, observateur et ingénieux mit à profit ses talents pour accumuler des observations des étoiles et des planètes qui n'avaient jamais été poussées jusqu'à ce point. Néanmoins, Brahe ne parvint pas à transformer ses intuitions en un modèle mathématique. C'est ce que Johannes Kepler, une connaissance de Brahe, parvint justement à faire.
Bien qu’il ne comprenne pas les bases mathématiques présentes derrière ses découvertes, Kepler publia néanmoins trois lois sur le mouvement des planètes qui porte toujours sont aujourd'hui.
Isaac Newton, le fameux mathématicien et physicien, utilisa ses dernières inventions mathématiques pour décliner le mouvement orbital d'une planète en une ellipse. Néanmoins, cela ne se fit qu'après qu'il eut été poussé par Edmond Halley un autre scientifique, qui l'avait persuadé de publier son travail Princpia Mathematica avec ses propres résultats.
Halley, le seul contemporain de Newton capable de comprendre ses calculs, utilisa les résultats de Newton pour prédire la trajectoire et le délai de retour de la comète qui porte toujours son nom.
Lagrange et Gauss
modifierGauss est connu comme un fabuleux mathématicien, mais nombre des résultats qu'il produisit sont dus à son étude de l'astronomie. Beauce a développé deux nombreux outils mathématiques que nous utilisons aujourd'hui pour l'étude des orbites. Un de ses développements, la méthode d'approximation des courbes par les moindres carrés, a été développée pour plaquer une orbite sur une série de mesures inexactes, mais a depuis trouvé un usage dans presque toutes les branches de l'ingénierie, de la science, des mathématiques.