« Vol balistique et missiles balistiques/Trajectoire balistique de l'arme lancée » : différence entre les versions
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{{Vol balistique}}
La trajectoire balistique - qui ne concerne que le (ou les) objet(s) lancé(s) - prend la suite de la phase propulsée. Elle va donner au missile balistique toute sa puissance militaire.
La phase propulsée vient de se dérouler au-dessus du territoire du lanceur. Il lui est assez facile de maîtriser son espace aérien et d'en assurer la réussite.<br>
Dans la phase suivante, la phase balistique, l'arme va se diriger vers sa cible en s'éloignant du lanceur entièrement dans l'espace, sans vraie défense possible de la part de l'adversaire car la contre-attaque y est particulièrement difficile<ref group=note>On présente plus loin la problématique de la défense anti-missile balistique </ref>. Le lanceur utilise ainsi un moyen particulièrement sûr d'atteindre sa cible. Ce qu'il ne pourrait pas faire d'une autre façon sans risquer de s'opposer à l'adversaire, avec des avions bombardiers par exemple.
L'objet de cette page est de s'intéresser à cette trajectoire balistique. On l'a vu, c'est une courbe elliptique. L'ellipse est d'autant plus grande que la vitesse au moment du lancement est plus forte. Plus le lancement est rapide, plus l'intersection de l'ellipse avec le Terre - le point où l'arme va arriver - est lointaine. Et donc plus la portée est grande.
Pour une même portée, la mathématique (simple) montre qu'il y a deux ellipses qui atteignent le même point. La réalité physique va en privilégier une à cause des problèmes d'échauffement liés à la rentrée dans l'atmosphère. Cette même contrainte va peser aussi sur les portées les plus grandes et mettre en évidence une portée maximum pratique.
Il existe aussi un portée minimum. Il s'en déduit qu'un missile balistique lance entre ces deux portées ce qui lui confère un énorme champ d'action. La portée maximum, en général, est privilégiée dans les tirs d'expérimentation pour faire savoir le niveau technique et les visions géostratégiques associées de ceux qui les lancent. Pour autant des tirs à portée volontairement réduite peuvent aussi devenir des signes de savoir-faire efficaces. C'est le cas de la France et, surtout, de la Corée du Nord.
== Trajectoires balistiques (principe)==
[[Image:Ellipse jjm.png|250px|right]]
La trajectoire balistique est une ellipse dont le centre de la Terre est l'un des foyers. Une ellipse a deux foyers ( <math>F</math> et <math>F'</math> sur le schéma ci-contre). On se souvient des piquets du jardinier placés à chacun des foyers de l'ellipse qu'il va tracer à l'aide d'une corde (en rouge) ficelée à chaque piquet. Le centre de la Terre peut donc se trouver à l'un ou l'autre des foyers. Il y a donc deux trajectoires elliptiques possible selon le foyer utilisé pour y placer le centre de la Terre.
On appelle trajectoire "''tendue''" et trajectoire "''plongeante''" les deux trajectoires à utiliser pour une arme qui va aller du point <math>B</math> ou elle été lancée au point <math>D</math>, la cible. Ce que montre la figure 1 ci-dessous où la mise à feu du missile balistique se situe en <math>A</math> et le début de la phase balistique de l'arme en <math>B</math><ref group="note">Dans le cas de ces deux trajectoires les ellipses sont "larges". Les foyers <math>F</math> et <math>F'</math> sont proches l'un de l'autre, beaucoup plus que dans le schéma "du jardinier" où l'ellipse est plus "allongée"</ref>.
Ces deux trajectoires se distinguent (schéma ci-contre) par une différence importante du trajet atmosphérique lors de la phase ultérieure de rentrée dans l'atmosphère. Dans le cas de la trajectoire tendue le parcours est plus long et subit donc plus d'échauffements.
La rentrée dans l'atmosphère est une phase difficile. Aux très grandes vitesses l'échauffement dû à la résistance de l'air pose un problème technique de matériaux destinés à la protection thermique<ref group="note">La rentrée dans l'atmosphère est décrite plus loin</ref>.
Plus d'échauffement demande plus de protection, donc plus de poids à lancer. Un parcours atmosphérique très long conduit à des échauffement excessifs qui ne seraient combattus que par des protections particulièrement lourdes.
Pour ces raisons, les missile balistiques n'utilisent que la trajectoire plongeante.
== Trajectoires à portée maximum ==
(figures 2 et 3 ci-dessus)<br>
Les contraintes d'échauffement lors de la rentrée atmosphérique pèsent aussi sur la définition de la portée maximum.
Plus la portée est grande, plus la vitesse de l'arme a été forte à son lancement, plus aussi l'angle de rentrée dans l'atmosphère "s'aplatit" (figure 3).
On a vu (figure 2) que la vitesse donnée à l'arme connait une limite. Elle doit être inférieure à {{unité|8|km/s}} sous peine de satelliser et donc de la placer l'arme continûment dans l’espace, ce qui est est interdit par les Traités des Nations Unies relatifs à l'espace extra-atmosphérique (1967<ref group="note">{{Ouvrage
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| isbn = 92-1-200258-7
| lire en ligne = http://www.unoosa.org/pdf/publications/STSPACE11F.pdf
}}</ref><ref group="note">Ces Traités n’interdisent évidemment pas à l’arme un parcours dans l’espace pourvu qu'il soit bref.</ref
Si, mathématiquement, la portée maximale du missile balistique avec une vitesse au lancement très légèrement inférieure à {{unité|8|km/s}} est de {{unité|20000|km}} soit la demie circonférence de la Terre (figure 2, trajectoire en noir avec point d'arrivée en <math>D_4</math>), la rentrée dans l'atmosphère s'y ferait sous un angle presque nul. L'arme arriverait parallèle au sol avec un énorme - et physiquement impossible - parcours dans l'atmosphère.(figure 3, cas <math>D_4</math>). Dans le cas où la vitesse au lancement est un peu moins proche de la vitesse de satellisation (point d'arrivée en <math>D_3</math>) l’arme rentrerait dans l’atmosphère avec un parcours très long, lui aussi physiquement impossible (figure 3, cas <math>D_3</math>).
▲[[File:Missile balistique 7.pdf|left|600px]]
Sauf à dépenser un surplus énergie considérable au lancement de l'arme en la dotant d'un bouclier thermique particulièrement lourd afin de résister aux contraintes thermique considérables d'un long parcours dans l'atmosphère, quasi tous les missiles balistiques de dernière génération fournissent une portée de {{unité|10000|km}} et un peu plus (ce qui correspond à une vitesse au lancement d'environ {{unité|7|km/s}}), largement suffisante parce qu’elle correspond au besoin stratégique des pays qui en sont dotés, compte tenu de leur géographie.
==Autres portées disponibles==
▲Le parcours atmosphérique très long conduit à des échauffement excessifs qui ne seraient combattus que par des protections particulièrement lourdes. Avec comme conséquence : le missile balistique peinerait à les lancer aussi loin, sauf à accroître considérablement sa puissance et donc sa taille (un problème pour les sous-marins) et donc son coût.
Ce qui veut dire qu'une portée faible, {{unité|2000|km}} par exemple, peu être atteinte par deux missiles balistiques très différents:<br>
▲Par ailleurs il existe deux angles de tir (à gauche ci-dessous) qui, pour une même vitesse, permettent d’atteindre d’une part un point le plus lointain possible, à la distance maximum de tir donc, et d’autre part un point le plus proche. La portée de l'arme se situe entre ces deux extrêmes. Le point le plus proche n’est pas à une distance nulle. En effet la trajectoire qui doit être une ellipse interdit — pour qu’elle soit réalisable — une distance de tir extrêmement proche du point où l’arme été lancée.
- soit par un missile balistique de deuxième génération à deux étages peu élaborés de portée maximum {{unité|2000|km}};<br>
- soit par un missile balistique de dernière génération de portée maximum {{unité|10000|km}} mais utilisé pour un tir à {{unité|2000|km}} seulement.
La différence réside dans la vitesse d'arrivée de l'arme: quelques km/s dans le premier cas et elle pourrait être interceptée par des missiles sophistiqués de défense anti-missiles <ref group="note">La défense anti-missile balistique est traitée plus loin</ref>; près de {{unité|7|km/s}} dans le second cas. Aucune interception n'est à ce jour réalisable avec une chance convenable de succès.
▲[[File:Missile balistique 24.png|left|300px]]
[[File:Missile balistique 1.svg|right|650px]]▼
Ce qu'il convient donc de souligner
▲Un missile balistique ne peut lancer en deçà d'une distance minimum, environ {{unité|500|km}} pour des vitesses de l’ordre de {{unité|4|km/s}} et {{unité|1000|km}} pour {{unité|7|km/s}} (figure 1, à droite). Il reste que la portée desservie est impressionnante (plusieurs centaines voire milliers de kilomètres) à quoi s'ajoute le fait (caractéristique des trajectoires) que la vitesse à l'arrivée est la même sur toute la portée.
La figure 2 montre trois points de lancement (<math>B_1</math> à <math>B_3</math>) accessibles à partir du point <math>A</math> où le missile balistique est tiré. Ils définissent les trajectoires elliptiques (le centre de la Terre en étant l'un des foyers) qui couvrent toute la portée de <math>D_1</math> à <math>D_3</math> en passant par tous les points intermédiaires <math>D_2</math>.▼
==Conclusion==
La figure ci-dessus à droite rappelle en les caractérisant à titre de conclusion le trois trajectoires balistiques types de l'arme (ou des armes) d'un missile balistique.<br>
La mise à feu du missile balistique se fait en <math>A</math>.
▲La
Un missile dit de
Même après le freinage dû au parcours atmosphérique ▲Ce qu'il convient donc de souligner ici, c'est que la classification encore adoptée aujourd’hui selon les portées maximum peut induire en erreur. Les missiles de génération intermédiaire ne sont que des étapes dites de courte, de moyenne ou de portée intermédiaire. Tout ceci ne cache que leurs insuffisances à lancer leur arme plus vite, ce qui est difficile techniquement et ne se réalise que progressivement ''via'' des générations successives de missiles balistiques de plus en plus élaborés.
== Notes ==
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