Référence spatiale

La référence spatiale (également appelée cadre de référence ou système de référence ) est un système de coordonnées utilisé pour définir la position et l'orientation d'objets ou de points dans l'espace.

Il fournit le cadre nécessaire pour décrire les emplacements et les mouvements spatiaux de manière cohérente et standardisée.

Dans le contexte des systèmes satellitaires, de la navigation et de la géodésie, le système de référence spatiale est crucial pour déterminer les emplacements, trajectoires et orientations précis des satellites, des engins spatiaux ou des objets sur Terre.

Composants clés d'une référence d'espace:

Système de coordonnées:
- Une référence d'espace utilise un système de coordonnées (généralement cartésien ou sphérique) pour définir la position des objets dans l'espace. Cela implique généralement trois axes (x, y et z) pour représenter les emplacements spatiaux.
Origine:
- L' origine de la référence de l'espace est le point de départ ou l'emplacement de référence à partir de laquelle toutes les mesures sont effectuées. Cela pourrait être le centre de la terre, le centre d'un corps céleste ou tout autre point défini dans l'espace.
Haches:
- Les axes dans une référence d'espace définissent les directions le long desquelles les positions sont mesurées. Ceux-ci pourraient être alignés sur la surface de la Terre, le plan de l'écliptique ou d'autres références célestes. Par exemple:
  - L' axe des x pourrait pointer vers une étoile fixe spécifique ou le principal méridien.
  - L' axe y pourrait être perpendiculaire à l'axe x dans le cadre de référence.
  - L' axe Z représente généralement l'axe de rotation de la Terre (ou le vecteur normal à un plan spécifique).
Données:
- La donnée est le modèle mathématique de la Terre utilisé pour définir l'origine et la forme du cadre de référence. Par exemple, WGS84 (World GeoDetic System 1984) est une donnée commune utilisée dans les systèmes GPS pour définir la taille, la forme et la rotation de la Terre.
Référence à l'heure:
- La référence temporelle définit le composant temporel d'un système de référence d'espace. Il est nécessaire de tenir compte des mouvements, tels que la rotation de la terre ou le mouvement des satellites. Par exemple, dans les systèmes de navigation par satellite, le temps est souvent référencé au temps GPS ou à l'UTC (temps universel coordonné) .
Paramètres physiques:
- En plus du système de coordonnées et d'origine, la référence de l'espace comprend également des paramètres physiques qui expliquent la forme, la taille et l'orientation des corps ou des objets célestes dans le système. Par exemple:
  - L' ellipsoïde de la Terre (un modèle simplifié de forme de la Terre) est utilisé pour calculer les coordonnées géographiques dans la plupart des références d'espace.
  - Des paramètres géodésiques comme l'inclinaison de l'axe terrestre ou des modèles gravitationnels peuvent également être inclus pour une précision plus élevée.

Types communs de références d'espace:

Centré sur la terre, fixé à la terre (ECEF):
- Un cadre de référence utilisé dans le GPS et d'autres systèmes de navigation où l'origine est au centre de la Terre, et les axes sont fixes par rapport à la surface de la Terre. Ce système explique la rotation de la Terre et est couramment utilisé dans les applications qui nécessitent un positionnement précis à la surface de la Terre.
Système de coordonnées géocentriques:
- Une référence d'espace mondiale qui place le centre terrestre à l'origine. Ce système est souvent utilisé pour les orbites satellites et les applications d'espace où les objets sont en orbite autour de la Terre.
Système de coordonnées équatoriales:
- Un système de référence spatial souvent utilisé en astronomie, où les positions sont définies par rapport à l'équateur céleste et un point fixe dans l'espace (comme l'équinoxe vernal). Ce système est utile pour localiser les étoiles, les planètes et d'autres objets célestes.
Cadre de référence inertielle:
- Un système de référence spatial qui ne tient pas compte du mouvement rotationnel ou translationnel (c'est-à-dire qu'il est «fixe» dans l'espace). Il est souvent utilisé dans la navigation des vaisseaux spatiaux, où le cadre de référence est stable et non affecté par le mouvement de la Terre.
Référence de l'espace local:
- Il s'agit d'un système de référence à plus petite échelle qui pourrait être utilisé pour la navigation locale, comme dans un bâtiment ou une région spécifique. Par exemple, il pourrait être basé sur des coordonnées géographiques locales ou une donnée locale spécifique.

Applications de référence de l'espace:

Navigation par satellite : les références d'espace comme WGS84 aident à définir les positions des satellites et à permettre des services précis basés sur la localisation (par exemple, GPS).
Navigation des vaisseaux spatiaux : Les références d'espace sont utilisées pour déterminer la position, la vitesse et l'orientation de l'engin spatial par rapport à la Terre ou à d'autres corps célestes.
Astronomie : Les références d'espace astronomique sont utilisées pour localiser les étoiles, les planètes et autres objets célestes, ainsi que pour calculer leur mouvement au fil du temps.
Géodésie : La mesure de la forme, de l'orientation et du champ gravitationnel de la Terre repose sur des systèmes de référence d'espace précis.

Résumé:

Une référence d'espace est un système de coordonnées et des paramètres associés qui définissent la position, l'orientation et le mouvement des objets dans l'espace. Il comprend le système de coordonnées, l'origine, les axes, la référence et la référence temporelle, permettant des mesures spatiales précises et le positionnement de manière standardisée sur diverses applications telles que la navigation par satellite, la navigation sur les vaisseaux spatiaux et l'astronomie.