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Mission de ravitaillement lunaire

Difficulté : Modérée

Durée : 2,5 heures

Matériel : Beaucoup

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Contexte

L'Agence spatiale canadienne (ASC) travaille avec ses partenaires nationaux et internationaux à préparer la prochaine étape de l'exploration spatiale qui consistera à envoyer des humains vers des destinations éloignées comme la Lune (384 400 km de la Terre) et Mars (225 millions de km de la Terre). Ces missions audacieuses poseront de plus grands défis que celui de se rendre à la Station spatiale internationale (SSI), qui ne se trouve qu'à 400 km de la Terre. Ces défis sont notamment les longs délais de communication, des risques pour la santé des humains qui vivent sans l'atmosphère protectrice de la Terre et la durée inédite des missions.

Ces facteurs impliquent que les équipages et les missions qui voyageront plus loin de la Terre devront disposer de plus d'autonomie. L'ASC se prépare à jouer un rôle potentiel dans ces missions futures en faisant progresser les technologies dans des domaines où le Canada excelle, comme l'intelligence artificielle, la robotique et les sciences de la santé.

Il est difficile d'atterrir sur la Lune. La sonde Luna 2 de l'URSS a été le premier objet artificiel à toucher la Lune quand elle a été envoyée s'y écraser en . Toutefois, de nombreuses missions ont échoué avant et après. Bravant ces difficultés, le , Neil Armstrong et Buzz Aldrin sont devenus les premiers à marcher sur la surface lunaire.

L'ASC et ses partenaires internationaux prévoient un retour sur la Lune, où la station spatiale orbitale Gateway jouera un rôle crucial. Contrairement à la SSI, la station Gateway ne sera pas continuellement occupée par des astronautes, de sorte que la conception, l'ingénierie et les essais seront de la plus haute importance. Grâce à la station Gateway, la NASA espère retourner sur la Lune pour mener des expériences et approfondir nos connaissances sur le Système solaire.

Pour en savoir plus sur le rôle du Canada dans le retour sur la Lune :

Canadarm3, le système robotisé intelligent du Canada pour la station spatiale lunaire Gateway

Conception graphique du Canadarm3. (Source : ASC/NASA.)

Description de la mission

La station spatiale lunaire Gateway est un succès! Les astronautes commencent à vivre et à travailler sur la Lune pendant de plus longues périodes. Ils ont besoin de fournitures pour leurs travaux scientifiques. Vous devez construire un atterrisseur lunaire pour acheminer ces fournitures en toute sécurité à la surface de la Lune.

À l'aide des matériaux fournis et d'un œuf cru, vous et votre équipe devez concevoir, budgéter, construire et tester votre atterrisseur lunaire en le faisant descendre de un mètre, de deux mètres et de trois mètres. Comme vous effectuez vos essais préliminaires sur Terre, votre équipe est autorisée à utiliser un parachute si votre conception l'exige. Cependant, il est important de noter qu'il y a très peu d'atmosphère sur la Lune, donc un parachute ne sera pas aussi efficace sur la Lune que sur Terre.

Déroulement

Description Durée
Contexte 15 minutes
Directives 5 minutes
Activité en groupe 90 minutes
Points de réflexion 30 minutes
Récapitulation 10 minutes
Total 2,5 heures

But

Les participants construiront un atterrisseur qui se posera sur le sol en toute sécurité avec un contenu intact.

Objectifs

À la fin de l'activité, les élèves pourront :

Préparation à la mission

Matériel

Mise en place et planification (pour l'éducateur)

Instructions de la mission

Contraintes de conception

  1. Le coût total des matériaux utilisés ne peut dépasser la moitié du coût total des matériaux fournis.
  2. (Facultatif) La masse totale de l'atterrisseur ne peut être supérieure à la moitié de la masse totale des matériaux (à l'exclusion de l'œuf).
  3. Environ 25 % de l'œuf doit être visible.
  4. (Facultatif) Si plusieurs atterrisseurs réussissent à livrer leur charge utile, le plus léger gagnera.

L'activité sera divisée en six phases distinctes.

  1. Phase de conception et élaboration du budget
    1. Utiliser votre créativité pour concevoir un atterrisseur qui gardera votre charge utile (votre œuf) en sécurité — intact — quand il tombe de un, de deux et de trois mètres.
    2. Décider quel matériel utiliser. Utiliser la feuille de travail pour faire le suivi du budget et de la masse des matériaux sélectionnés.
    3. Rappel : votre charge utile coûte 300 000 $. N'oubliez pas d'ajouter ce chiffre à votre budget total.
  2. Phase de construction
    1. Construire un atterrisseur lunaire selon le plan élaboré.
    2. Faire un suivi des éléments qui fonctionnent et de ceux qui ne fonctionnent pas. Qu'est-ce qui doit être changé par rapport à la conception originale? Consignez aussi ces renseignements dans le questionnaire d'après-mission.
  3. Phase de mise à l'essai
    1. Il est temps de mettre votre conception à l'essai!
    2. Le test s'est-il déroulé comme prévu? Avez-vous besoin de changer quoi que ce soit à la conception originale?
  4. Phase de raffinement de la conception
    1. Au besoin, modifiez la conception ou ajoutez du matériel pour protéger l'œuf.
    2. À la discrétion de l'animateur de l'activité : si les équipes doivent reconcevoir ou ajouter des matériaux à leur atterrisseur, le prix des matériaux pourra augmenter de 10 à 20 %.
    3. Si on utilise des œufs, l'animateur de l'activité peut décider si les matériaux utilisés lors d'une première descente infructueuse seront remplacés gratuitement.
  5. Phase d'atterrissage
    1. Il est temps d'envoyer l'atterrisseur à la surface de la Lune : faites-le tomber d'une hauteur de un mètre.
    2. Si l'œuf est toujours intact : laisser tomber l'atterrisseur de deux mètres de haut.
    3. Si l'œuf est toujours intact : laisser tomber l'atterrisseur de trois mètres de haut.
  6. Étape de discussion
    1. Discuter des résultats obtenus avec l'atterrisseur lunaire. Voici quelques questions à examiner.
      • Dans quelle mesure la conception a-t-elle été réussie?
      • Quelle est la différence entre le produit final et la conception originale?
      • Le budget du projet est-il respecté ou est-ce qu'il se situe en dessous ou au-dessus des prévisions?
      • Si vous aviez droit à un budget plus élevé (coût et masse), qu'auriez-vous changé dans votre conception?
      • Avez-vous été étonné des résultats de l'atterrissage?
    2. L'animateur peut nommer un gagnant de l'activité en fonction de chacun ou de l'ensemble des critères suivants.
      • L'œuf est-il intact? (Était-il fissuré ou cassé?)
      • Le budget du projet est-il respecté ou se situe-t-il en dessous ou au-dessus des prévisions?
      • Le projet a-t-il tenu compte de la masse? (question facultative)

Téléchargez le feuillet du participant (PDF, 376 ko)

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