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"Gaston s’envole" : expériences numériques en impesanteur

Le 17 juin 2015, un projet d’expériences scientifiques en impesanteur proposée par le lycée Gaston Monnerville est sélectionné par le CNES. C’est la première fois que des expériences en Sciences de l’Ingénieur sont sélectionnées en Guyane pour une campagne de vols paraboliques !

En effet, tous les ans, le CNES fait un appel à projet de lycéens pour réaliser des expériences en impesanteur dans l’Airbus A310 ZERO-G (pour zéro gravité) de sa filiale Novespace, et sélectionne 3 projets : cette année, il s’agit donc de Kourou, mais aussi Toulouse et Montauban.

A la rentrée de septembre 2015, 7 élèves de Terminale S - SI se portent volontaires et s’engagent à participer à la réalisation des expériences sélectionnées deux heures par semaine jusqu’au vol en impesanteur le 22 mars 2016. Encadrés par leurs professeurs de Sciences de l’Ingénieur, Oriane AUBERT, et de Physique-Chimie, Pascal ROGER, il s’agit de Louis ALEIXANDRE, Aurélie APATOUT, Pierre-Emmanuel CASTEX, Alexandre CLOT, Camille NAVAILS, Jean-François PUSTAY et Anderson SONNY.

Une très belle expérience de projet mené à son terme, avec d’excellents souvenirs pour tous et une importante valeur ajoutée pour les élèves comme pour les enseignants.

Vous pouvez retrouver l’ensemble du projet sur le blog très documenté de Gaston s’envole.

Si l’aventure vous tente, suivez le lien et envoyez votre projet pour participer à la prochaine campagne de vols paraboliques du CNES.


Qu’est-ce qu’un vol parabolique ?

Le vol parabolique de l’A310 ZERO-G permet de reproduire les conditions d’apesanteur (situation appelée « impesanteur » pour la distinguer de la véritable apesanteur) pendant des séquences de 22 secondes, répétées une trentaine de fois. L’A310 ZERO-G est un véritable laboratoire aérien dans lequel prennent place plusieurs équipes de scientifiques lors de chaque vol parabolique.


Une parabole expérimentale by gastonsenvole

Que sont les expériences proposées ?

Les expériences du projet « Gaston s’envole » tentent d’apporter des éléments de réponse scientifiques à la problématique suivante :

L’absence de pesanteur modifie les mécanismes liés à la mise en mouvement et à la locomotion, même dans un environnement contenant de l’air. Comment déplacer des objets dans les navettes spatiales ou sur des planètes à moindre pesanteur que la Terre ? Deux moyens de locomotion sont étudiés : le battement des ailes d’un oiseau bionique et la rotation d’hélices équipant un robot expérimental. Des mesures embarquées permettront également de quantifier l’influence des variations de la pesanteur sur la consommation énergétique de ces objets mécatroniques.

  • Expérience 1 : Influence de la pesanteur sur la consommation énergétique d’un oiseau bionique

Il s’agit de comparer la consommation énergétique d’un oiseau bionique (Bionic Bird de la société XTIM) pour différentes valeurs de la gravité (1g, 1,8g et 0g). Bionic Bird est un petit oiseau robotique de moins de 10 grammes qui se propulse en battant des ailes, commandé par bluetooth (smartphone/tablette). Un banc d’essai permettant de mesurer la consommation énergétique instantanée a été réalisé et fixé dans un châssis expérimental fourni par le CNES, en vis-à-vis d’une caméra filmant le battement des ailes de l’oiseau et les mesures affichées par les instruments.


Consommation énergétique du Bionic Bird en... by gastonsenvole

  • Expérience 2 : Comportement d’un oiseau bionique en impesanteur

On souhaite vérifier si la propulsion d’un objet par battement d’ailes est possible en apesanteur en présence d’air, ou si elle perd complètement son efficacité. Pour apporter des éléments de réponse à cette question, on compare les mouvements de translation du Bionic Bird selon l’axe des lacets et l’axe de roulis, avec et sans pesanteur. Deux oiseaux sont guidés le long de deux câbles en nylon passant entre les ailes et le corps, selon chaque axe de translation.


Translation le long de l'axe de roulis à 0g... by gastonsenvole

  • Expérience 3 : Test d’un prototype de robot pour navette spatiale en impesanteur

On souhaite tester le fonctionnement d’un prototype de robot qui, équipé de capteurs, doit se maintenir au centre d’un espace sans intervention humaine et grâce à 6 mini-ventilateurs. Le robot est de forme cubique, et comporte un mini-ventilateur avec des pâles en mousse ainsi qu’un capteur de distance à ultra-son sur chaque face. Pour fonctionner, il est équipé d’un accéléromètre, d’alimentations par piles et de cartes électroniques Arduino.

Très ambitieuse, cette expérience n’a malheureusement pas abouti avant la campagne de vols paraboliques et n’a pu être testée en impesanteur. En effet, bien qu’assemblé, le robot n’a pu être suffisamment optimisé pour être opérationnel à temps.


Remerciements

Un grand merci aux partenaires qui ont permis à ce projet d’avoir lieu : le CNES-CSG pour son soutien financier, logistique et la couverture médiatique dès la sélection du projet, mais aussi l’hôtel Mercure de Kourou, ASIRU, la Résidence des Balisiers, XTIM et EspacePub.

Merci également au soutien de l’Inspection Académique, de l’administration du lycée Gaston Monnerville et des collègues (en particulier Mme WILLIAM pour la programmation informatique, M. CATALDO pour la réalisation des pièces, M. CAVENAGO pour la recherche des sponsors).

Edito

Bienvenue sur la nouvelle version du site disciplinaire STI de l’académie de Guyane ! Nous vous souhaitons une bonne navigation et sommes ouverts à toutes remarques et contributions.

Le webmestre

Les évènements à venir

- Lundi 20 juin
Epreuve de baccalauréat d’Enseignement Technologique Transversal (STI2D)

- Mercredi 22 juin
Epreuve de baccalauréat de Sciences de l’Ingénieur (S-SI)


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