Concevoir un composant du module HALO
Concevez et construisez un composant, un dispositif ou un outil multifonctionnel qui sera utilisé par les astronautes pendant leur séjour dans le module HALO (module d'habitation et de logistique) pour réaliser diverses tâches.
Version textuelle de l'infographie Processus de conception en ingénierie
Processus de conception en ingénierie
- Problème ou défi
- Définis le problème
- Identifie les contraintes et défis de conception possibles
- Remue-méninges pour penser à plusieurs solutions au problème
- Sélectionne la solution la plus prometteuse
- Prototype la solution
- Teste et évalue ton prototype
- Revois ton prototype afin de l'améliorer
- Communique ta solution
Infographie intitulée « Processus de conception en ingénierie ». (Source : Agence spatiale canadienne [ASC].)
Définir
La station Gateway sera en orbite autour de la Lune et servira de centre de contrôle pour les futures missions d'exploration de la Lune. Contrairement à la Station spatiale internationale (SSI) dont la taille équivaut à environ cinq patinoires de hockey côte à côte, la station Gateway sera beaucoup plus petite, soit un peu moins qu'une seule patinoire. Les astronautes disposeront d'un espace très limité lorsqu'ils seront stationnés dans le module HALO, pas plus grand qu'un petit autobus scolaire. Ils devront y réaliser des expériences, mener des activités de robotique, manger, se reposer et faire de l'exercice. Le module d'habitation doit être conçu en gardant à l'esprit l'efficacité et la fluidité. Pour aménager le mieux possible l'espace dans le module HALO, il faudra que de nombreux aspects soient multifonctionnels.
Votre défi consiste à concevoir et à construire un composant, un dispositif ou un outil multifonctionnel qui sera utilisé par les astronautes pendant leur séjour dans le module HALO pour réaliser diverses tâches.
Pour en savoir plus sur le rôle du Canada dans le projet de la station Gateway.
Matériel suggéré
- Papier, papier quadrillé ou papier isométrique pour dessiner votre projet.
- Carton, papier et ce qu'on a sous la main qui peut servir de matériel (p. ex. boîtes d'œufs, pailles, bâtonnets de bois, bouteilles en plastique, brindilles, pierres, brochettes).
- Adhésif et attaches (pince-feuilles, cure-pipes, ficelle, ruban adhésif, colle ou colle maison).
- Ciseaux ou couteau utilitaire.
- Pistolet à colle chaude (facultatif).
- Peinture de diverses couleurs, papier de couleur, papier d'aluminium ou tout autre matériel disponible pour les décorations.
Version textuelle de l'infographie de quelques techniques de découpage et pliage de carton
Quelques techniques de découpage et pliage de carton
- Collerette
- Renfort en L
- Languettes
- Fente + fente
- Fente + languette
- Ficelle
Quelques techniques de découpage et pliage de carton. (Source : ASC.)
Identifier
Que feront les astronautes dans le module HALO et comment pouvez-vous combiner certaines de leurs tâches en éléments multifonctionnels? Par exemple, pouvez-vous concevoir un compartiment de repos qui se transforme en un appareil d'exercice? De quoi devez-vous tenir compte lors de la conception d'éléments multifonctionnels? Les expériences scientifiques doivent-elles rester telles quelles là où elles sont ou pouvez-vous concevoir des éléments pour que le laboratoire de recherche puisse servir à d'autres fins?
Contraintes – La conception de votre composant doit être multifonctionnelle et répondre aux besoins des astronautes à bord de la station Gateway. Assurez-vous d'inclure la façon dont le composant sera fixé à l'intérieur du module HALO, et toute caractéristique spéciale qui prend l'apesanteur en compte.
Recherche – Pouvez-vous vous renseigner sur ce que font les astronautes dans l'espace pour vous guider dans votre conception? Commencez par consulter la page Web Vivre dans l'espace pour vous familiariser avec le quotidien des astronautes en mission à la SSI. Et pour continuer, la page Web Que font les astronautes? présente les expériences scientifiques que mènent les astronautes, les formations qu'ils doivent suivent et même le travail qu'ils doivent faire pour assurer la maintenance de la Station.
Faire un remue-méninges
Quelle est la différence entre la vie sur Terre et la vie dans l'espace? Quel effet la microgravité a-t-elle sur le quotidien des astronautes, comme manger, se brosser les dents, aller aux toilettes, faire de l'exercice et même dormir? L'habitacle du module HALO est très réduit, mais devrait répondre à tous les besoins des astronautes. N'oubliez pas de favoriser un équilibre sain entre travail et vie privée, et essayez de penser à des composants qui serviront à plusieurs fins.
Quels sont les limitations imposées et les défis qu'il faudra surmonter? Vu le peu de place disponible, comment pouvez-vous optimiser l'habitacle pour qu'il soit le plus multifonctionnel possible? Comment l'absence de gravité dans l'espace aura-t-elle un effet sur la conception de votre composant?
| Numéro | Tâche | Composant | Aspects multifonctionnels |
|---|---|---|---|
| 1 | Entreposage d'aliments | - | - |
| 2 | Sommeil | - | - |
| 3 | Commande de la robotique | - | - |
| 4 | Communications | - | - |
| 5 | Exercice | - | - |
| 6 | - | - | - |
| 7 | - | - | - |
| 8 | - | - | - |
Sélectionner
Quelle est la solution la plus prometteuse qui vous permettra d'intégrer tous les éléments essentiels dans votre plan? Où est-il le plus judicieux de combiner des modules ou une zone pour qu'ils remplissent plusieurs fonctions?
Faites des croquis de votre conception sur du papier ordinaire, du papier quadrillé ou du papier isométrique. Essayez d'inclure des vues sous différents angles.
Exemple de prototype. (Source : ASC.)
Faire un prototype
- Rassemblez une variété de matières recyclables, en particulier du carton.
- Dessinez votre conception sur du papier et identifiez les caractéristiques importantes. Assurez-vous d'inclure les mesures précises de vos différentes pièces (en centimètres ou en millimètres).
- Demandez aux autres ce qu'ils pensent de vos idées et votre conception.
- Construisez un modèle de votre prototype à partir du matériel disponible.
- Ajoutez des étiquettes à votre conception, si nécessaire.
Tester
À combien de fonctions différentes votre composant peut-il servir? Comment répond-il aux besoins des astronautes pendant leur séjour dans l'espace? Comment se comportera-t-il en microgravité?
Revoir
Quels changements faut-il apporter à la conception de votre composant pour qu'il puisse servir aux fonctions requises? Est-ce qu'un système de fixation permettrait de rendre plus sûre et plus facile l'utilisation du composant? Si vous revoyez votre conception, qu'allez-vous changer?
Communiquer
Créez une vidéo où vous expliquerez votre conception. Demandez à un adulte de partager une photo de votre projet sur les médias sociaux et d'étiqueter l'ASC. On ne sait jamais, un véritable astronaute ou ingénieur pourrait voir votre création!
Approfondir
- Pouvez-vous trouver des informations sur ce que les astronautes feront dans le module HALO?
- Pouvez-vous faire des recherches sur votre composant, dispositif ou outil et mieux comprendre son utilité?
- Améliorez la conception en y incorporant votre microcontrôleur préféré (p. ex. micro:bit, CPX, Arduino ou Raspberry Pi) pour ajouter des lumières, du son, des capteurs ou des moteurs à votre composant ou dispositif.
- Illuminez votre module HALO en ajoutant des DEL (diodes électroluminescentes), avec un circuit électrique simple alimenté avec une pile.
- Créez une vidéo avec écran vert pour présenter votre projet.
- Concevez et/ou imprimez en 3D des pièces à l'aide de votre logiciel de CAO pour votre composant, outil ou dispositif.
- Pouvez-vous créer une expérience interactive avec votre composant, outil ou dispositif avec Scratch, Unity ou Unreal Engine?
Liens avec le programme pédagogique
- Mesures :
- Sens des nombres
- Mesures standards (cm/mm)
- Aire et volume
- Ratios
- Croquis, étiquetage
- Créativité, pensée critique et résolution de problèmes, communication et collaboration
- Raisonnement technique, processus de conception technique
Poursuivez l'exploration
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