La station spatiale Gateway et le module HALO
À l'aide des principes de conception, créez une version à l'échelle de la station spatiale lunaire Gateway, y compris le module HALO (module d'habitation et de logistique) capable d'accueillir deux astronautes.
Cette activité peut être réalisée seul ou en petits groupes.
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 spatiale lunaire 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 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 limité lorsqu'ils seront dans le module HALO. Ils devront y réaliser des expériences, mener des activités de robotique, manger, se reposer et faire de l'exercice, et ce, dans un espace qui ne sera pas plus grand qu'un petit autobus scolaire. L'habitacle doit être conçu en gardant à l'esprit l'efficacité et la fluidité. Le module HALO disposera de ports d'amarrage et sera alimenté en électricité par des panneaux solaires extérieurs. Il sera aussi possible d'ajouter de futurs modules à la station Gateway, selon les besoins.
Votre défi consiste à construire un modèle réduit de la station spatiale lunaire Gateway. Vous pouvez envisager d'utiliser une ou deux bouteilles vides de boisson gazeuse de deux litres, une forme cylindrique équivalente ou encore fabriquer votre propre cylindre avec d'autres matériaux. Votre station Gateway doit comprendre ses quatre principaux éléments : le module HALO pour les astronautes (et quelques sections désignées à l'intérieur du module HALO), deux panneaux solaires, l'élément d'alimentation et de propulsion, et le grand bras robotisé. Vous pouvez aller plus loin en y ajoutant d'autres modules et éléments, comme les modules d'habitation I-Hab et D-Hab, et le vaisseau spatial Orion.
Pour en savoir plus sur le rôle du Canada dans le projet de la station lunaire Gateway.
Identifier
Concevez et construisez un modèle réduit de la station spatiale lunaire Gateway en gardant en tête les contraintes suivantes.
Votre modèle réduit doit inclure quatre éléments de la station spatiale lunaire Gateway :
- un module HALO avec quatre sections intérieures désignées pour le travail et la vie des astronautes;
- un élément d'alimentation et de propulsion;
- deux panneaux solaires;
- le Canadarm3.
Matériel suggéré
- Bouteilles de plastique vide 2L (ou autres matériaux pour créer des formes cylindriques).
- Du carton ou du papier construction.
- Des attaches (élastiques, pince-feuilles, cure-pipes, ficelle, ruban adhésif, colle ou colle maison).
- Des ciseaux ou un couteau utilitaire.
- Pistolet à colle chaude (facultatif).
- Papier quadrillé ou papier ordinaire.
- Ce que tu as sous la main et qui peut être réutilisé comme matériel : p. ex. bouteilles en plastique, boîtes d'œufs, pailles, bâtonnets de bois, petites brindilles, pierres.
- De la peinture de diverses couleurs ou du papier de couleur, des crayons de couleur, des crayons à mine, des marqueurs, du papier d'aluminium ou tout autre matériel pour donner à ton module HALO un aspect génial!
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.)
Faire un remue-méninges
Quelle est la différence entre la vie sur Terre et la vie dans l'espace? En fonction de l'objectif de la mission, que devez-vous avoir dans votre module HALO pour répondre aux exigences du travail des astronautes et leur séjour dans l'espace? De quoi ont-ils besoin pour vivre et travailler confortablement? Quels sont les limitations et les défis que vous devrez surmonter? Vu qu'il n'y a pas beaucoup de place, comment pouvez-vous optimiser la surface dont vous disposez pour que l'habitacle soit multifonctionnel? Comment l'absence de gravité dans l'espace aura-t-elle un effet sur votre conception?
| Numéro | Module/ Section |
Dimensions (cm/cm²/cm³) |
Ratio du module vs station complète |
Pourcentage | Décimal |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | HALO | - | - | - | - |
| 2 | - | - | - | - | - |
| 3 | - | - | - | - | - |
| 4 | - | - | - | - | - |
| 5 | - | - | - | - | - |
| 6 | - | - | - | - | - |
| 7 | - | - | - | - | - |
| 8 | - | - | - | - | - |
Dimensions globales de votre station spatiale lunaire Gateway :
Sélectionner
Quelle est la solution la plus prometteuse qui vous permettra d'intégrer tous les éléments essentiels dans votre plan? Quels sont les matériaux dont vous disposez et qui pourraient avoir des conséquences sur la réalisation de votre projet de construction?
Exemple de station lunaire Gateway et des modules qui la composent. (Source : ASC.)
Faire un prototype
- Faites un croquis ou un dessin de votre version de la station spatiale lunaire Gateway et de l'intérieur du module HALO.
- Rassemblez une variété d'objets recyclables à utiliser comme matériaux de construction. Peut-être pouvez-vous trouver une boîte, du carton ou des bouteilles en plastique transparent dans le bac de recyclage? Jetez un coup d'œil aux conceptions en carton suggérées pour vous aider à donner vie à vos idées et à apprendre comment fabriquer un prototype en carton.
- En fonction du ratio que vous avez déterminé dans le tableau, construisez la structure principale de votre module HALO et créez dedans des sections que vous jugerez essentielles pour les astronautes. Utilisez des attaches en carton comme des fentes, des languettes, des brides et des supports pour créer des sections de votre module HALO et relier les autres modules de votre station spatiale lunaire.
- Ajoutez à chaque section du module HALO des détails qui permettront d'identifier ce à quoi elle sert. Par exemple : lit, toilettes, station de recharge, équipement de laboratoire.
- Étiquetez ces parties détaillées de votre modèle pour faciliter leur identification.
Tester
Comment votre conception favorise-t-elle un bon équilibre entre le travail et la vie quotidienne des astronautes? Que pouvez-vous faire pour que deux astronautes puissent se déplacer en toute sécurité dans le module HALO? Comment pouvez-vous vous assurer qu'il y a des possibilités d'expansion pour les futurs modules qui seront ajoutés à la station spatiale lunaire Gateway?
Revoir
Parfois, les choses ne se passent pas toujours comme prévu, surtout dans l'espace. Choisissez l'une des situations ci-dessous et apportez les modifications nécessaires à la conception de votre station spatiale lunaire Gateway et/ou votre module HALO pour répondre à l'un des imprévus suivants.
- Urgence médicale grave
- Approvisionnement excédentaire
- Panne d'électricité
- Nouveau module à amarrer
- Faille de sécurité qui mène à condamner une section
Communiquer
- Faites une visite guidée de votre modèle de la station spatiale lunaire Gateway. Dites ce que serait une journée typique dans la vie des astronautes à bord.
- Quels sont les sections essentielles de votre module HALO ou les éléments essentiels de votre station spatiale lunaire Gateway? De quel élément ou de quelle section êtes-vous le plus satisfait?
- Si vous deviez fabriquer une nouvelle station Gateway, que feriez-vous de différent?
- Faites part de votre projet à l'ASC. 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 faire des recherches sur vos composants ou modules pour mieux comprendre leur utilité?
- Pouvez-vous ajouter d'autres modules à votre conception pour que la station spatiale lunaire Gateway soit complète?
- Trouvez des informations sur ce que les astronautes feront une fois rendus au module HALO.
- Améliorez votre conception en y incorporant votre microcontrôleur préféré, comme un micro:bit ou un CPX, pour ajouter des lumières, du son, des capteurs ou des moteurs à votre station spatiale lunaire Gateway.
- Illuminez votre module HALO en y ajoutant des lumières, comme des DEL (diodes électroluminescentes), avec un circuit électrique simple alimenté avec une pile.
- Utilisez des blocs LEGO pour construire une nouvelle section de votre module HALO ou un nouveau module de la station spatiale lunaire Gateway.
- Écrivez un poème, une chanson, une histoire ou une pièce de théâtre ou créez une bande dessinée sur votre vie à bord du module HALO.
- Créez une vidéo avec écran vert sur la vie à bord du module HALO et de la station spatiale lunaire Gateway.
- Concevez et/ou imprimez en 3D des pièces pour votre module HALO ou votre station spatiale lunaire Gateway.
- Pouvez-vous créer avec Scratch (scratch.mit.edu) un module HALO ou une station spatiale lunaire Gateway interactive?
- Pouvez-vous concevoir un mécanisme de verrouillage fonctionnel permettant aux nouveaux modules de se fixer en toute sécurité à la station spatiale lunaire Gateway?
Liens avec le programme pédagogique
- Mesures :
- Sens des nombres
- Mesures standard (cm)
- Ratios, pourcentages et décimales
- Aire et volume
- Croquis, étiquetage et cartographie
- Créativité, pensée critique et résolution de problèmes, communication et collaboration
- Pensée créative
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