Mooncamp est un projet conçu pour aider les jeunes de 8 à 12 ans à découvrir les possibilités de l'exploration spatiale par le biais d'activités scientifiques.
Pour trouver des solutions à cette question, les jeunes astronautes sont encouragés à se pencher sur des questions scientifiques, sociales et de développement durable.
Ci-dessous se trouve une proposition de thématiques inspirées de Moon Camp Challenge de l'ESA. Cette proposition suit un scénario régi par des questions clés :
- Comment se rendre sur la Lune?
Maintenant que nous y sommes, nous avons besoin d'un endroit où vivre.
- Comment construit-on une habitation?
Nos ressources initiales sont presques épuisées, comment peut-on:
- Obtenir de l'eau ?
- Produire de l'énergie ?
- Cultiver des récoltes?
Nous voici bien installés sur la lune,
- Comment s'organiserait notre communauté spaciale ?
L'exploration peut finalement commencer !
- Comment mener à bien une mission spatiale ?
De ces thématiques, 6 activités (dont une activité d'introduction) de 2 heures sont developpées autour d'une question scientifique centrale.
Objectif de l'activité : Comprendre les défis du transport spatial et la conception d'un vaisseau spatial capable de se rendre sur la Lune.
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Introduction (15 minutes):
- Présenter le concept de l'exploration spatiale et les défis associés au transport des astronautes vers la Lune.
- Discuter des caractéristiques nécessaires pour un vaisseau spatial, notamment la sécurité, l'efficacité énergétique, et les matériaux à utiliser.
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Phase de planification (20 minutes):
- Diviser les élèves en petits groupes et leur fournir des fiches d'activités.
- Chaque groupe doit concevoir un vaisseau spatial en tenant compte des éléments suivants :
- Dimensions et poids du vaisseau.
- Type de propulsion (ex. fusée à carburant, systèmes solaires).
- Matériaux à utiliser (ex. alliages légers, matériaux résistants à la chaleur).
- Budget fictif de la mission.
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Construction du vaisseau (60 minutes):
- Utiliser des matériaux simples (carton, paille, scotch, etc.) pour construire un modèle réduit du vaisseau spatial.
- Chaque groupe doit respecter le budget défini et justifier ses choix de matériaux.
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Test de vol (30 minutes):
- Effectuer un « vol » simulé en lançant le modèle de vaisseau dans un espace ouvert ou en utilisant un système de chute contrôlée.
- Observer et noter les performances du vaisseau : distance parcourue, stabilité, etc.
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Discussion de conclusion (15 minutes):
- Chaque groupe présente son vaisseau et explique ses choix de conception.
- Réflexion sur les difficultés rencontrées et les améliorations possibles.
Objectif de l'activité : Comprendre comment concevoir et construire un abri sur la Lune ou Mars, en tenant compte des matériaux et des conditions environnementales spécifiques.
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Introduction (10 minutes):
- Présenter les caractéristiques de l'environnement lunaire (absence d'atmosphère, variations extrêmes de température, protection contre les météorites et les radiations).
- Discuter des besoins fondamentaux pour la vie humaine (oxygène, température régulée, protection des équipements).
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Phase d'exploration (20 minutes):
- Les élèves identifient différents abris utilisés sur Terre et les conditions climatiques associées. Ils discutent des matériaux et des techniques de construction utilisées dans différents contextes.
- es élèves explorent des exemples d'abris conçus pour des conditions extrêmes (comme les refuges en Antarctique ou dans le désert) et font le lien avec les besoins d'un abri lunaire.
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Conception de l'abri (50 minutes):
- Les élèves enquêtent sur les conditions de vie sur la Lune et identifient les défis. Ils prennent en compte les besoins en matériaux et en technologies pour concevoir leur propre abri.
- Chaque groupe dessine et construit un modèle réduit de leur abri lunaire en utilisant des matériaux analogues à ceux que l’on pourrait trouver sur la Lune. Ils doivent justifier leurs choix de conception en lien avec les conditions environnementales.
- Introduire l'origami comme technique de construction. Fournir des feuilles de papier pour que les élèves créent des modèles de leur habitation. Expliquer comment les structures pliées peuvent offrir de la résistance et de la légèreté, des caractéristiques essentielles pour une habitation lunaire.
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Présentation et évaluation (10 minutes):
- Chaque groupe présente son abri, en expliquant les caractéristiques de protection qu'il offre et les matériaux utilisés.
- Discussion sur les défis rencontrés lors de la conception et des améliorations possibles.
Objectif de l'activité : Comprendre comment extraire et gérer l'eau sur la Lune, en explorant les méthodes de filtration et de distillation.
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Introduction (15 minutes):
- Présenter l'importance de l'eau pour les missions lunaires et les défis liés à sa gestion.
- Expliquer que sur la Lune, l'eau se trouve principalement sous forme de glace dans des zones ombragées, et qu'elle doit être extraite et purifiée pour une utilisation.
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Phase de recherche (20 minutes):
- Distribuer les fiches d'activités aux élèves. Discuter des différents états de l'eau (solide, liquide, gazeux) et des changements de phase en fonction de la température et de la pression.
- Utiliser les informations sur les méthodes de filtration et de distillation pour montrer comment ces techniques peuvent être appliquées pour extraire l'eau des échantillons de sol lunaire.
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Activité pratique : Extraction d'eau (1 heure):
- Filtration:
- Diviser les élèves en groupes. Chaque groupe va filtrer des "noyaux de glace lunaire" préparés en mélangeant de l'eau et du sable dans des bacs à glace.
- Les élèves doivent mettre en place le matériel de filtration (filtre, bouteille, etc.), peser les échantillons, et laisser fondre la glace tout en recueillant l'eau filtrée.
- Distillation:
- Simultanément, chaque groupe peut également préparer un montage de distillation pour extraire l'eau par chauffage.
- Discuter des avantages et inconvénients des deux méthodes à mesure que les expériences avancent.
- Filtration:
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Analyse des résultats (30 minutes):
- Une fois les échantillons fondus et filtrés, chaque groupe doit mesurer le volume d'eau récupéré et calculer le pourcentage d'eau extraite par rapport à la masse initiale de la glace.
- Les élèves comparent les résultats des méthodes de filtration et de distillation, et discutent de la méthode la plus efficace pour l'extraction d'eau sur la Lune.
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Discussion et conclusion (15 minutes):
- Les groupes présentent leurs résultats et discutent des implications de la gestion de l'eau sur la Lune.
- Aborder les défis de l'extraction de l'eau dans un environnement lunaire et les technologies qui pourraient être développées pour améliorer ces processus.
Objectif de l'activité : Comprendre comment l'énergie peut être produite et utilisée dans un contexte spatial, en explorant les concepts de production d'énergie à partir de l'eau et du soleil.
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Introduction (15 minutes):
- Présenter l'importance de l'énergie pour les missions lunaires et martiennes. Expliquer les différentes sources d'énergie, notamment l'eau et le soleil.
- Discuter des défis associés à la production d'énergie dans l'espace et la nécessité d'utiliser les ressources disponibles sur place.
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Activité 1 : Production d'énergie à partir de l'eau (45 minutes):
- Expérience d'électrolyse:
- Diviser les élèves en petits groupes. Chaque groupe construira un électrolyseur à l'aide de matériel simple (conteneur, électrodes, source de courant).
- Expliquer le processus d'électrolyse et comment il permet de séparer l'eau en hydrogène et oxygène.
- Les élèves réaliseront l'expérience et mesureront le volume de gaz produit. Ils noteront également le temps nécessaire pour l'électrolyse.
- Expérience d'électrolyse:
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Analyse des résultats (15 minutes):
- Chaque groupe discutera de ses résultats et calculera la quantité d'oxygène produite par rapport aux besoins d'un astronaute.
- Aborder les implications de ces résultats pour les missions spatiales, y compris l'importance de l'oxygène pour la respiration.
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Pause (5 minutes):
- Temps de récupération avant de passer à l'activité suivante.
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Activité 2 : Énergie solaire (30 minutes):
- Expérience sur l'effet de la distance et de l'angle d'incidence:
- Utiliser un panneau solaire (ou une cellule photovoltaïque) et une source de lumière. Les élèves mesureront la puissance produite par le panneau à différentes distances et angles d'incidence.
- Diviser les groupes pour explorer l'impact de la distance (loi de l'inverse du carré) et de l'angle d'incidence sur la production d'énergie solaire.
- Chaque groupe enregistrera ses mesures et en discutera.
- Expérience sur l'effet de la distance et de l'angle d'incidence:
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Discussion et conclusion (10 minutes):
- Chaque groupe présentera ses résultats concernant la production d'énergie à partir de l'eau et du soleil.
- Conclure sur l'importance de ces sources d'énergie pour l'exploration spatiale et comment elles pourraient être utilisées pour soutenir les astronautes sur la Lune ou Mars.
Objectif de l'activité : Comprendre l'importance de la nutrition pour les astronautes et explorer comment cultiver des plantes nutritives adaptées à l'environnement spatial.
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Introduction (15 minutes) :
- Présentez aux élèves les plantes et leur importance en tant que source de nourriture pour les astronautes. Expliquez que pour survivre dans l'espace, les astronautes devront cultiver leur propre nourriture.
- Discutez des différents types de plantes qui pourraient être cultivées dans l'espace (par exemple, basilic, radis, tomates) et de leurs besoins en nutriments.
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Comparaison des plantes (30 minutes):
- Diviser les élèves en petits groupes et fournir des fiches d'information sur diverses plantes (basilic, radis, tomate, etc.) en mettant l'accent sur leurs valeurs nutritives, leurs temps de croissance et leurs besoins en ressources.
- Chaque groupe doit comparer les plantes en fonction des critères suivants :
- Valeur nutritive (vitamines, minéraux, etc.)
- Temps de croissance
- Facilité de culture dans un environnement contrôlé.
- Les groupes partagent leurs découvertes avec la classe.
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Plantation des graines (30 minutes) :
- Divisez les élèves en petits groupes.
- Chaque groupe recevra trois pots, du terreau, des nutriments et des graines.
- Les élèves devront planter les graines en suivant des instructions précises (remplir les pots de terreau, ajouter des graines, couvrir légèrement, etc.).
- Ils noteront leurs observations dans le carnet de suivi des données.
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Observation et mesures (30 minutes) :
- Une fois que les élèves auront planté leurs graines, fournissez-leur des plantes déjà poussées (basilic, radis, tomate) pour qu'ils puissent effectuer leurs mesures.
- Les élèves devront mesurer la hauteur de chaque plante à différentes étapes de croissance et noter ces données dans leurs carnets.
- Encouragez-les à faire des hypothèses sur la croissance des différentes plantes et sur les conditions optimales pour leur développement.
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Conclusion (15 minutes) :
- Rassemblez les groupes pour partager leurs découvertes.
- Demandez à chaque groupe de présenter ses conclusions sur quelle plante serait la meilleure pour une mission spatiale, en tenant compte de la nutrition, de la facilité de culture et de l'espace nécessaire.
- Veillez à prendre en compte d'éventuelles allergies alimentaires lorsque vous discutez des plantes et de leur consommation.
- Encouragez les élèves à réfléchir à l'importance de la durabilité et à la manière dont ces pratiques peuvent être appliquées sur Terre.
Objectif de l'activité : Comprendre comment organiser une communauté sur la Lune ou Mars, en explorant les différents aspects de la vie en collectif, tels que les règles, les ressources et les interactions sociales.
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Introduction (15 minutes):
- Expliquer aux élèves que la vie sur la Lune ou Mars nécessiterait une organisation sociale spécifique pour garantir la survie et le bien-être de tous les habitants.
- Présenter les défis uniques d'une colonie lunaire ou martienne, comme l'absence d'atmosphère, la gestion des ressources limitées et la nécessité de collaboration entre les habitants.
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Débat sur la communauté (30 minutes):
- Diviser la classe en petits groupes.
- Chaque groupe reçoit des cartes de débat contenant des affirmations concernant l'organisation d'une communauté sur la Lune/Mars (par exemple, sur le système de santé, la gestion des ressources, la gouvernance, etc.).
- Les élèves utilisent des cartes sourires et tristes pour indiquer leur accord ou désaccord avec chaque affirmation. Ils doivent discuter en groupe et décider ensemble où placer chaque carte (près du sourire, du triste, ou au milieu).
- Après le débat, chaque groupe partage ses résultats avec le reste de la classe.
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Rédaction de la Constitution Lunaire (30 minutes):
- Basé sur les discussions précédentes, chaque groupe doit rédiger sa propre version de la "Constitution Lunaire". Cela inclut des règles et des droits pour les habitants de la communauté, des modalités de gestion des ressources, et des procédures pour prendre des décisions.
- Encourager les élèves à penser à des éléments comme l'accès à l'eau, les soins médicaux, la sécurité, et la répartition des ressources.
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Création d'un journal de bord (30 minutes):
- Distribuer un modèle de journal de bord où les élèves peuvent enregistrer des détails sur la vie quotidienne dans leur communauté lunaire/martienne. Par exemple, comment les ressources sont gérées, comment les conflits sont résolus, et comment la communauté s'organise pour des activités sociales.
- Les élèves peuvent dessiner ou écrire des histoires sur une journée typique dans leur colonie, y compris leurs tâches, interactions et activités de loisir.
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Discussion et conclusion (15 minutes):
- Conclure l'activité en discutant des différents modèles de communautés que les élèves ont imaginés.
- Discuter de l'importance de la coopération et de la communication dans un environnement hostile, et comment les leçons apprises sur la Lune/Mars pourraient être appliquées sur Terre.
- Inviter les élèves à réfléchir à des aspects de leur propre communauté locale qui pourraient être améliorés en tenant compte de leurs expériences lors de cette activité.
Objectif de l'activité : Comprendre les défis et la planification d'une mission d'exploration sur la Lune ou Mars en utilisant un rover, ainsi que le fonctionnement de l'énergie solaire pour alimenter cet appareil.
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Introduction (15 minutes):
- Présenter les objectifs des missions d'exploration spatiale, en mettant l'accent sur l'importance des rovers pour collecter des échantillons et explorer des terrains inconnus.
- Discuter des défis environnementaux sur la Lune/Mars (absence d'atmosphère, terrain difficile, communication retardée).
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Activité 1 : Planification de la mission (30 minutes):
- Diviser les élèves en petits groupes. Chaque groupe doit concevoir une mission pour un rover sur la Lune, en utilisant une grille (5x5) pour définir le chemin du rover, les obstacles et les objectifs (par exemple, collecter un échantillon de glace).
- Les élèves notent une séquence d'instructions (ex. "avance, tourne à gauche") pour guider le rover de manière sécurisée à travers la grille.
- Chaque groupe présente sa mission à la classe, en expliquant les choix faits pour la planification.
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Activité 2 : Construction du rover (60 minutes):
- Fournir aux élèves des matériaux pour construire un petit rover alimenté par batterie.
- Chaque groupe suit les instructions pour assembler leur rover, intégrant un circuit électrique simple.
- Une fois la construction terminée, les élèves testent leur rover sur la grille (5x5).
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Tests et améliorations (10 minutes):
- Après les tests, chaque groupe note ce qui a bien fonctionné et ce qui doit être amélioré.
- Les élèves discutent des modifications potentielles pour améliorer les performances de leur rover sur la Lune, comme des changements dans le design des roues ou la position des panneaux solaires.
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Discussion et conclusion (5 minutes):
- Conclure en discutant des différents rovers construits et des leçons apprises sur la planification et l'exécution de missions d'exploration.
- Aborder l'importance du travail en équipe et de la communication dans un contexte de mission spatiale.
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