Ballon stratosphérique « HORUS PG » Novembre 2008- Novembre 2009 PERSEUS Guyane
Date de rédaction : 20/11/2008, par HEYREND C.
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Coordonnateurs principaux :
- Bernard Scache, GAREF AEROSPATIAL / GAREF PARIS PERSEUS, Paris (aero.contact garef.com) (Contact CNES Paris/Evry (un des 4 partenaires du CNES pour PERSEUS), Logistique, …)
- Christophe Heyrend, IANTE Sciences Physiques Guyane et Chargé de mission Sciences et Espace pour le Rectorat (christophe.heyrend ac-guyane.fr) (Coordonnateur pédagogique, Contact CNES Guyane, …)
- Charly Augustin-Constantin, Chargé de mission Science et Espace pour le Rectorat Guyane (charly.augustin-constantin ac-guyane.fr) (Contact CNES, …)
- Service communication du CNES-CSG : Mathilde Savreux (mathilde.savreux cnes.fr)) et Jean-Philippe Zébus (jean-philippe.zébus cnes.fr)
Etablissements guyanais participants :
- 1 classe du Collège Justin Catayée (Cayenne)
Troisième « Classe Espace », 30 élèves
Quota horaire variable
Référents : CASSILDE Nicole (nicole.cassilde wanadoo.fr)
- 2 classes du Lycée LG Damas (Rémire-Montjoly)
Secondes MPI (Mesures Physiques et Informatique), 50 élèves
3h/semaine (4 groupes)
Référents : HEYREND Christophe (christophe.heyrend ac-guyane.fr)
LUGLIA Thomas et ROGER Pascal
- 1 groupe de la Faculté Campus St Denis (Cayenne)
Etudiants en 3e année de licence EEA « Télécommunications »
3à 12h/semaine Référents : TIERNY Olivier (olivier.tierny guyane.univ-ag.fr)
BRAGARD Christian
- IUT de Kourou,
2 étudiants section GEII 1re année (Génie Electrique et Informatique Industrielle)
2 étudiants section RT 1re année (Réseaux et Télécommunications)
Dans le cadre de projet tutoré (150h / année)
Référents :
Responsable département GEII : Ollivier Tamarin (ollivier.tamarin guyane.univ-ag.fr)
et Responsable département RT : Jean Pierre Spitoni (jpspitoni gmail.com)
Directeur de l’IUT : Franck Roubaud (franck.roubaud guyane.univ-ag.fr)
Objectifs pédagogiques :
Ce projet de réalisation de nacelle expérimentale pour ballon sonde stratosphérique est une étape du projet PERSEUS (projet National et Européen de la DLA du CNES). La technologie embarquée sera en relation étroite avec celle embarquée plus tard dans une fusée expérimentale, toujours dans le cadre du projet PERSEUS. Le lâcher de ce ballon « HORUS PG » est prévu en novembre 2009 (en relation avec la fête de la science 2009).
A - Réalisation d’une nacelle expérimentale qui sera accrochée à un ballon sonde stratosphérique
Cette nacelle sera équipée d’un module GPS permettant la localisation de la nacelle, et donc la tentative de sa récupération (à voir logistique CNES-CSG et GAREF). Ce module GPS permettra également d’avoir la mesure de l’altitude.
Un module vidéo équipera cette nacelle, avec transmission en direct au sol.
Des capteurs les plus précis possible (étalonnage dans les conditions du vol à envisager sous étuve (GAREF, CSG ?)), seront de deux types : o « niveau supérieur » : réalisés par des étudiants (IUT de Kourou) o « pédagogiques » : réalisés par les élèves de collège et de lycée.
La mise en confrontation des résultats permettra d’améliorer l’étude et la réalisation des capteurs « pédagogiques » vus en classe de 3e et 2de MPI. Capteur envisagés : température, humidité, éclairement et pression.
La réalisation, par des élèves du lycée et par les étudiants de l’IUT, de montages précis et testés dans les conditions du vol pour la mise en œuvre des capteurs de pression et de température permettra, en mettant en parallèle les mesures d’altitude du module GPS, d’établir un modèle mathématique Altitude = f(pression) le plus précis possible pour la Guyane. Une comparaison avec des données de Météo France pourra ensuite être envisagée (Collaboration de Météo France).
B – Rencontres des différents intervenants
Ce projet mettra en relation des élèves et étudiants de niveaux différents (3e, 2de, 3e année de licence, IUT (1re puis suivi en 2e année)) et une association spécialisée (entre autre) dans ce type de réalisations.
Il peut être envisagé : * des visioconférences entre Paris et la Guyane * des rencontres et visites des différents établissements (en Guyane, à Paris pour étude capteurs) * des visites techniques (Station Galliot, Air Liquide Spatial CSG, Station météo CSG, Station Météo France...) Déjà réalisé : VT Station Galliot et S5 pour collège J. Catayée, le 23/10/2008
C – Implication dans le projet PERSEUS (CNES)
Le module émission / réception, la fonction transmission vidéo au sol en direct, et la mise en œuvre du module GPS de cette manipulation sera l’occasion de poursuivre l’étude des transmissions d’informations du projet PERSEUS, dans lequel est engagé le GAREF de Paris et les établissements guyanais participants.
Planning prévisionnel et Répartition des taches
Sur ces points, il semble important d’aller plus loin que dans le projet précédent de ballon stratosphérique : HORUS G (avril 2007). Le planning a été affiné en fonction des possibilités des différents établissements. Chaque participant devra s’obliger à aller jusqu’au bout de ses objectifs, fixés en octobre/novembre 2008, en accord avec l’ensemble des autres participants.
Des réunions de coordinations pourront être organisées (sur place et/ou via visioconférences) avant, pendant et après l’année scolaire.
A l’heure actuelle, les rôles sont répartis ainsi :
Année scolaire 2008/2009 :
Collège J. Catayée, classe Espace et Lycée G Damas, classes de 2de MPI :
Réalisation de deux nacelles expérimentales avec chacune 8 capteurs identiques à son bord. Lâcher prévu en mars/avril 2009. Ces deux nacelles pour ballons stratosphériques seront réalisées dans le cadre d’UBPE (Un Ballon Pour l’Ecole).
Le collège étudiera et réalisera en double exemplaire :
- Un capteur de température (Thermistance CTN en pont diviseur de tension)
- Un capteur de pression électronique (alimentation en 0-5V)
- Un capteur de pression type « seringue » (étude de la dilatation des gaz)
- Un capteur d’éclairement (lumière visible ou infrarouge)
Le lycée étudiera et réalisera en double exemplaire :
- Un capteur de température (sonde PT100 en pont de Wheatstone et amplification)
- Un capteur de pression électronique (alimentation extérieure stabilisée)
- Un capteur d’humidité (0-5V)
- Un capteur d’éclairement (lumière visible ou infrarouge)
Une rencontre entre les élèves des deux établissements est prévue, pendant laquelle ils s’échangeront la moitié des capteurs. Chaque nacelle embarquera donc 4 capteurs du collège et 4 capteurs du lycée.
La comparaison des exploitations est prévue.
A l’issue des exploitations des mesures en fin d’année, le capteur de pression et le capteur de température les plus efficaces seront retenus afin de les intégrer dans le ballon « HORUS PG ».
La réalisation de ces « copies conformes » sera réalisée en début d’année scolaire 2009 (septembre/octobre 2009) en atelier scientifique ou en module (selon évolution de la réforme des classes de Secondes).
IUT de Kourou :
Des sujets d’étude ont été proposés par le GAREF à l’IUT dans le cadre du projet PERSEUS. Ces sujets ont pour objectifs l’étude et la réalisation de capteurs de pression et de température en sortie USB, en vue d’équiper le ballon « HORUS PG » de novembre 2009. Deux étudiants du département GEII (Génie Electrique et Informatique Industrielle) et deux étudiants du département RT (Réseaux et Télécommunications) travaillent sur ces réalisations sur l’année scolaire 2008/2009 (ces mêmes élèves seront impliqués jusqu’en novembre 2009 au cours de leur 2e année d’IUT).
GAREF :
Le GAREF est l’un des 4 partenaires du CNES dans le projet PERSEUS. Les membres de cette association concrètement impliqués dans le projet PERSEUS (notamment en termes de réalisation et de qualification de l’électronique embarquée et des projets avec la Guyane) apporteront leur expérience et leur savoir faire au projet.
La mise en œuvre de l’émetteur et du récepteur sera simplifiée par l’utilisation de systèmes déjà utilisés par le GAREF sur des projets antérieurs. Le module GPS et Vidéo sera également proposé par le GAREF.
M. SCACHE du GAREF doit s’occuper de la partie logistique et opérations (réception sur place des signaux de la nacelle, récupération de la nacelle).
Pour information, en dehors du projet ballon, d’autres groupes de travail ont été sollicités pour PERSEUS :
Classe préparatoire PCSI du lycée LG Damas
Calcul de trajectoire de fusées expérimentales avec retombée sous parachute.
Sur sujets proposés par le GAREF. Des informations complémentaires ont également été fournies par le GAREF.
Sections de 1re année de BTS Bâtiment et Travaux Publics du lycée LG Damas
Ces sections ont été sollicitées afin d’essayer de les impliquer dans la réhabilitation du site fusée sonde du CSG, en vue de lancement de fusex PERSEUS. Gilles Jarry, Chef des Travaux du Lycée, propose de faire une visite du site pour faire un premier bilan des travaux réalisables (avec les enseignants de Génie Civil).
Après contact avec Guillaume Pepin-Antoine (CNES - Service Opérations), le site fait actuellement l’objet d’une étude. Une décision ne pourra être prise qu’après l’instruction en cours.
La réhabilitation éventuelle du site ne serait nécessaire que dans le cadre d’un lancement de mini fusée (de type "Atalante" ou "Arcadia") ou de la réalisation du segment sol du système de lancement « Perseus » (le site est opérationnel en l’état pour le lâcher de ballons stratosphériques).
FAC, étudiants de 3e année de Licence EEA (Electronique, Electrotechnique et Automatisme) :
Une partie de cette étude pourra être utilisée pour le lâcher du ballon HORUS PG.
Deux sujets d’étude d’antennes ont été proposés (par le GAREF) aux étudiants de la Faculté du Campus Saint Denis. En attente des groupes qui travailleront dessus. Des informations techniques supplémentaires sur les antennes leur seront transmises par le GAREF (Visioconférence à l’étude).