Présentation des projets Ballon stratosphérique du lycée E.BELIN
Partenaire officiel du projet 2010
Présentation du partenariat
Depuis 2006, notre nacelle est équipée d'un camescope numérique NV-GS 17 de marque PANASONIC.
Il faut savoir que cet appareil a été placé dans des conditions extrêmes de fonctionnement au cours des projets 2006 à 2009 (pression quasi nulle, température de –50°C , chocs à l’éclatement du ballon, fonctionnement sous un déluge de pluie, immobilisation de la nacelle pendant un mois en haute montage sur une falaise enneigée) mais il a cependant parfaitement fonctionné . La robustesse et la qualité d'image du camescope nous ont permis d'obtenir, notamment pour le projet 2009, deux heures de vidéo d’une qualité exceptionnelle.
Le film obtenu est impressionnant et surtout rarissime car seuls les spationautes peuvent se rendre à ces altitudes (les avions de lignes atteignent au maximum 10 km alors que le camescope a filmé à près de 30 km).
Partenariat PANASONIC
Cette année nous allons franchir - grâce au partenariat avec la société PANASONIC - un cap supplémentaire : embarquer deux camescopes Full HD afin de filmer en haute résolution et format 16/9 l’ascension du ballon à travers la stratosphère (vue plongeante et sur l’horizon).
Le précédent camescope a fait 4 voyages successifs dans la stratosphère et n'a montré aucun signe de faiblesse. Aussi, nous renouvelons sans aucune hésitation notre confiance dans les produits PANASONIC. Les camescopes full HD - véritables bijoux technologiques - que nous allons embarquer pour notre nouveau périple sont des modèles à cartes mémoires SD que nous allons équiper avec des cartes d'une capacité de 32 Go.
(prises de vues à l'horizontale pour la stratosphère)
Par exemple, le camescope SD-20 alimenté par une batterie lithium VBG 260 – 2500 mAh est capable d'enregistrer plus de 5 heures de vidéo sur une carte SD 32Go.
Pour finir, télécharger ici (clic droit sur la souris puis enregistrer la cible sous .... ) une vidéo (43,4 Mo) réalisée cet hiver dans les alpes. Vous jugerez de vous même du rendu des couleurs et du contraste incroyable apporté par le camescope HDC-SD200. Le film de la stratosphère s'annonce donc exceptionnel .... rendez vous en Avril 2010.
Description des projets
Le projet Ballon stratosphérique BELIN est le fruit de la collaboration entre le CNES ( centre national d'études spatiales ), le pavillon des sciences ( Centre de culture scientifique de Montbéliard ) et les élèves du lycée Edouard BELIN de Vesoul.
Le but du projet consiste à construire une nacelle - accrochée à un ballon rempli d’hélium - afin d'y placer des capteurs qui permettront de mesurer différentes grandeurs physiques lors de l'ascension du ballon jusqu’aux hautes couches stratosphériques.
Les expériences principales placées dans la nacelle sont les suivantes :
Mesure de température - Mesure de pression - Mesure de lumière - Appareil photo numérique - Camescope numérique.
Pendant la phase d’ascension de la nacelle, le résultat de ces mesures ( sauf les photos numériques et le film du camescope ) sera communiqué au sol grâce à un émetteur VHF embarqué ( fourni par le CNES ) qui répond au nom de KIWI .
L'exploitation des photographies prises par l'appareil photo numérique ainsi que le film du camescope ne sera possible qu'à partir du moment où la nacelle sera récupérée.
L'ensemble de la chaîne de vol ( ballon, hélium, déflecteur radar, parachute, émetteur ), hormis la nacelle, est fourni par le CNES .
Nous avons, au lycée Belin , conçu la nacelle et l'ensemble des expériences qui sont embarqués dans les
hautes couches stratosphériques.
La chaîne de vol
Un ballon expérimental est constitué de plusieurs éléments qui forment la chaîne de vol ; une fois assemblée, elle peut atteindre jusqu'à 8 mètres de longueur.
On trouve le ballon ( l'enveloppe ), le parachute, le réflecteur-radar et la nacelle.
Le ballon utilisé est un modèle 1000 ou 1200. Ce chiffre indique simplement la masse de l'enveloppe vide en grammes.
Ces ballons sont fabriqués pour les besoins de la veille météorologique. Des dizaines de ballons de ce genre, équipés d'une sonde, sont lâchés chaque jour dans le monde, transmettant au sol les paramètres de température, pression et humidité. Ce type de ballon a été choisi pour sa simplicité de mise en œuvre.
L'altitude moyenne avant éclatement est de 25 km pour une charge utile de 2,5 kg maximum et une durée de vol de l'ordre de 3 heures.
Les performances du ballon
La courbe de vol d'un ballon expérimental ( altitude en fonction du temps ) a une forme caractéristique : les ballons effectuent des vols en cloche.
Au décollage, une fois les secousses du lâcher amorties, la nacelle se balance comme un pendule sous le ballon avec une amplitude faible et tourne sur elle-même ( quelques tours par minute ). La vitesse ascensionnelle est d'environ 5 m/s. L'enveloppe du ballon contenant l'hélium est fermée, le gaz y reste donc emprisonné durant l'ascension. La pression extérieure diminuant avec l'altitude, l'enveloppe se dilate, atteint un diamètre d'une dizaine de mètres puis éclate. La nacelle redescend alors sous son parachute.
Dès que la chute est amorcée, l'air en faible quantité s'engouffre à l'intérieur du parachute et le gonfle progressivement. Vers 20 km d'altitude, la vitesse de chute est d'environ 80 m/s puis, au fur et à mesure que l'altitude décroît, la densité de l'air augmente et le freinage du parachute est plus efficace. La vitesse de la nacelle à l'atterrissage est de 5 m/s
Intérêt pédagogique du projet
Ce projet, encadré par l’enseignant mais fruit du travail des élèves, permet de développer l’esprit d’initiative , l’élaboration d’hypothèses et la démarche scientifique des élèves.
Ses aspects méthodologiques sont importants : apprentissage d’un travail collectif de recherche ( projet d’équipe ) et initiation à la gestion de projet ( partage des tâches , respect d’un planning , concrétisation d’idées ...).
C’est également une source essentielle d’apports scientifiques et techniques.
Ce projet a permis aux élèves :
- d'aborder des domaines scientifiques particuliers ( connaissance de l’atmosphère, construction de nacelle , technologie et principe physique des ballons sondes … ) ;
- d'étudier les paramètres mesurables lors de l’ascension du ballon ( 30 km d’altitude ) puis choisir les capteurs capables de réaliser ces mesures ( étude de faisabilité, fiabilité, étalonnage .. ) ;
- de construire la nacelle et les systèmes électroniques de mesure ;
- de participer au lancer du ballon et exploiter en temps réel les mesures renvoyées par la nacelle ( télémesure ) ;
- d'analyser et exploiter ces résultats puis présenter ce projet sur différents supports ( site Web , document Power point, vidéo … ).
Option MPI ( Mesure Physique et Informatique ) L'enseignement dispensé dans cette option est un enseignement de sciences expérimentales : il est en concordance avec les programmes des disciplines scientifiques et techniques de la classe de seconde. Il veut être attractif et valorisant pour susciter des orientations vers les sections scientifiques et technologiques. Il s'agit d'une véritable option transdisciplinaire dans laquelle les apports de la physique instrumentale sont utilisés comme outils propres au développement de la compréhension et de l'appropriation d'autres programmes.
La physique est omniprésente dans le monde par toutes ses applications ; aussi est-il nécessaire de démystifier l'environnement scientifique et technologique qui nous entoure. Il est évidemment hors de question de prétendre expliquer toutes les réalisations actuelles, mais il est possible de faire comprendre un "modèle de comportement" assez commun à de nombreux dispositifs, et généralement absent des programmes de l'enseignement de tronc commun.
Tout en restant dans le domaine scientifique, les mesures proposées devront porter sur des systèmes relevant des disciplines les plus variées : physique, chimie, science de la vie et de la Terre, technologie, autres sciences .
Les objectifs méthodologiques généraux (apprentissage de l'autonomie, gestion du temps, recherche d'informations et présentation d'un travail en utilisant au mieux les techniques actuelles de communication) et les objectifs méthodologiques disciplinaires (utilisation réfléchie de matériels, initiation à la méthode expérimentale, au traitement raisonné des mesures, utilisation de logiciels de simulation) doivent prendre le pas sur les objectifs de pur contenu.
L'introduction d'une partie thématique permet d'adapter l'enseignement à l'intérêt des élèves et aux conditions locales tout en laissant à l'enseignant un espace d'autonomie dans lequel il peut concrétiser ses idées. Il s'agit d'un enseignement expérimental devant favoriser l'apprentissage de l'autonomie et de l'initiative ; Chaque étude de grandeur à mesurer est l'occasion d'aborder des lois physiques, d'utiliser de façon réfléchie les instruments de mesure, d'affiner le traitement des mesures et de diversifier les techniques utilisées. La progression durant l'année scolaire se fait par un réinvestissement des connaissances et savoir-faire antérieurs, auxquels s'ajoutent des compléments appartenant à chacune des colonnes du programme : chaque semaine, un ou deux alinéas nouveaux du programme seront traités.
L'évaluation se fera à partir de réalisations pratiques, de comptes-rendus écrits ou oraux, de recherches documentaires..., tous ces travaux se pratiquant pendant les heures de présence en classe.
Le lycée BELIN Le lycée Technique de VESOUL appelé lycée Édouard BELIN est ouvert depuis 1963.
En 1975 il devient lycée polyvalent et développe de nouvelles formations comme la préparation aux baccalauréats littéraires, économiques, technologiques, scientifiques, tertiaires et aux BTS industriels et tertiaires.
En 1992, avec la création d'un nouveau lycée à Vesoul, les formations tertiaires quittent le lycée BELIN.
Le lycée accueille actuellement 1200 élèves répartis dans 5 sections (ES, L, S, STI mécanique, STI électrotechnique),1 BEP (Métiers de la Production Mécanique Informatisée), 3 BTS (Mécanique et Automatismes Industriels, Productique mécanique, Electrotechnique ).
