Les élèves de 1ères STI2D du Lycée des Flandres se sont lancé le défi de lancer un ballon sonde avec l’aide du Centre national d'études spatiales (CNES) et de l’association Planète Sciences. Le but du “Projet Ballon sonde” est de créer une nacelle qui embarquera plusieurs expériences créées, montées et mises au point par les élèves.
Depuis novembre 2021, les élèves se sont mis au travail pour réussir leur pari. Ils ont commencé par étudier les différentes étapes du vol. En effet, le ballon doit emmener avec lui dans son ascension une masse de matériel expérimental de 1,8kg grâce à la poussée d’Archimède. Au cours de l’ascension, le volume du ballon va augmenter jusqu’à une limite située aux alentours des 30km où il explosera. La fin du voyage se fera sous un parachute jusqu’au sol. Les mesures seront enregistrées et exploitées après l’atterrissage.
La première étape du projet est restée liée à la mécanique du vol avec la compréhension de la poussée d’Archimède et la détermination expérimentale du volume d’hélium nécessaire pour emmener les expériences à 30 km d’altitude. Cette étude s’est réalisée à l’aide d’une maquette constituée de ballons de baudruche, d’hélium et de masses marquées.
Présentation des capteurs
Le capteur de Pression
Un capteur de pression est un capteur permettant de mesurer la pression en “Pa”. Il possède une tension de 0 à 5 V et une étendue des mesures de 0 à 7000 hPa.
Pour le capteur de pression, le groupe de Roman, Lison, Timon et Antoine ont mis en place le câblage qui permettra par la suite d’avoir les mesures sur la carte Arduino.
Par la suite, le groupe a mis en place le codage pour pouvoir avoir les résultats de la pression en fonction de l'altitude.
Le capteur d’humidité
Un capteur d’humidité est un capteur permettant de mesurer l’humidité dans l’air. Elle est appelée degré hygrométrique et s’exprime % ; Il est donc noté sous forme d’un taux de pourcentage d’humidité dans l’air.
Le capteur de CO2
Un capteur de CO2 est un capteur permettant de mesurer le taux de CO2 dans l’air. L’unité du taux de CO2 dans l’air est le PPM (partie par million)
Pour le câblage du capteur de pression, le groupe de Thomas, Alexis Derhille, Florian et Hugo C ont mis en place le câblage qui permettra par la suite d’avoir les mesures sur la carte Arduino.
Par la suite, le groupe a mis en place le programme pour pouvoir avoir les résultats du taux de CO2 dans l’air.
Le capteur de température (thermistance)
Une thermistance est un composant électronique dont la résistance électrique varie en fonction de la température. L’unité de température est le degré Celsius.
Pour le câblage du capteur, 2 groupes (Groupe de Bastien, Estéban, Alexis Demarthe et Kevin et le groupe de Phileas, Nathan, Mathéo, Baptiste et Erwan) ont travaillé pour permettre les mesures sur la carte Arduino.
Ils ont également mis en place le programme permettant d’obtenir les résultats de la température en fonction de l’altitude.
Le baromètre
Un baromètre est un capteur qui sert à mesurer la pression atmosphérique en bar
Un groupe d'élèves avec l’aide de M Therssen a mis en place le câblage qui permet d’avoir les mesures sur la carte Arduino.
Le capteur de luminosité (photorésistance)
La photorésistance est un composant électronique permettant de faire varier la résistance en fonction de la lumière perçue. La variation de résistance par le biais d’un pont diviseur de tension nous donne la luminosité sous forme d’une tension qu'il est facile d'acquérir avec l'aide d'une carte Arduino au travers d'une entrée analogique.
Montage de la boîte
Pendant que les différents groupes s’occupaient des capteurs, le groupe d’Hugo P, Robin et Enzo s’est occupé de la conception de la nacelle qui reçoit tous les capteurs. Au départ, le groupe a dû faire des schémas pour visualiser préalablement la boîte et répondre au cahier des charges, puis il a choisi le matériau adapté : le polystyrène extrudé pour sa légèreté et sa résistance.
Après tout ce travail, la boîte est maintenant prête pour le décollage !
JOUR J : MARDI 24 MAI 2022
La classe est présente en salle 313 pour mettre en place en présence de M. Kaufman, Aero-technicien l’ensemble de la chaîne de vol.
Préparation de la chaîne de montage :
La chaîne de montage est composée d’un réflecteur radar pour prévenir les avions, d’un parachute pour ralentir la chute de la nacelle et des capteurs après explosion du ballon. Les élèves ont dû préparer les éléments de la chaîne de vol
Le module GPS a été testé par Robin et Erwan qui ont montré qu’il fonctionnait à distance importante
Un plan de vol est fait par simulation. On peut voir que le ballon fera une boucle avant d’atterrir en Belgique entre Gand et Ostende
Décollage !!!
Horaire prévu : 14h sur le stade !
Il faut gonfler le ballon à l’hélium, vérifier le bon fonctionnement de nos capteurs (une dernière fois), assembler le ballon et le lâcher.
