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Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
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02.
AU-DELÀ DES ÉTOILES Dossier enseignant
Ce guide a été conçu et réalisé par le Canopé - CRDP
Académie de Poitiers, en collaboration avec Anne
Richard, professeur de SVT au collège Pierre Mendès
France de La Rochelle (17).
L’objectif général est de vous fournir des pistes de
travail, des propositions d’activités dont vous pourrez
vous inspirer pour conduire un projet pédagogique ou
tout simplement pour donner un sens à la visite de
votre classe au Futuroscope, pour qu’elle devienne une
étape dans un processus plus général d’apprentissage.
GUIDE PÉDAGOGIQUE
SOMMAIRE Présentation des attractions......................................p.2
Présentation du guide..................................................p.6
Fiches d’activités............................................................p.7 Points d’entrée dans les programmes............................p.7 Eléments de corrigés ........................................................p.8
Ressources documentaires........................................p.12 Lexique ..............................................................................p.22 Pistes bibliographiques et webographiques................p.22
Juin 2014
1
Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
Le Futuroscope présente dans deux pavillons distincts des attractions sur le thème de l’espace à la fois
indépendantes et complémentaires tant sur le plan des sensations que des connaissances pédagogiques.
Le film Chocs Cosmiques,
qui est projeté en
technologie Imax® dôme
est une adaptation d’un
Space show de l’American
Museum of Natural History
de New York.
Les technologies les plus avancées en matière d’imagerie
numérique sont ici utilisées pour présenter les dernières
connaissances astronomiques et projeter le spectateur
en plein cœur de l’univers et de son histoire.
Cette attraction, fondée sur des observations et des
informations recueillies par la NASA grâce aux images
transmises par les télescopes Spitzer et Hubble, ne peut
en aucun cas être assimilée à de la science-fiction.
En effet, les bases de données scientifiques en 2
dimensions qu’ils ont permis de recueillir ont ensuite été
modélisées par les meilleurs techniciens de l’image en
collaboration étroite avec des astrophysiciens afin de
produire un modèle scientifique de représentation en
3D évoluant dans le temps.
Aussi, ce film permet-il, en plus de son riche contenu en
matière d’astronomie, de faire appréhender aux élèves
la différence entre un modèle scientifique et de la
science-fiction.
Le film Mission Hubble,
projeté en technologie
Imax® 3D dans le pavillon
du même nom, permet
d’assister à la préparation
des astronautes qui doivent
entreprendre une dernière
mission de sauvetage et de perfectionnement du
télescope Hubble. Ainsi, le spectateur embarque à bord
de la navette Atlantis avec les astronautes peu avant son
décollage et participe à leur formidable voyage spatial et à
leurs sorties dans l’espace pour les périlleuses et délicates
interventions sur Hubble. Cette dernière mission, qui a
pourtant bien failli être abandonnée, permet à ce
télescope lancé en 1990 d’être encore de nos jours un
instrument inégalé à la pointe de l’exploration
astronomique.
La salle d’exposition qui précède l’attraction présente ce
qui fut longtemps le rêve insensé de quelques-uns puis le
privilège des astronautes : l’aventure spatiale.
Aujourd’hui, avec le vol suborbital qui promet un voyage à
la frontière de l’espace, le tourisme spatial est en passe de
devenir une réalité pour un plus grand nombre. En effet,
de par le monde, des agences de voyages, un peu
particulières, proposent maintenant de partir à 100 km
d’altitude, là où la gravité terrestre n’exerce plus autant sa
force, pour nous permettre de vivre pendant quelques
minutes la formidable expérience de l’apesanteur. Cette
exposition permet de découvrir et faire le point sur le
degré d’avancement des différents projets de navettes
suborbitales de tourisme spatial.
PRÉSENTATION DES ATTRACTIONS
2
Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
Les sensations procurées par les projections Imax® et 3D
immergent le spectateur au cœur de l’immensité
spatiale. Comment cela est-il possible ?
La technologie Imax® regroupe un ensemble de
caractéristiques de la pellicule et de la salle de projection
dans le but d’augmenter l’intensité et la qualité de
perception des images et des sons afin de fournir au
cerveau du spectateur des stimulations comparables à
celles fournies dans le monde réel.
L’image est un élément crucial d’une projection
Imax®. Aussi, après le tournage, chaque image est-elle
remasterisée numériquement afin d’en augmenter la
netteté par réglage de la saturation, du contraste et de la
luminosité. Les objectifs des appareils de projection dans
les salles Imax® sont quant à eux équipés d’ampoules
beaucoup plus puissantes que celles des projecteurs
classiques afin de renforcer encore davantage la clarté et
l’intensité de leurs couleurs.
De plus, contrairement à une
salle classique qui s’étire en
longueur, une salle et un
écran Imax® sont conçus
pour augmenter l’angle de
perception de l’image
projetée. Ainsi la salle est
plus large que profonde afin
de placer les spectateurs au
plus près de l’écran. Celui-ci est plus large et plus haut
qu’un écran classique : il s’étend sur toute la largeur et
toute la hauteur de la salle et est courbé de façon à
augmenter encore la largeur de l’image projetable.
L’ensemble de ces éléments fait que le spectateur se
trouve face à une image Imax® occupant 70° de son
champ de vision, au lieu de 54° dans la meilleure des
projections classiques. L’image occupe ainsi un champ de
vision largement supérieur à celui que l’œil est capable
de voir avec netteté. En effet, les cônes, cellules
sensorielles permettant la vision nette des couleurs, sont
placés sur la zone centrale de sa rétine : ils sont très
concentrés dans les 10 premiers degrés de champ de
vision et sont absents au-delà de 30°. À partir de 30°,
seuls les bâtonnets, cellules sensorielles ne permettant
qu’une vision moins précise et moins colorée, assurent la
perception de l’image. Ainsi, dans une projection Imax®,
il y a davantage de bâtonnets stimulés que dans une
projection classique car il y a 16° de vision latérale
supplémentaire (environ 20 000 bâtonnets stimulés par
degré supplémentaire).
Dans une projection Imax®
Dôme, ce principe est poussé
à l’extrême car la projection
se fait par 6 appareils au
niveau d’une coupole de 21
m de diamètre surplombant
le spectateur ce qui fournit
alors une image couvrant un
champ de vision proche de 180°. Le cerveau reçoit alors
une stimulation visuelle beaucoup plus importante que
lors d’une projection classique, ou même d’une Imax®
classique, et se trouve ainsi un peu plus proche des
conditions de perception du monde réel, ce qui peut
donner l’illusion d’une vision en 3 dimensions.
La technologie Imax® 3D
franchit le stade ultime de
l’immersion visuelle en
tenant compte du fait que la
perception du monde se fait
grâce à deux yeux envoyant
chacun une image plane
différente au cerveau.
C’est le cerveau qui se charge par la suite de les traiter et
de les fusionner en une seule image tridimensionnelle ;
ce processus s’appelle la stéréopsie. Un projecteur Imax®
3D entraîne donc en même temps deux pellicules Imax®
(70 mm au lieu de 35 mm) qui sont diffusées par deux
objectifs décalés horizontalement d’une distance
équivalente à celle séparant deux yeux (soit environ 64
mm). Des filtres polarisants, identiques à ceux des
lunettes que porte le spectateur sont placés devant
chacun des deux objectifs du projecteur de façon à ce
que chaque image projetée ne soit perçue que par l’œil
correspondant. Comme s’il s’agissait du monde réel, le
cerveau en fait donc l’analyse et recrée l’image
tridimensionnelle par stéréopsie.
Le son est aussi remixé en postproduction afin de le
rendre plus clair et plus dynamique, en utilisant une
amplitude de fréquences sonores plus importante, ce qui
renforce la perception des vibrations sonores et permet de
les ressentir au plus profond de soi-même. Pour améliorer
encore la qualité de l’acoustique, les salles Imax® ont une
géométrie, une insonorisation et un système audio
spécialement conçus pour créer un environnement
d’écoute optimal. Ainsi, contrairement à ce que l’on peut
croire, le réalisme d’une projection en Imax® ne provient
pas uniquement de la qualité visuelle mais presque autant
de celle du son qui accentue les effets des images
projetées devant lui.
LE SPECTATEUR PROPULSÉ AU CŒUR DE L’ESPACE…
3
Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
Les étoiles, les planètes et même les galaxies sont en
perpétuel mouvement et, comme la gravité les pousse les
unes vers les autres, elles entrent en collision.
Spectaculaires et destructrices, ces collisions libèrent
pourtant l’énergie qui permet la croissance et l’évolution
de l’univers. Chocs cosmiques fait des spectateurs les
témoins de ces collisions impressionnantes qui ont forgé
notre système solaire ou changé le cours de la vie sur
Terre et qui continuent de modifier notre galaxie. Il
explore toute la palette des collisions possibles dans
l’espace, aussi bien dans le passé, le présent que dans le
futur.
Au cours de cette aventure, les voyageurs assistent à la
naissance de la Lune, il y a 4,5 milliards d’années quand
un astéroïde de la taille de Mars s’encastre dans notre
planète encore brûlante. Ils se retrouvent face à la
fournaise du soleil duquel des particules énergétiques
s’échappent en permanence formant les vents ou les
tempêtes solaires à l’origine des aurores boréales parfois
observables aux pôles de la Terre. Ils frissonnent en
regardant s’écraser la météorite qui annihile les trois
quarts de la vie sur Terre il y a 65 millions d’années. Enfin,
se projetant plusieurs milliards d’années dans le futur, ils
contemplent la collision entre notre Voie lactée et sa plus
proche voisine, la galaxie d’Andromède.
Les données scientifiques à la base de la synthèse de ces
magnifiques images n’ont pu être recueilles que très
récemment par les télescopes Spitzer et Hubble car
aucun télescope terrestre n’était en mesure de le faire du
fait de la pollution lumineuse nocturne et de
l’atmosphère qui, même quand elle est très pure,
parasite l’observation des profondeurs de l’espace. Seuls
des appareils se trouvant dans l’espace et s’affranchissant
de ces contraintes peuvent permettre une telle précision
et une telle multitude d’observations.
Malheureusement, la conception, la fabrication,
l’entretien et la modernisation d’un appareil destiné à
fonctionner en orbite à 549 km d’altitude et à 28 000
km/h sont terriblement complexes. La moindre opération
de maintenance ou de modernisation, comme c’est le cas
dans Mission Hubble, relève autant de l’aventure
humaine que de la prouesse technique et technologique.
DEUX FABULEUX VOYAGES AUX CONFINS DE L’UNIVERS
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Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
La salle d’exposition qui précède Chocs cosmiques est
organisée comme un espace pédagogique à l’intérieur
duquel le visiteur peut circuler librement sans parcours
prédéfini. Elle se prête aussi bien à une exploration en
groupe pour les plus petits qu’à une exploration individuelle
en autonomie sur des activités différentes pour les plus
grands. L’exploitation de cet espace peut aussi se faire à
deux vitesses selon l’âge des élèves :
- pour les plus jeunes, une lecture rapide est proposée,
basée sur la vision d’images et d’objets ;
- pour les plus grands, une lecture plus approfondie
peut être permise à partir des informations écrites
complémentaires.
Cette salle regroupe cinq éléments bien distincts :
- une maquette du système solaire suspendue au plafond ;
- une présentation du Centre national des études spatiales
(CNES) ainsi que des grands projets spatiaux dans lesquels
la France et l’Europe sont actuellement engagés. Cet espace
permet de comprendre l’impact dans notre quotidien et
leurs perspectives à très court terme dans des domaines
très divers tels que la santé, les télécommunications, la
localisation ou la sécurité ;
- au fond, une représentation du robot Spirit, parti explorer
Mars en 2004 avec succès ;
- une maquette de la fusée Ariane 5 ;
- une reproduction du télescope spatial Hubble.
La salle d’exposition qui précède Mission Hubble
présente, quant à elle, les six projets de « tourisme
spatial » qui sont actuellement menés aux quatre coins
du globe par des organismes privés ou
gouvernementaux. Certains d’entre eux sont déjà très
avancés, même s’ils ont tous quelques années de retard
par rapport à leur agenda initial. Le projet Virgin Galactic
en est déjà à la phase des essais pour l’homologation
auprès des autorités de l’aviation civile américaine. En
revanche, il est probable que d’autres ne verront jamais
le jour. Il est cependant d’ores et déjà possible de
réserver son billet (40 000 personnes l’ont déjà fait)
pour un vol suborbital même si la date de celui-ci n’est
pas encore connue !
DES ESPACES RICHES EN CONTENU DOCUMENTAIRE
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Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
L’exploitation pédagogique du thème de l'univers dépasse les programmes disciplinaires (sciences expérimentales et
technologiques à l’école primaire ; physique-chimie et SVT au collège et au lycée).
On peut imaginer des projets pluridisciplinaires, associant, en plus de la physique-chimie et des SVT, les mathématiques, le
français, la technologie, l’histoire-géographie, les arts plastiques, voire même l’anglais. Au secondaire, cela peut facilement se
concrétiser par un projet de classe motivant pour les élèves qui permet, en plus de l’acquisition des savoirs, de faire
appréhender la cohérence et la globalité de leurs apprentissages disciplinaires.
Les points d’entrée de cette thématique sont donc multiples et complexes.
Citons à titre d’exemples (liste non exhaustive) :
- Comment notre système solaire et notre planète se sont-ils formés il y a des milliards d’années ?
- Comment les experts prévoient-ils son évolution ? Quelle part donner à l’imagination et aux modèles scientifiques ?
- En quoi regarder vers le passé peut-il nous renseigner sur le futur ?
- Comment se sont construites et vont se construire nos connaissances sur le système solaire et l’univers plus lointain ?
- Qu’est-ce qu’un modèle scientifique ? Quelles en sont les limites ?
Pour tenter de répondre à ces questions, ce guide propose donc :
- des suggestions d’activités adaptées au premier et au second degré répondant à quelques-unes des problématiques
énoncées ci-dessus ;
- des ressources documentaires permettant à l’enseignant non spécialiste de se familiariser avec le thème grâce à une
présentation de l’univers (sa dynamique, ses composantes, l’histoire de sa découverte, l’appareil d’exploration Hubble) et de
la conquête spatiale (passée et actuelle) ;
- un lexique ;
- des ressources bibliographiques et webographiques pour aller plus loin ou pour guider des recherches ou des activités avec
les élèves.
Les fiches d’activités sont destinées à être remplies par les élèves, elles sont photocopiables. Les différentes
activités sont réalisables individuellement ou en petits groupes. Elles s’adressent à des niveaux de classe et à des jeunes
d’âges assez variés : il appartient donc à chaque enseignant de les adapter à son public et, si besoin est, à sa démarche, sa
stratégie ; le cheminement proposé ici pouvant servir de pistes.
Seules quelques activités pourront être réalisées pendant la visite, d’autres nécessitent une recherche documentaire
antérieure ou postérieure à la visite. Le mode d’utilisation de ces fiches est laissé, bien sûr, à l’initiative des enseignants.
PRÉSENTATION DU GUIDE
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Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
École élémentaire – cycles 2 et 3 Découverte du monde : se repérer dans l’espace et dans le temps. Culture scientifique et technologique : le ciel et la Terre, l’énergie. Français : lire avec aisance, rédiger un texte.
Culture humaniste : les temps modernes, le XX
e siècle et notre époque : révolution
scientifique et technologique. Techniques usuelles de l’information et de la communication : domaines 1 à 4 du Obii. Mathématiques : Nombres et calculs, géométrie, grandeurs et mesures, organisation et gestion de données.
Collège Physique-Chimie : 5
e : l’eau dans notre environnement ; la lumière : source
et propagation rectiligne. 4
e : de l’air qui nous entoure à la molécule ; la lumière :
couleurs et images ; propagation de signaux. 3
e : la chimie : science de la transformation de la
matière, de la gravitation… à l’énergie mécanique. Sciences de la vie et de la Terre : 5
e : géologie externe : évolution des paysages (les roches
sédimentaires… archives des paysages anciens). 4
e : l’activité interne du globe.
3e
: évolution des organismes vivants et histoire de la Terre. Mathématiques : 6
e : proportionnalité, organisation, représentation de
données, longueur, masse, durée. 5
e : proportionnalité, activité graphique, longueur,
masse, durée. 4
e : utilisation de la proportionnalité, calcul numérique,
grandeurs quotients courantes.
3e : fonction linéaire, fonction affine, statistique, notion
de probabilité, écritures littérales, configurations dans l’espace, aires et volumes, grandeurs composées, changement d’unités. Histoire-géographie : 5
e : le Moyen Âge et la naissance des Temps modernes.
4e : des Temps modernes à la naissance du monde
contemporain. 3
e : le monde d’aujourd’hui, repères chronologiques et
spatiaux. Français : 5
e et 4
e : étude de la science-fiction comme genre
littéraire. Thèmes de convergence : énergie, importance du mode de pensée statistique. Socle commun des connaissances et des compétences : Culture scientifique et technologique :
pratiquer une démarche scientifique : modéliser de façon élémentaire. Développer la curiosité pour la découverte des causes des phénomènes naturels, l’imagination raisonnée. Maîtrise de la langue.
Maîtrise d’une langue étrangère. B2i : domaines 1 à 4.
Lycée Physique-Chimie : 2
nde (enseignement fondamental) : constitution de la
matière, transformation de la matière, exploration de l’espace, l’univers en mouvement et le temps, l’air qui nous entoure. Première S : les interactions fondamentales ; forces, travail et énergie. Terminale S : propagation d’une onde, ondes progressives, transformations nucléaires, évolution temporelle des systèmes mécaniques, évolution temporelle des systèmes et mesure du temps. Terminale S (enseignement de spécialité) : produire des images, observer ; produire des signaux ; communiquer. Sciences de la Vie et de la Terre : 2
nde (enseignement fondamental) : la planète Terre et
son environnement, Première S : structure, composition et dynamique de la Terre.
Terminale S : la mesure du temps dans l’histoire de la Terre et de la vie, couplage des évènements biologiques et géologiques au cours du temps. Terminale S (enseignement de spécialité) : du passé géologique à l’évolution future de la planète. Mathématiques : 2
nde (enseignement fondamental) : statistiques, calculs et
fonctions, géométrie dans l’espace. Première ES (enseignement obligatoire au choix) : géométrie dans l’espace. Terminale ES (enseignement de spécialité) : géométrie dans l’espace. Terminale S : fonctions logarithmiques et exponentielles, produits scalaires dans l’espace, droites et plans dans l’espace, probabilités et statistique. Histoire-géographie : 2
nde (enseignement fondamental) : humanisme et
Renaissance. Terminale ES et L : le monde, l’Europe, la France de 1945 à nos jours. Terminale S : le monde contemporain.
LES POINTS D’ENTREE DANS LES PROGRAMMES
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Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
Fiche 1 : COMPRENDRE UNE MAQUETTE
Cette fiche de travail individuel, conçue pour le niveau primaire d’une part et pour le niveau secondaire d’autre part, a pour
objectif de faire appréhender les distances dans le système solaire et la notion d’échelle. Elle ne nécessite pas d’apport
d’information sur place.
Question 1 Sur le schéma, le diamètre de la Terre est de 0,6 cm.
Question 2 Le diamètre du Soleil devrait alors être de 0,6 x 100 = 60 cm.
Question 3 Le diamètre de Jupiter devrait alors être de 60 ÷ 10 = 6 cm.
Question 4 Le distance Terre – Soleil devrait être de 60 x 100 = 6000 cm soit 60 mètres.
Question 5 La distance Pluton – Soleil devrait être de 60 x 40 = 2400 m soit 2,4 km.
Question 6 La distance Proxima – Soleil devrait être de 6800 x 2,4 = 16320 km.
Question 7 Non, les distances calculées ne sont pas respectées sur le schéma. On ne peut donc pas dire que le schéma, et par extension, la maquette sont à l’échelle.
Question 8 L’espace disponible dans la salle ou sur le papier est insuffisant pour pouvoir se permettre de respecter l’échelle.
Question 9 (secondaire uniquement) La sonde spatiale va 114 fois plus vite que l’avion. Le voyage Terre – Pluton en avion : 114 x 7 = 798 ans, soit environ 800 ans. Le voyage Terre – Soleil en sonde spatiale prendrait environ 61 jours car : 19 x 365,25 = 6939,75 jours en avion puis 6939,75 ÷ 114 = 60,875 jours.
Fiche 2 : OBSERVER UNE MAQUETTE
Cette fiche de travail individuel, conçue pour le niveau primaire d’une part et pour le niveau secondaire d’autre part, a pour
objectif de faire découvrir le système solaire à partir d’une maquette. Elle ne nécessite pas d’apport d’information sur
place.
Question 1 Cette maquette est une représentation du système solaire.
Question 2 Le système solaire compte 8 planètes en excluant les planètes naines dont Pluton est un représentant.
Question 3 En s’éloignant du Soleil, on rencontre les planètes dans l’ordre suivant : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter,
Saturne, Uranus, Neptune.
Question 4 Les planètes tournent sur elles-mêmes et autour d’une boule lumineuse, une étoile, comme le Soleil.
Question 5 La trajectoire des planètes autour du Soleil a une forme circulaire sur la maquette mais c’est en réalité une
ellipse.
Question 6 La Lune n’est pas représentée sur cette maquette. Elle est un satellite de la Terre.
ÉLÉMENTS DE CORRIGÉS
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Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
Fiche 3 : DÉCOUVRIR LES PLANÈTES DU SYSTÈME SOLAIRE
Cette fiche de travail individuel, conçue pour le niveau primaire d’une part et pour le niveau secondaire d’autre part, a pour
objectif de faire découvrir les caractéristiques des 8 planètes du système solaire à partir de recherches documentaires. Cette
fiche pourra être faite de retour en classe ou demandée comme travail à la maison selon le niveau d’autonomie des élèves.
Question 1 Petites planètes : Mercure (4 878 km) – Mars (6 790 km) – Vénus (12 100 km) – Terre (12 756 km).
Planètes géantes : Neptune (49 528 km) – Uranus (51 118 km) – Saturne (120 000 km) – Jupiter (142 984 km).
Les petites planètes sont celles qui sont les plus proches du Soleil, les géantes sont les plus éloignées du Soleil.
Question 2 Planètes rocheuses : Mercure – Mars – Vénus – Terre.
Planètes gazeuses : Neptune – Uranus – Saturne – Jupiter.
Ce classement permet de retrouver les petites planètes et les planètes géantes.
Question 3 Autour des planètes gazeuses, on trouve des anneaux.
Question 4 Les planètes ont toutes un, voire plusieurs satellites, sauf Mercure et Vénus.
Question 5 Mercure : L’absence d’atmosphère ne permet pas de conserver la chaleur même si c’est la plus proche du Soleil.
Vénus : Elle brille d’un très vif éclat car c’est elle qui est la plus chaude du fait de sa proximité du Soleil et de son atmosphère.
Terre : Planète bleue qui est la seule à abriter la vie.
Mars : Planète rouge car sa surface est recouverte d’oxyde de fer.
Jupiter : Planète la plus grosse reconnaissable à sa grande tache rouge.
Saturne : C’est elle qui possède les anneaux les plus visibles.
Uranus : Elle est couchée sur le côté et possède de nombreux anneaux ce qui donne l’impression qu’elle « roule » sur son orbite.
Neptune : Elle aussi est bleue mais ce bleu n’indique pas (comme sur Terre) la présence d’eau.
Fiche 4 : COMMENT S’EST CONSTRUITE NOTRE COMPRÉHENSION DE L’UNIVERS ?
Cette fiche de travail individuel, conçue pour le niveau primaire d’une part et pour le niveau secondaire d’autre part, a pour
objectif de faire découvrir les grandes étapes de l’histoire de l’astronomie et de l’évolution de nos connaissances de
l’Univers à partir de recherches documentaires qui pourront être faites collectivement ou individuellement .
Question 1 Le système solaire comprend 8 planètes et des planètes naines qui gravitent autour d’une étoile, le Soleil.
Question 2 Le premier schéma représente le système géocentrique de Ptolémée (IIe siècle), le second celui héliocentrique de Copernic (XVIe siècle). Dans les deux cas le point de référence n’est pas le même : pour l’un c’est la Terre, pour l’autre c’est le Soleil.
Question 3 Dans les deux cas, les planètes connues à l’époque de ces savants étaient les mêmes.
Question 4 Jusqu’à cette date, toutes les observations devaient se faire à l’œil nu.
Question 5 Au XVIIe siècle il y a eu la mise au point de deux instruments d’observation : les lunettes astronomiques par Galilée et le télescope par Newton.
Question 6 Galilée découvre le relief de la Lune, les anneaux de Saturne, les satellites de Jupiter, la présence d’étoiles dans la Voie lactée et Kepler les lois du mouvement des planètes. Un peu plus tard, Newton découvre la loi de l’attraction universelle et explique ce qui maintient les planètes en rotation autour du Soleil.
Question 7 Hubble (1889-1959) établit l’existence de galaxies extérieures à celle qui abrite le système solaire. Il n’a pas pu utiliser le télescope spatial qui porte son nom car il a vécu avant sa conception en 1990. Il a cependant dû utiliser un télescope très puissant pour l’époque.
Question 8 Actuellement, l’utilisation de télescopes et de sondes envoyés dans l’espace permet d’apporter des informations complémentaires sur l’Univers.
Question 9 IIe siècle : PTOLEMEE (90-168) : système géocentrique.
XVIe siècle : COPERNIC (1473-1543) : système héliocentrique.
XVIe/XVIIe siècles : GALILÉE (1564-1642) : lunette astronomique – anneaux de Saturne, satellites de Jupiter…
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Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
KEPLER (1571-1630) : Lois et trajectoires elliptiques des planètes autour du Soleil.
XVIIe/XVIIIe siècles : NEWTON (1643-1727) : télescope – théorie de la gravitation universelle.
XIXe/XXe siècles : HUBBLE (1889-1953) : existence d’autres galaxies en mouvement.
EINSTEIN (1879-1955) : théories de la relativité.
KOROLEV (1907-1966) : satellite artificiel – fondateur du programme spatial soviétique.
Fiche 5 : LE TELESCOPE HUBBLE
Cette fiche de travail individuel, conçue pour le niveau primaire et pour le niveau secondaire, a pour objectif de faire
découvrir de façon simple, les grands principes de fonctionnement d’un télescope spatial tel qu’Hubble. Pour une meilleure
compréhension, cette fiche nécessite d’avoir vu le film Hubble ainsi que la maquette de ce télescope qui se situe dans la
pré-salle du film Chocs cosmiques. Elle nécessite aussi des recherches documentaires.
Question 1 Longueur : 13,2 m ; largeur : 4,2 m ; masse : 11 tonnes.
Question 2 Un objet en orbite terrestre tourne autour de la Terre.
Question 3 Le fait d’être placé en orbite au-dessus de l’atmosphère lui permet de révéler des images beaucoup plus
précises que celles obtenues sur la Terre car l’atmosphère terrestre obscurcit les images et empêche la réception de
certaines longueurs d’ondes (infrarouges).
Question 4 Altitude : 590 km ; vitesse 8 km/seconde ; un tour de la Terre en 97 minutes.
Question 5 Distance Terre/Hubble = 1 mm (~600 km) ; distance Terre/Lune : 640 mm soit 64 cm (~384-400 km).
Question 6 Tous les appareils d’Hubble fonctionnent à l’énergie électrique. L’électricité est fabriquée sur place à l’aide de
deux panneaux photovoltaïques. Des batteries sont nécessaires car les panneaux ne peuvent recevoir de l’énergie solaire
lorsque Hubble se trouve « à l’ombre de la Terre ».
Question 7 Les images de l’espace qu’Hubble capture sont le fait d’un télescope de type Cassegrain (un peu plus
perfectionné en fait) qui possède en principe deux dispositifs réflecteurs (miroirs concaves).
Question 8 Grâce à ces miroirs, il est capable de capturer de très faibles quantités de lumière que nos yeux sont
incapables de voir (5 milliards de fois moins puissantes) et que différents instruments analysent et restituent sous forme
d’images.
Question 9
Question 10 La lumière réfléchie par les miroirs est convertie en signal électrique par les instruments. Les données
recueillies sont ensuite transmises à des petits satellites de communication qui les relaient au centre de contrôle qui se
trouve basé aux USA.
Instruments Miroir n°2
Foyer Miroir n°1
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Fiche 6 : L’HISTOIRE DE L’UNIVERS ET DE LA TERRE
Étapes de l’histoire de l’Univers et de la Terre. Classement chronologique
Big Bang considéré comme la naissance de l’Univers. 1
Premiers mammifères primates (ancêtres des singes et des hommes). 13
Rapprochement entre la galaxie d’Andromède et la Voie lactée. 19
Premiers dinosaures. 10
Usage du feu par l’homme préhistorique (Homo erectus). 15
Formation de la Lune par collision avec la Terre encore brûlante. 4
Le Soleil a consommé tout son « carburant » et s’éteint dans la nouvelle galaxie. 22
Premiers organismes (végétaux) à chlorophylle qui enrichissent progressivement l’océan primitif et l’atmosphère en dioxygène (O2).
6
Le rayon du Soleil augmente engloutissant Mercure. Le Soleil fait alors encore partie de la Voie lactée. 20
Premiers mammifères primitifs souvent mangés par certains dinosaures. 11
Formation d’une atmosphère autour de la Terre : le refroidissement de la planète entraîne la condensation de l’eau qui tombe sous forme de pluies torrentielles à l’origine d’un « océan primitif ».
5
Civilisation égyptienne. 17
Apparition de l’homme moderne (Homo sapiens sapiens) qui vit dans des grottes et se nourrit de chasse, de pêche et de cueillette. 16
Transformation du dioxygène (O2) atmosphérique par les rayonnements solaires en ozone (O3) qui s’accumule pour former la couche d’ozone protégeant d’une partie des rayons nocifs du Soleil et permettant par la suite l’explosion de la Vie dans l’océan primitif.
7
Réunification complète de la galaxie d’Andromède et de la Voie lactée pour former une nouvelle galaxie dans laquelle le système solaire est en périphérie.
21
Extinction des dinosaures. 12
Société industrielle moderne. 18
Formation des galaxies dont la Voie lactée et celle d’Andromède. 2
Des êtres vivants très primitifs (animaux et végétaux) envahissent le milieu aérien (les continents). 9
Premiers animaux connus (respirent du dioxygène dissous dans l’eau de l’océan primitif). 8
Séparation entre la lignée des singes et celle de l’homme. 14
Formation du système solaire et notamment de la Terre. 3
Cette fiche de travail individuel ou collectif, conçue
pour le niveau primaire d’une part et pour le niveau
secondaire d’autre part, a pour objectif de faire
découvrir les grandes étapes de l’histoire de l’Univers
et de la Terre.
La réalisation de cette fiche nécessite d’avoir vu le film. Elle
peut être faite sur place ou de retour en classe. Seuls les
éléments figurés en caractères gras sont inscrits dans la
fiche conçue pour le primaire (formulation souvent un peu
différente).
11
Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
L’American Museum of Natural History, en collaboration avec la N.A.S.A., a produit le film Chocs cosmiques présentant un modèle
scientifique de l’évolution de notre galaxie. Il décrit comment les collisions – à différentes échelles – ont pu et vont continuer d’influencer
cette évolution.
LA DYNAMIQUE DE L’UNIVERS ET SES CONSEQUENCES
Tout est en perpétuel changement dans l’Univers. Les
étoiles naissent, brillent pendant des millions ou des milliards
d’années avant de s’éteindre, faute de carburant. Les galaxies
croissent en absorbant leurs voisines. L'Univers lui-même, né
il y a plus de 13 milliards d’années d’une boule de masse très
dense, continue son expansion.
Les collisions libèrent les quantités incroyables d’énergie
contenues dans l’Univers. Les mouvements engendrent
naturellement des collisions massives. Celles-ci peuvent
permettre la construction de nouvelles galaxies, pulvériser les
astéroïdes ou alimenter les étoiles en énergie. À notre échelle
de temps, les impacts les plus importants concernent des
particules plus petites que les atomes qui s’entrechoquent par
milliards chaque seconde dans le Soleil en remodelant la
matière et en libérant l’énergie sous forme de lumière ou de
chaleur.
Les collisions transforment l’Univers. Lorsque deux objets
se heurtent, leur énergie cinétique est libérée, entraînant un
bouleversement de la structure des objets rentrés en collision.
Partout, elles pulvérisent ou rassemblent les éléments,
laissant derrière elles les galaxies, les étoiles ou les planètes
dans un état très différent. La Terre ne fait pas exception à
cette règle : la vie a été modifiée, peut-être même rendue
possible, par les collisions. L’exemple le plus marquant s’est
produit il y a 65 millions d’années quand un astéroïde de la
taille de l’Everest, en percutant la Terre, a décimé près de 85
% des espèces, dont les dinosaures. Pourtant, cela a permis
le développement de nouvelles niches écologiques, dont celle
qu’occupe actuellement l’espèce humaine.
Dimensions et échelles des temps sont immenses dans le
cosmos, c’est pour cette raison que l’on parle « d’espace ».
Notre système solaire s’étend sur plusieurs milliards de kilo-
mètres ce qui représente à notre échelle une vaste étendue vide
mais qui est infime si on la compare à la distance qui sépare deux
étoiles. La lumière des galaxies les plus éloignées peut parcourir
des milliards d’années-lumière avant de nous parvenir et une
année-lumière (vitesse pouvant être parcourue par la lumière en
une année) représente 10 000 milliards de kilomètres ! L’échelle
des temps est tout aussi impressionnante : l’âge de l’Univers est
aujourd’hui estimé à 13,7 milliards d’années, celui de notre
système solaire à 4,56 milliards d’années. Si les 6 millions
d’années qui nous séparent de notre premier ancêtre nous
semblent une durée colossale, cela ne représente pourtant que
0,2 % de son âge ! Inversement, certains évènements qui ont
bouleversé le cosmos se sont produits en un clin d’œil.
Les lois de la physique s’appliquent en tout point de
l’Univers depuis la nuit des temps. Les principes fondamentaux
de la physique que sont l’électromagnétisme et la gravité
maintiennent l’Univers en perpétuel mouvement. Tous les objets
de l’Univers sont en mouvement et le resteront à moins de subir
une influence externe. Ceci correspond à la première loi de
Newton, celle de l’inertie. La seconde loi de Newton « F = ma »
(Force = masse x accélération) déclare qu’à toute force
correspond une modification de mouvement. Ainsi, quand une
comète passe à proximité du Soleil, sa trajectoire est modifiée par
la force de gravité de celui-ci.
La gravité est la force d’attraction qu’exercent réciproquement
deux masses l’une sur l’autre. C’est de loin la force la plus
importante qui maintient les différents éléments du cosmos en
mouvement. Plus un corps possède une masse importante, plus
la force de gravité qu’il exerce sur les autres corps est importante.
C’est pour cela que l’on est plus sensible à la gravité sur Terre
que sur la Lune. De même, plus les corps sont proches, plus la
force de gravité qu’ils exercent l’un sur l’autre est importante.
RESSOURCES DOCUMENTAIRES
LA COMPRÉHENSION DE L’UNIVERS
12
Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
PRÉSENTATION DES ÉLÉMENTS DU COSMOS
Ceci explique pourquoi la Voie lactée est inexorablement
attirée par sa plus proche voisine, la galaxie d’Andromède.
La mobilité des corps peut aussi être due au fait qu’ils sont
attirés ou repoussés par la force électromagnétique. Cette
force fondamentale qui s’exerce dans l’Univers est encore
plus forte que la gravité. Elle provient de l’interaction –
attraction ou répulsion – des charges électriques positives
(protons) et négatives (électrons) entre elles. Une des
manifestations de l’électromagnétisme est le champ magnétique
terrestre qui est généré par le mouvement des charges
électriques se situant dans la partie externe du noyau de notre
planète, du fait que celle-ci tourne sur elle-même. Ce champ
magnétique nous protège, par exemple, des particules solaires.
Galaxies
Ce sont les plus importantes
structures astronomiques
connues dans l’Univers. Elles
ont été mises en évidence dans
les années 1920 par Edwin
Hubble.
Les étoiles y naissent et s’y concentrent. On y trouve du gaz
et des poussières qui forment le milieu interstellaire et de la
matière noire – forme de matière inconnue qui n’émet aucun
rayonnement mais dont le champ gravitationnel influence la
dynamique des étoiles. Notre galaxie (la Voie lactée), en
forme de spirale, est de taille moyenne. Elle compte 200
milliards d’étoiles et s’étend sur environ 100 000 années-
lumière. Sa voisine la plus proche, la galaxie d’Andromède se
situe à 2,5 millions d’années-lumière.
Constellations
Ce sont des associations d’étoiles faites arbitrairement par
l’homme pour former des figures dans le ciel. Elles sont au
nombre de 88 et sont définies de telle sorte qu’une étoile ne
puisse appartenir qu’à une seule d’entre elles.
Système solaire
Il est formé de 8 planètes, d’un grand nombre de planètes
naines, de comètes et d’astéroïdes. Ce système est appelé
« solaire » car, à l’exception des comètes, toutes les autres
structures tournent sur un plan écliptique autour de celui-ci
dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (vue depuis
le pôle nord du Soleil). Le système se trouve en périphérie de
la Voie lactée, à environ 27 000 années-lumière de son
centre et en fait le tour en 250 millions d’années.
Étoiles (exemple du Soleil)
Ce sont des boules de matière
gazeuse dont la taille est tellement
importante (plusieurs centaines de
milliers de kilomètres) que leur
cœur peut atteindre une
température suffisante pour
permettre l’amorçage des réactions
de fusion nucléaire. Une étoile génère donc un rayonnement,
contrairement aux planètes qui absorbent le rayonnement des
étoiles.
Les étoiles vivent de plusieurs millions à plusieurs milliards
d’années. Cette durée varie en fonction de la quantité de
combustible qu’elles renferment pour leurs fusions nucléaires :
plus une étoile est grosse, moins elle dure. Elles naissent de la
contraction d’un nuage de gaz riche en hydrogène, appelé
nébuleuse. Cette contraction entraîne une augmentation de
densité qui attire d’autres gaz par gravité. La matière, de plus en
plus dense, s’échauffe permettant d’atteindre une température
suffisante pour initier les réactions de fusion nucléaire. L’étoile
rentre alors dans sa phase principale pendant laquelle la force
de gravité, favorisant la contraction, est équilibrée par la
dilatation due à la libération d’énergie. Le noyau, initialement
constitué d’hydrogène s’enrichit progressivement en hélium.
Lorsque l’hydrogène est épuisé, des réactions de fusion de
l’hélium se déclenchent. C’est le stade de « géante rouge » : le
cœur de l’étoile se contracte tandis que les couches externes se
refroidissent et rougissent. Lorsque tout l’hélium s’est
transformé en carbone ou en oxygène, les réactions de fusion
s’arrêtent. Le cœur de l’étoile se contracte tandis que les
couches externes s’éloignent mais rayonnent toujours, c’est le
stade « naine blanche ». Puis l’étoile finit par ne plus rayonner
ni lumière ni chaleur, c’est le stade de naine noire.
13
Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
Les planètes
Ce sont des objets célestes, en orbite autour d’une étoile
sans toutefois être une étoile, qui sont suffisamment massifs
pour que l’effet de leur propre gravité leur confère une
enveloppe sphérique et qui dominent leur environnement
c'est-à-dire en ayant éliminé tout corps se déplaçant sur une
orbite proche. On considère que les planètes se forment en
même temps que leur étoile, par accrétion et condensation
d’un nuage de gaz et de poussières sous l’influence de la
force de gravité.
Depuis 1995, date à laquelle on a découvert la première
exoplanète, on sait qu’il existe des planètes en orbite autour
d’autres étoiles. Il est même probable qu’elles soient très
nombreuses étant donné qu’on en a détecté plus de 170 à ce
jour alors que les moyens dont nous disposons actuellement
commencent tout juste à nous permettre de mettre à jour des
planètes d’aussi petite taille que la Terre.
Voici quelques données comparatives chiffrées des 8
planètes du système solaire :
Dia
mèt
re
équa
toria
l m
oyen
(km
)
Dis
tanc
e m
oyen
ne
du
Sole
il (m
illio
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Pério
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Tem
péra
ture
m
oyen
ne
en s
urfa
ce (°
C)
Nom
bre
de
sate
llite
s co
nnus
à c
e jo
ur
Mercure 4878 58 88 j - 170 la nuit 430 le jour
0
Vénus 12 100 108 225 j 460 0 Terre 12 756 150 365 j 15 1 Mars 6 790 228 687 j - 50 2 Jupiter 142 984 778 12 ans - 130 63 Saturne 120 000 1427 29 ans - 170 60 Uranus 51 118 2870 84 ans - 200 27 Neptune 49 528 4496 164 ans - 220 13
On distingue 2 types de planètes dans le système solaire :
- les 4 planètes telluriques (Mercure, Vénus, Terre, Mars),
les plus proches du Soleil, de composition dense, ayant peu
ou pas de satellites et aucun système d’anneaux. Elles sont
formées d’une croûte solide recouvrant un manteau semi-
liquide composé de silicates, leur centre renferme un noyau
riche en fer et en nickel. Toutes présentent des cratères
d’impact et des traces en surface d’activité tectonique comme
des rifts ou des volcans. À l’exception de Mercure qui est trop
proche du Soleil, toutes possèdent une atmosphère.
Mercure
C’est la planète la plus petite et la
moins massive, seulement 5% de
la masse terrestre. Son
atmosphère, quasi-inexistante, est
composée de matière arrachée de
sa surface par les vents solaires
qui la balayent en permanence. Elle reçoit 7 fois plus d’énergie
solaire que la Terre. L’absence d’atmosphère explique la très
forte variation de température qui existe entre la face exposée et
la face non exposée au rayonnement solaire. Sa surface est
recouverte de cratères d’impacts et de rides, probablement
produites par contraction thermique lors de la phase de
solidification de cette planète.
Vénus
Elle est communément appelée
« l’étoile du Berger ». Sa masse
correspond à 80 % de celle de la
Terre. Elle reçoit 2 fois plus
d’énergie solaire que la Terre.
C’est la planète la plus chaude du
système solaire car son atmosphè-
re très riche en CO2 (la pression est 90 fois plus importante que
la nôtre) produit un effet de serre tel qu’elle conserve la chaleur
accumulée lors de l’exposition aux rayons solaires. Sa surface
est essentiellement constituée de plaines ondulées, de traces
d’activité volcanique et de deux plateaux principaux de la taille
d’un continent : Ishtar Terra et Aphrodite Terra. Sa rotation sur
elle-même se fait dans le sens inverse des autres planètes.
Terre
C’est la plus grande, la plus
massive et la plus dense des
planètes telluriques. C’est la seule
où coexistent en surface les trois
états de l’eau. Son atmosphère,
enrichie en dioxygène par l’activité
des êtres vivants photosynthétiques, possède une couche
d’ozone qui la protège d’une partie des rayons solaires et limite
l’effet de serre, permettant de maintenir à sa surface une
température moyenne compatible avec la vie. Elle est aussi la
seule à posséder une hydrosphère recouvrant environ 70 % de
sa surface. Sa surface montre des traces d’activité géologique
interne et d’érosion par l’eau et le vent. Son satellite est la Lune.
14
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Mars
Elle est de petite taille et ne
représente que 10 % de la
masse terrestre. Elle possède
une fine atmosphère,
principalement composée de
dioxyde de carbone. Sa surface
montre de nombreux volcans comme le mont Olympe, des
rifts comme Valles Marineris et des vallées que l’on suppose
avoir été formées par l’eau. Elle est dotée de deux satellites
Déimos et Phobos, plus petits que la Lune. Elle possède des
astéroïdes troyens qui partagent son orbite autour du Soleil.
- les 4 planètes géantes gazeuses (Jupiter, Saturne,
Uranus, Neptune) se situent au-delà de la ceinture
d’astéroïdes. Elles sont dites gazeuses en raison de l’épaisse
atmosphère qui les entoure. Elles sont constituées d’un
manteau externe de dihydrogène liquide devenant
progressivement métallique (ionisé) vers l’intérieur et d’un
petit noyau rocheux (silicates de fer). Elles sont peu denses,
pourtant leur masse représente 99 % de la masse de matière
du système solaire. Elles possèdent toutes de nombreux
satellites et un système d’anneaux même si ceux de Saturne
sont les seuls observables facilement depuis la Terre. Leur
présence a de grandes conséquences sur le reste du
système solaire : elle stabilise les orbites des autres planètes
et leur attraction gravitaire constitue un écran contre les
objets provenant de l’extérieur du système solaire. Ainsi, la
présence de la vie sur Terre a sans doute été rendue
possible par l’existence de ces quatre planètes si lointaines.
Jupiter
C’est la plus grosse planète du
système solaire, sa masse
correspond à 318 fois celle de
la Terre. Sa composition est
proche de celle d’une étoile et
de ce fait elle est souvent com-
parée à une « étoile manquée » mais il faudrait qu’elle
possède 75 fois sa masse actuelle pour démarrer la fusion de
l’hydrogène. Sa grande taille lui confère une forte chaleur
interne ce qui a des répercussions sur son atmosphère
principalement composée de dihydrogène et d’hélium. Ainsi,
on peut facilement la reconnaître à sa « tache rouge », gran-
de comme deux fois la Terre, zone de surpression, ou à ses
multiples bandes nuageuses. Sa surface est balayée par des
vents violents (600 km/h). Parmi les 63 satellites dénombrés
actuellement, ses quatre plus gros, Ganymède, Callisto, Lo et
Europe, présentent certaines ressemblances avec les planètes
telluriques (volcanisme). Jupiter est entourée d’anneaux de
poussières arrachées à ses satellites lors des impacts
météoritiques fréquents. Elle possède aussi une centaine
d’astéroïdes troyens qui partagent son orbite autour du Soleil.
Saturne
Elle est un peu moins massive
(donc moins chaude) que
Jupiter : elle ne fait que 95 fois
la masse de la Terre. Sa
densité est inférieure à un car
elle est très riche en
hydrogène.
Parmi les 60 satellites qu’on dénombre actuellement, deux
d’entre eux Encelade et Titan présentent des signes d’activité
géologique. Ce dernier se singularise car il possède une
atmosphère. La structure de ses anneaux est très fine : ils
sont d’une épaisseur inférieure à 2 km. Ils sont formés de
milliards de minuscules anneaux constitués de glace.
Uranus
Elle est la moins massive des
planètes géantes : seulement
14 fois la masse terrestre. Son
noyau est donc beaucoup plus
froid que celui des autres
géantes gazeuses. Elle reçoit
400 fois moins de lumière solaire que la Terre. Son axe de
rotation est couché sur le plan de son orbite autour du Soleil.
Sa composition interne est enrichie en hélium, par rapport à
la composition des autres géantes et elle n’est pas assez
massive pour que l’hydrogène soit sous forme métallique. Sa
surface serait recouverte d’un océan d’ammoniac et de
méthane. Son atmosphère serait composée d’hydrogène,
d’hélium, d’eau glacée, d’ammoniac et de méthane. Parmi les
27 satellites qu’on dénombre actuellement, les 5 plus connus
Titania, Oberon, Umbriel, Ariel et Miranda, sont tous
recouverts de glace. Il y a au moins 13 anneaux qui
l’entourent. Ils sont composés de poussières et de glace et
sont très sombres ce qui les rend difficilement observables.
15
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HISTOIRE DE LA PERCEPTION DE L’UNIVERS
Neptune
Elle est un peu plus massive,
17 fois la masse terrestre, ce
qui lui confère un noyau un peu
plus chaud qu’Uranus. Elle
reçoit 1 000 fois moins de
lumière solaire que la Terre.
Son atmosphère contient deux couches nuageuses de
composition différente. Comme pour les autres planètes
géantes, sa surface est balayée par des orages et des vents
violents qui sont les plus rapides du système solaire (2 000
km/h). Parmi les 13 satellites qu’on lui dénombre
actuellement, Triton, qui est son seul grand satellite, est
géologiquement actif (geysers d’azote liquide). Elle possède
des anneaux très fins mais complets. Elle possède aussi au
moins 5 astéroïdes troyens qui partagent son orbite autour du
Soleil.
Les planètes naines
Cette catégorie de corps célestes a été créée en août 2006
par l’Union astronomique internationale. Elle rassemble les
objets, en orbite autour d’une étoile sans toutefois être une
planète, qui sont suffisamment massifs pour que l’effet de leur
propre gravité leur confère une enveloppe sphérique mais pas
assez massifs pour avoir nettoyé leur environnement de tout
corps se déplaçant sur une orbite proche.
On en dénombre actuellement une cinquantaine, dans le
système solaire, mais ce chiffre est en permanence révisé à la
hausse.
Pour le moment, une seule d’entre elles est située dans le
système solaire « interne ». Il s’agit de Cérès qui se trouve dans
la ceinture d’astéroïdes en orbite entre Mars et Jupiter. Mais
Vesta et Hygie, qui se trouvent aussi dans cette région,
pourraient intégrer cette catégorie s’il est prouvé qu’ils ont
atteint l’équilibre hydrostatique leur permettant d’avoir une forme
sphérique.
Toutes les autres planètes naines actuellement répertoriées
dans le système solaire se trouvent dans la « ceinture de
Kuiper » qui est un grand anneau de débris glacés en orbite au-
delà de Neptune. Parmi elles, on peut citer Pluton, autrefois
considéré comme une planète et qui a été reclassée en 2006,
Eris, ou plus récemment Makemake.
Certaines planètes naines peuvent avoir des satellites, c’est par
exemple le cas de Pluton qui en possède trois.
Dès la préhistoire, les hommes ont toujours observé le
mouvement des astres dans le ciel. Cela a rythmé leur vie et
a donné naissance à de nombreuses croyances.
Dans la Grèce antique, Thalès de Milet (624-547 av. J.-C.) a
la conception suivante de l’Univers : c’est une bulle d’air
hémisphérique formée par la voûte céleste et la surface
plane de la Terre, flottant elle-même sur l’eau. Pour
expliquer le mouvement du Soleil, de la Lune ou de certaines
étoiles, il crée des astres « errants » en opposition à d’autres
astres immobiles qui sont « incrustés » dans la voûte céleste.
Ensuite, Eudoxe de Cnide (408-355 av. J.-C.) élabore la
théorie d’un cosmos géocentrique. Dans cette théorie, le
cosmos est alors une sphère dont le centre coïncide
avec le centre de la Terre, elle-même sphérique. Les
éléments les plus « lourds », tels que la terre et l’eau
convergent vers ce centre ; alors que des éléments plus légers,
tels que l’air et le feu, s’en éloignent. Dans cette vision du
cosmos, la Lune, le Soleil et les planètes connues à l’époque
(Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne) se situent alors entre
la Terre, centre du monde et la voûte étoilée qui en constitue
toujours sa circonférence extérieure. Pour expliquer les
mouvements de chaque astre, il les imagine enchâssés dans un
système, propre à chacun, de sphères animées d’un
mouvement de rotation et centrées sur la Terre.
Enfin, Aristarque de Samos (310-230 av. J.-C.) est le premier à
envisager une théorie héliocentrique du cosmos. Mais celle-
ci n’est pas considérée sérieusement car elle choque la
conception philosophique du monde antique.
16
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LE TÉLESCOPE SPATIAL HUBBLE
Après l’effondrement des Empires grecs et romains, ces
connaissances sont reprises dans les sciences arabes. En
revanche, dans le monde chrétien, le modèle de Millet est
repris car il est plus conforme aux doctrines religieuses de
l’époque. Dans le monde chrétien, il faut attendre la
Renaissance, avec Nicolas Copernic (1473-1543), pour que
la théorie héliocentrique du cosmos – dans laquelle le
Soleil prend la place de la Terre – refasse surface. Cette
théorie, jugée blasphématoire, essuie pendant longtemps les
foudres de l’Inquisition romaine. De nombreux savants
passent par le bûcher ou en réchappent de peu – Galilée doit
se rétracter en 1633 – pour avoir adhéré à cette théorie. Elle
finit cependant par s’imposer peu à peu. La Terre n’est donc
plus alors le centre immobile du « monde » mais un astre
tournant, comme les autres planètes, autour du Soleil
qui, lui, est immobile.
Cette théorie est complétée par René Descartes (1596-1650)
qui énonce le principe de « tourbillons » de matière
entraînant les planètes dans le même sens autour d’un
centre unique représenté par le Soleil. Les améliorations
techniques et scientifiques apportées par Galileo Galilei
(1564-1642), Johannes Kepler (1571-1630) et Isaac Newton
(1643-1727) permettent de remplacer ce principe intuitif et de
poser les bases fondamentales de la mécanique du
mouvement des planètes. Cependant, dans cette vision du
« monde », l’Univers reste limité au système solaire.
Giordano Bruno (1548-1600) qui avance le concept
révolutionnaire selon lequel il existe une multitude de
systèmes solaires dans un Univers infini, finit sur le bûcher.
Il faut attendre Bernard le Bouyer de Fontenelle (1657-1757) et
son Entretien sur la pluralité des mondes pour que cette théorie
soit vulgarisée et rencontre un grand succès, sans pour autant
qu’elle ne soit prouvée.
Avec le XXe siècle et ses considérables avancées
technologiques en matière d’image, de grandes découvertes
ont pu être faites.
En 1929, Edwin Hubble (1889-1953) observe pour la première
fois la galaxie d’Andromède et calcule la distance qui la sépare
de la Voie lactée. Il est ainsi prouvé que l’Univers, n’est donc
pas constitué que d’une seule galaxie mais d’un nombre
considérable d’entre elles.
En 1995, le télescope spatial Hubble, envoie pour la première
fois une image sur laquelle on peut découvrir une
exoplanète. Depuis lors, environ 250 autres ont pu être
observées, prouvant, 400 ans plus tard, le bien-fondé de la
théorie de Giordano Bruno.
Ainsi, la perception qu’a l’homme de l’Univers qui l’entoure n’a
cessé d’évoluer au cours de son histoire. Si cette évolution a
d’abord été contrôlée par les instances religieuses, elle s’en
est peu à peu émancipée sous l’influence de courants de
pensée menés par les plus brillants philosophes, savants et
lettrés, s’appuyant sur les progrès technologiques et
scientifiques.
C‘est le premier véritable télescope optique spatial. Il est le
fruit d’une collaboration (débutée en 1970) entre la NASA et
l’ESA. Sa mise en orbite, à 559 km d’altitude, a été effectuée
le 24 avril 1990, par la navette spatiale Discovery. Le fait de
travailler au-dessus de l’atmosphère lui permet de révéler
des images beaucoup plus précises que celles obtenues par
n’importe quel autre instrument sur la Terre. En effet,
l’atmosphère terrestre obscurcit les images et empêche la
réception de certaines longueurs d’ondes (infrarouges).
Cet appareil de 11 tonnes, 13,2 m de long et 4,2 m de
diamètre effectue le tour complet de la Terre en 96 minutes.
C’est un télescope réflecteur assez proche du type
Cassegrain initialement pourvu de 2 miroirs couplés à 3 caméras
différentes permettant des enregistrements spécifiques : une à
champ large pour les images planétaires, une autre à champ
étroit pour les éléments faiblement lumineux et enfin une
dernière pour les rayonnements infrarouges. Il est aussi équipé
de spectromètres qui permettent d’obtenir des mesures
affranchies de l’absorption atmosphérique. Selon les
observations que l’on souhaite réaliser, il peut être orienté à
distance à l’aide de quatre volants. L’ensemble de ces
instruments est alimenté en électricité par deux panneaux
solaires. Même si sa mise en service date de 1990, il n’a
vraiment été opérationnel qu’à partir de 1993, date à laquelle une
17
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HISTOIRE DE LA CONQUÊTE SPATIALE
une équipe d’astronautes a pu réaliser une opération visant à
corriger son instrumentation, notamment le miroir principal qui
posait un problème de courbure (myopie) et qui, de ce fait, ne
transmettait que des images floues. Depuis lors, quatre
autres opérations de maintenance ont été effectuées par des
astronautes opérant depuis des navettes spatiales ou en
mission extravéhiculaire en 1997, 1999, 2002 et 2009. Ces
visites régulières ont permis de rajouter de nouveaux
éléments ou d’en retirer afin d’augmenter son acuité mais
aussi de replacer le télescope parfaitement sur son orbite
qu’il a tendance à quitter du fait du freinage atmosphérique
(perte d’altitude et gain de vitesse).
Grâce aux informations et aux images qu’il a collectées, ce
télescope a permis de faire des avancées considérables en
matière de connaissance astronomique. Ainsi, c’est à lui que l’on
doit, entre autres, la première image d’exoplanète en 1995 –
permettant une confirmation de la théorie de Giordano Bruno– ou
la confirmation que la matière sombre de l’Univers n’est pas
uniquement constituée d’étoiles peu lumineuses.
Si initialement, Hubble avait été conçu pour 15 années
d’utilisation, la dernière opération de maintenance de 2009
devrait lui permettre de rester opérationnel jusqu’à la fin de notre
décennie. C’est à cette période, en 2018, que son successeur, le
télescope spatial James-Webb, initialement nommé Next
Generation Space Telescope, devrait être lancé depuis Kourou
par une fusée Ariane 5. Ce nouveau télescope ne sera pas
positionné en orbite autour de la Terre mais sur un point fixe de
l’espace appelé point de Lagrange L2 à 1,5 millions de
kilomètres de la Terre.
L’idée d’envoyer des objets ou des hommes dans l’espace a
germé dans le cerveau humain depuis des centaines
d’années, mais ce n’est qu’à partir de la deuxième moitié du
XXe siècle que ce fut techniquement et matériellement
possible.
Si les premiers hommes arrivent à décoller du sol dès 1783,
grâce aux frères Montgolfier, ils n’arrivent toujours pas à s’y
diriger. L’aéronautique ne va prendre son essor que dans la
deuxième moitié du XIXe siècle avec les ballons dirigeables
puis les avions. Durant la première moitié du XXe siècle,
l’aéronautique se perfectionne considérablement, permettant
aux êtres humains de voler en toute sécurité dans le ciel,
mais aussi d’y envoyer des objets de façon de plus en plus
précise.
Durant cette période, émergent parallèlement les prémices de
l’astronautique, avec le Russe Constantin Tsiolkovski qui, en
1914, énonce le principe de propulsion par réaction dans le
vide. En 1926, l’Américain Robert Goddard réussit le
lancement de la première fusée à propulsion liquide et, en
1942, l’Allemand Werner Von Braun celui de la première fusée
A4, plus connue sous le nom de missile V2.
C’est le lancement, le 4 octobre 1957, et la mise sur orbite du
satellite soviétique Spoutnik 1, mis au point par Sergeï Korolev et
son équipe, qui marque le début de la conquête spatiale à
proprement parler. Dans ce contexte de guerre froide, les
politiques et militaires soviétiques ont un double objectif : mettre
au point une fusée suffisamment puissante pour porter un missile
intercontinental et, dans le domaine scientifique, doubler les
États-Unis qui sont en pleine phase de tests sur leur satellite.
Défiés, tant dans leur sécurité que dans leur amour-propre, les
Américains s’engagent alors dans la course à la conquête de
l’espace. Un mois plus tard, le 3 novembre, les Soviétiques, forts
du succès de Spoutnik 1, décident d’envoyer un second satellite
en orbite, mais « habité » celui-ci. C’est ainsi que la chienne
Laïka s’envole dans l’espace. Malgré sa mort au bout de 7
heures, due au stress et à la surchauffe de la cabine,
l’expérience montre qu’un être vivant peut survivre à un vol
spatial et subir les effets de l’apesanteur.
L’EXPLORATION SPATIALE
18
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Ceci va préparer le terrain au premier vol spatial humain en
donnant aux scientifiques et aux médecins les premières
données sur les réactions physiologiques lors du lancement
et de la mise sur orbite.
Trois mois plus tard, le 1er février 1958, les militaires
Américains – qui ont récupéré et développé la technologie de
Von Braun et de son missile V2 – lancent leur premier
satellite, Explorer 1. Rapidement, le président Eisenhower
préfère que le programme spatial ne soit plus sous contrôle
militaire ce qui débouche, le 1er octobre 1958, sur la création
de la National Aeronautics and Space Administration, plus
connue sous le nom de NASA. La même année, le 17
décembre, ils envoient à leur tour des êtres vivants dans
l’espace, deux singes qui, tout comme Laïka, ne reviendront
pas.
1959 est l’année des Soviétiques. Ils lancent la mission Luna
qui, en 3 vols – 4 janvier, 14 septembre et 18 octobre – va
permettre de prendre des photos de la face cachée de la
Lune et d’y écraser volontairement un objet à sa surface.
En 1961, tout s’accélère. Le 31 janvier, les Américains
réussissent pour la première fois à faire revenir vivant le
singe Ham d’un voyage spatial. Les Soviétiques, réussissent
un coup de force, le 12 avril, en envoyant leur cosmonaute,
Youri Gagarine, faire un premier vol orbital* d’une heure
quarante durant lequel il fait une fois le tour de la Terre. Les
Américains envoient alors Alan Shepard, le 5 mai, faire un vol
suborbital*. Le 25 mai, le président américain John Fitzgerald
Kennedy annonce lors d’un discours : « Notre pays doit se
vouer tout entier à cette entreprise : faire atterrir un homme
sur la Lune avant la fin de la présente décennie et le ramener
sain et sauf sur la Terre ». Enfin, le 19 décembre, sous
l’impulsion du général De Gaulle, qui souhaite s’affranchir de
la suprématie américaine, le Centre national d’études
spatiales (C.N.E.S.) est créé afin de mettre en oeuvre une
stratégie spatiale française autonome.
Le 20 février 1962, les Américains réussissent le premier vol
orbital de leur cosmonaute, John Glenn, qui, en faisant 3 fois
le tour de notre planète, dépasse l’exploit de Youri Gagarine.
Le 12 septembre, lors de son discours « We choose to go to
the Moon », JFK propose aux Soviétiques non pas une
« course à la Lune », mais une collaboration pour atteindre
cet objectif commun. Cette offre est dédaignée par les Soviétiques
qui engrangent alors les succès. Le 29 septembre, les Canadiens
font effectuer le lancement de leur premier satellite par les
Américains. Le 14 décembre, la sonde américaine Mariner 2 –
lancée le 27 août – atteint son objectif, Vénus, dont elle transmet
des mesures et des observations. C’est le premier succès d’une
longue série dont l’objectif est d’étudier les objets cosmiques de
plus en plus éloignés.
Le 19 août 1964, la NASA réussit le lancement et la mise sur
orbite géostationnaire* de son premier satellite, le Syncom 3 ce
qui est une révolution sur le plan des télécommunications.
Le 18 mars 1965, le cosmonaute soviétique Alexeï Leonov
réalise la première sortie extravéhiculaire d’un humain dans
l’espace lors de la mission Voskhod 2.
Le 26 novembre 1965, la France, avec sa fusée Diamant-A,
devient la troisième nation au monde à posséder un lanceur
capable de mettre sur orbite avec succès un satellite. Le
lancement du satellite Astérix est alors le premier tir d’une fusée
Diamant-A. C’est la première fois au monde qu’une fusée orbitale
connaît le succès lors de son premier tir.
En 1966, le 3 février, les Soviétiques posent pour la première fois
leur sonde Luna 9 sur la Lune réalisant le premier alunissage de
l’histoire.
Le 18 septembre 1968, le vaisseau soviétique Zond 5 réalise le
premier vol inhabité circumlunaire, sans que celui-ci ne soit
cependant un vol orbital. Le 21 décembre 1968, la mission
américaine Apollo 8, propulsée par la nouvelle fusée Saturne 5,
effectue un vol orbital habité autour de la Lune. C’est la première
fois que des hommes peuvent voir directement la « face
cachée » de la Lune et voir un levé de Terre.
Le véritable évènement se produit le 21 juillet 1969 quand la
mission Apollo 11, réalisée par Neil Armstrong, Michael Collins et
Buzz Aldrin, permet à deux hommes de marcher sur la Lune et
de ramener sur Terre les premiers échantillons de sol lunaire. Ce
même jour, la sonde soviétique Luna 15, qui doit elle aussi
ramener des échantillons de Lune, s’écrase sur le sol lunaire,
témoignant aux yeux du monde de l’avance prise par les
Américains.
Ayant perdu la « course à la Lune », les Soviétiques se lancent
alors dans un nouveau programme visant à réaliser et à mettre
en orbite des stations spatiales habitables pouvant servir de
19
Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
base pour de longs séjours dans l’espace à vocation
militaire ou scientifique. Le 19 avril 1971, ils réussissent ainsi,
dès leur premier essai, à mettre la station Saliout 1 en orbite.
Les Russes perpétuent par la suite ce projet avec leur station
Mir – beaucoup plus vaste et complexe – dont le premier
module a été mis en orbite le 20 février 1986. Depuis la
destruction volontaire de Mir le 23 mars 2001, seule subsiste
actuellement une station spatiale internationale à vocation
scientifique, dont la mise en place a commencé le 20
novembre 1998.
Le 31 mai 1975, l’European Space Agency (ESA)
est créée pour redonner un nouvel élan au projet spatial
européen après les 7 échecs (en 7 essais) de la fusée
européenne Europa. Cette agence et son projet de lanceurs
Ariane a pour vocation de donner à l’Europe la possibilité de
s’affranchir des États-Unis pour lancer ses satellites. Elle
bénéficie des technologies du CNES et permet à la France de
ne plus supporter à elle seule le coût d’un tel projet. Le
premier décollage d’une fusée du programme Ariane a lieu le
24 décembre 1979 depuis la base de Kourou en Guyane
française. Ce programme perdure toujours à ce jour.
Dans les années 1970, la conquête spatiale est une
priorité moindre pour les États-Unis et l’URSS. C’est le début
d’une détente dans les relations Est-Ouest qui se traduit par
une coopération dans le domaine spatial. Ainsi, le 24 mai
1972, le projet de procéder à un « rendez-vous orbital » est
ratifié entre les vaisseaux Apollo et Soyouz. Le 17 juillet 1975
cette mission Apollo-Soyouz, est réalisée. Elle est le fruit
d’une véritable collaboration, avec mise en commun des
technologies, ce qui en fait une aussi grande réussite sur le plan
politique que sur le plan technologique. De nos jours, de telles
missions mêlant Russes et Américains sont fréquentes.
Le 12 avril 1981, la première navette* spatiale
américaine Columbia décolle depuis la base de Cap Canaveral
en Floride. Ce programme, commencé en 1975, est suivi d’une
longue série – Challenger, Discovery, Atlantis et Endeavour. Il
permet aussi bien le transport de passagers et de matériel
jusqu’aux stations orbitales que le lancement de sondes ou de
satellites. Seuls les Américains sont arrivés au bout d’un tel
projet : les Soviétiques abandonnent leur projet en 1993, pour
des raisons financières, après avoir effectué un vol orbital non
habité en 1988 et les Européens abandonnent celui de navette
Hermès en 1992, pour des raisons aussi bien techniques que
financières.
Le 15 octobre 2003, la Chine vient rejoindre le cercle
très fermé des nations capables d’envoyer par ses propres
moyens des humains dans l’espace après le succès du vol
orbital habité de sa fusée Shenzhou 5.
Parallèlement, depuis 1996, un concours international,
le X prize, doté d’une récompense de 10 000 000 US$ a été
ouvert aux organisations non gouvernementales, pour lancer un
véhicule spatial réutilisable, capable d’emmener des humains
dans l’espace. Celui-ci a pour but d’ouvrir la porte aux vols
spatiaux commerciaux et au tourisme spatial, pour ainsi dire de
« démocratiser l’espace ». Ce prix n’a pu être gagné que 8 ans
plus tard par le projet Space ship one, dont le chef de projet
collabore au projet Virgin Galactic.
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LES SONDES : UN ENJEU POUR LE FUTUR
Destinations
Nb de sondes lancées
à ce jour
Missions Nom des principaux programmes passés
ou actuels et futurs
Informations recueillies ou à recueillir.
Term
inée
s
En c
ours
En
pro
jet
Soleil 18 X X X Pioneer, Solar Sentinel et Solar Probe (NASA), Soho (NASA / ESA), Ulysse, Solar Orbiter (ESA)
Étude du champ magnétique, des particules, du vent et des éruptions solaires - Observation des pôles du Soleil - Étude de l’intérieur du Soleil - Observation de la couronne solaire.
Mercure 3 X X X Mariner (NASA), BepiColombo (ESA/JAXA)
Composition de la planète et formation du système solaire.
Vénus 57 X X X Spoutnik, Cosmos, Zond et Venera (ex-URSS), Mariner, Pioneer, Galileo, Magellan, Venus Explorer (NASA), Venera-D (Russie), Palnet-C (JAXA
Imagerie de la surface - Utilisée surtout pour servir d’assistant gravitationnel pour les sondes en chemin vers d’autres planètes.
Lune 101 X X X Luna, Zond (ex-U.R.S.S.), Pioneer, Ranger, Lunar Orbiter, Surveyor, Lunar reconnaissance Orbiter (NASA) Chandrayaan (Inde)
Images et cartographie de la surface – Biosciences - Test de modules habitables, de véhicules au sol - Étude des rayons cosmiques et magnétiques, de la géologie et de la minéralogie, retour d’échantillons de roches. Reconnaissances de sites d’alunissage.
Mars 53 X X X Mars, Phobos (ex-URSS), Mariner, Viking, Mars Pathfinder, Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, Spirit, Opportunity, Mars reconnaissance orbiter, Phoenix, Mars Science Laboratory, Maven (NASA), Mars Express, Exomars (ESA), Phobos-Grunt (Russie)
Images et cartographie de la surface et du relief. Étude de son atmosphère - Étude géologique, pétrographique et minéralogique - Recherche de molécules d’eau - Recherche de molécules organiques.
Jupiter 10 X X Pioneer, Voyager, Galileo, Juno (NASA) Utilisée surtout pour servir d’assistant gravitationnel pour les sondes en chemin vers Saturne ou Pluton - Images de la surface - Étude de l’atmosphère et de ses satellites.
Saturne 5 X X Pioneer, Voyager (NASA), Cassini (NASA / ESA / Italie), Huygens (ESA)
Images de la surface - Étude de l’atmosphère et de ses satellites.
Uranus 1 X Voyager (NASA) Images de la surface. Neptune 1 X X Voyager, Neptune Orbiter (NASA Images de la surface. Planètes naines
2 X CERES : Dawn (NASA), PLUTON : New Horizons (NASA)
Astéroïde 14 X X Galileo, Near Shoemaker (NASA), VESTA : Dawn (NASA), Hayabusa, Minerva (ISAS)
Images - Prélèvements d’échantillons;
Comète 20 X X Ice, Deep Space,Stardust, Deep Impact (NASA), Vega (Russie), Giotto, Rosetta, Philae (ESA), Sakigake, Suisei (ISAS)
Images.
Depuis le 2 janvier 1959, date à laquelle les
Soviétiques lancent la première sonde* spatiale Luna,
plusieurs dizaines de sondes ont été lancées dans l’espace
avec l’espoir d’en connaître toujours davantage sur l’Univers
qui nous entoure. Depuis lors, au moins 9 organismes
gouvernementaux différents dont les principaux sont ceux
des USA (NASA), de l’ex URSS, de l’Europe (ESA) et du
Japon (JAXA), ont participé à cette quête d’informations. Ces
appareils, en rendant possible l’étude à distance des objets
cosmiques, ont permis à l’homme de rassembler des
connaissances de plus en plus pointues sur des objets sans
cesse plus lointains. Elles sont le passage obligé avant une
éventuelle exploration humaine car elles permettent de
connaître les conditions régnant dans un endroit précis de
l’Univers servant ainsi à établir les paramètres des futurs vols
spatiaux habités. Elles ont rendu possible la conquête de la
Lune et ouvriront peut-être demain le chemin de Mars ou
d’autres destinations encore inconnues.
Le tableau ci-dessous donne un bref aperçu de l’exploration du
système solaire par les sondes.
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Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
OUVRAGES ET PUBLICATIONS
Navette spatiale : véhicule aérospatial réutilisable lancé
comme une fusée mais qui peut atterrir comme un planeur ou
un avion ce qui lui permet d’être réutilisable.
Orbite géostationnaire : c’est une orbite géosynchrone*
particulière qui est située à 35 786 km d’altitude au-dessus de
l’équateur de la Terre, dans le plan équatorial avec une
excentricité nulle. Cela lui confère la propriété de paraître
immobile par rapport à tout point de la Terre ce qui est très
important dans le domaine des télécommunications ou de la
télévision car le signal émis depuis cette orbite peut être
capté en permanence par un récepteur fixe sur Terre.
Orbite géosynchrone : c’est une orbite qui fait que les corps
qui s’y trouvent possèdent une période de révolution très
exactement égale à la période de révolution de la Terre, soit
23 h 56 min et 4,1 s.
Sonde spatiale : véhicule spatial inhabité envoyé par l’homme pour
explorer le système solaire. Ces objets permettent actuellement de
récupérer des informations sous forme d’images, de mesures,
d’échantillons, voire même de rapporter des échantillons sur Terre.
La principale différence avec les satellites artificiels c’est qu’elles
sont destinées à quitter l’orbite terrestre.
Vol orbital : correspond à un vol spatial effectué à une vitesse
suffisante pour que l’objet en mouvement puisse se placer en orbite
autour d’un astre.
Vol suborbital : correspond à un vol spatial effectué à une vitesse
inférieure à la vitesse minimum requise pour qu’il se maintienne sur
orbite autour d’un astre.
– Système solaire et exoplanètes, DocSciences, CRDP de
Versailles / CNES, juin 2008.
– AUZIAS (Jean-Michel), CHAFFARDON (Christophe),
SARRAIL (Jean-Noël), 50 activités avec l’astronomie,
CRDP de Midi-Pyrénées, 2003.
– EBER (Régine), Histoire de la cosmologie, CRDP
d’Auvergne, 2003.
– KOEBERL (Christian), Ces bolides qui menacent notre
monde ? Impacts météoritiques et cailloux ravageurs,
EDP Sciences, 2003.
– DIDES (Jean-Jacques), PELLEQUER (Bernard), PREBOIS
(Georges), RICHARD (Alain), VERAN (Jean-Pierre), La
Terre dans le système solaire, CRDP de Languedoc
Roussillon, 2002.
– LUMINET (Jean-Pierre), Le feu du ciel : météores et
astéroïdes tueurs, Édition du Cherche midi, 2002.
– HAINEAUX (Louis), La Ronde des Planètes, Rumeur des
âges, 1991.
– GOUGUENHEIM (Lucienne), Méthodes de l’astrophysique :
comment connaître et comprendre l’Univers, Hachette
Éducation, 1981.
– Fascicules pour la formation des maîtres : Observation des
astres – Repérage dans l’espace et dans le temps – La
lumière messagère des astres – Naissance, vie et mort des
étoiles – Le système solaire – Moments et problèmes dans
l’histoire de l’astronomie, CLEA (Comité de liaison enseignant
astronomes).
– Les terres célestes, Dossier Pour la Science, no 23, avril
1999.
LEXIQUE
POUR EN SAVOIR PLUS : QUELQUES RESSOURCES BIBLIOGRAPHIQ UES ET WEBOGRAPHIQUES
22
Guide pédagogique Au-delà des étoiles Parc du Futuroscope – CANOPE CRDP – Académie de Poitiers
http://www.cnes-jeunes.fr/ : une mine d’or pour les
recherches avec nos élèves sur tout ce qui concerne les
connaissances sur l’espace mais aussi les applications que la
recherche et l’exploitation spatiale permettent maintenant dans
notre vie quotidienne.
http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/6919-cnes-tout-sur-l-
espace.php : présente toute l’actualité du CNES et les
informations recueilles par les différentes missions en cours.
https://www.imax.com/fr/about/experience/3d/ : présente
très simplement (même si en anglais) le principe de la vision en
3D et du dispositif Imax®.
http://hubble.imax.com/ : présente le rôle des différents
éléments constituant le télescope, les différentes missions sur le
télescope et leurs membres d’équipage.
http://hubblesite.org/ : présente la technologie de ce
télescope, les découvertes qu’il a permis de faire ainsi que sur
son successeur programmé : Webb.
http://www.virgingalactic.com/overview/ : présente le projet
de navette de tourisme spatial Virgin Galactic.
http://orbitmars.futura-sciences.com/ : visualise les derniers
clichés de la planète Mars.
http://www.esa.int/esaKIDSfr/index.html : destiné aux
primaires, donne un certain nombre d’informations sur l’espace
et les projets spatiaux.
http://solarsystem.nasa.gov/missions/index.cfm : (en
anglais) indique de façon précise les projets d’exploration
spatiale de la NASA en temps réel.
http://www.astrosurf.com/ : portail de l’astronomie amateur
en France. C’est une mine dans laquelle vous trouverez des
images fixes ou animées, un grand nombre de liens vers
d’autres sites répertoriés par thèmes.
http://www.esa.int/esaCP/France.html : apporte des
informations précises et remises à jour sur les missions
spatiales européennes.
http://www.lpi.usra.edu/education/timeline/mural.shtml :
(en anglais) aide à la conception de la frise chronologique de
l’histoire de l’Univers. Peut permettre de donner des idées
d’illustration.
http://asd.gsfc.nasa.gov/archive/hubble/ : (en anglais)
donne des informations très précises sur le télescope Hubble
et propose aussi des images qu’il a permis d’obtenir.
http://solarsystem.nasa.gov/planets/index.cfm : (en
anglais) à la pointe des connaissances et de l’actualité à
propos du système solaire.
http://eduscol.education.fr/orbito/orb/logiciel/logi11.htm :
logiciel permettant de simuler les mouvements orbitaux de
satellites de la Terre ainsi que le lancement d'une fusée Ariane
5.
http://eduscol.education.fr/orbito/orb/logiciel/logi12.htm :
logiciel d'initiation à l'orbitographie qui offre la possibilité de
représenter dans un référentiel terrestre la trace au sol de
satellites.
http://www.winstars.net/telecharger.html : logiciel permettant
de visualiser la carte du ciel en temps réel.
SITES INTERNET
DES LOGICIELS A TÉLÉCHARGER GRATUITEMENT
23