24 novembre 2011
Quelques images...
Copyright CNES
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7 novembre 2011
Plan du TPE
Introduction :
- Historique (selon les USA et l'URSS) => vie dans l'espace
- Enonciation du sujet avec brèves définitions de la physiologie et de la morphologie
- Problématique : quels effets produit la vie dans l'espace sur le corps humain ?
I) Phénomènes d'apesanteur et de pesanteur
A) La pesanteur : conséquence de la gravité J
B) L'impesanteur V
C) La micro pesanteur et sa simulation M
II) Effets sur le corps humain
- Introduction : énonciation "grossière" de tous les symptômes
A) Au niveau de l'appareil cardio-vasculaire M
B) Au niveau de l'oreille interne et de l'équilibre J
C) Au niveau du squelette et des tissus musculaires V
III) Rayonnement cosmique ?
Conclusion
- Réponse au problème
- Ouverture
Bibliographie
Synthèses individuelles
5 novembre 2011
Vocabulaire
Définitions :
Gravité (n.f.): force de gravittation qu’un corps exerce sur un autre corps. Elle est toujours attractive et jamais répulsive. Il n’existe aucun moyen de la supprimer. Elle agit donc sans cesse, que l’on soit en état de pesanteur, par exemple, assis par terre, ou en état d’impesanteur, comme les passagers d’une station orbitale (dans ce cas la gravité est « le moteur » de la station).
Impesanteur (n.f.) : absence de pesanteur. Ce terme a remplacé celui d’apesanteur. Un corps est en impesanteur lorsque son corps n’est soumis qu’à la gravité. Dans le langage courant, impesanteur est synonyme de micropesanteur.
Microgravité (n.f.) : gravité beaucoup plus faible que celle de la Terre. Ce mot est très souvent employé abusivement à la place de micropesanteur en tant que traduction maladroite du terme anglais microgravity (en anglais gravity signifie à la fois gravité et pesanteur).
Micropesanteur (n.f.) : pesanteur beaucoup plus faible que celle observée normalement sur Terre. (le préfixe grec mikros signifie à la fois petit et millionième partie de l’unité).
Alors que le terme impesanteur correspond à une situation théorique, inaccessible – impliquant la disparition complète de la pesanteur-, le mot micropesanteur s’applique au cas réel d’un véhicule spatial où subsiste toujours une pesanteur insignifiante mais réelle.
Pesanteur (n.f.) : 1. Sensation de lourdeur éprouvée au contact d’un astre très massif, comme la Lune où la Terre. C’est en supprimant ce contact et cette sensation que l’on parvient à l’état d’impesanteur.
2. Force attractive qu’un astre exerce sur un corps posé sur sa surface ou présent dans son atmosphère : elle inclut la gravité de cet astre et l’effet centrifuge dû à sa rotation sur lui-même. Sur Terre, l’écart entre la gravité et la pesanteur n’excède pas 0.3%.
SOURCE : BT (revue) n°1062 (10 numéros par an), 1994, Publications de l’école moderne française – Glossaire p. 33.
16 octobre 2011
CNES
Définition :
Etablissement public à caractère industriel et commercial (EPIC), le Centre national d’études spatiales (CNES) est chargé de proposer au gouvernement la politique spatiale de la France au sein de l’Europe et de la mettre en oeuvre.
A ce titre, il « invente » les systèmes spatiaux du futur, maîtrise l'ensemble des techniques spatiales, et garantit à la France l'accès autonome à l'espace.
Acteur majeur de l'Europe spatiale, le CNES est force de propositions pour maintenir la France et l'Europe en tête de la compétition mondiale. La participation de la France à l'Agence spatiale européenne (ESA) est également assurée par le CNES.
Il s'entoure de partenaires scientifiques et industriels avec lesquels sont réalisés les programmes spatiaux qu'il conçoit. Il est engagé dans de nombreuses coopérations internationales, indissociables de toute politique spatiale d'envergure.
Mission :
- Comprendre la complexité de notre planète pour mieux la gérer
- Anticiper les catastrophes naturelles
- Favoriser la communication entre les hommes
- Développer la sécurité et la santé
- Connaître l’Univers
Très tôt, la France a affirmé une ambition spatiale. Cette volonté lui garantit aujourd’hui un libre accès à l’espace et lui permet d’être un acteur majeur de la politique spatiale européenne et de la coopération internationale.
Très tôt, la France a affirmé une ambition spatiale. Cette volonté lui garantit aujourd’hui un libre accès à l’espace et lui permet d’être un acteur majeur de la politique spatiale européenne et de la coopération internationale.
Le CNES a ainsi intégralement développé des compétences dans la mise en œuvre des systèmes spatiaux. Il s’appuie sur des industriels performants et des laboratoires de recherche.
Par sa capacité d’innovation et d’anticipation, il participe au progrès des connaissances, à l’émergence de nouvelles technologies au bénéfice de tous, et au développement des applications spatiales.
Thèmes d'application :
- Accès à l'espace
- La garantie d’accès à l’espace est essentielle dans une politique spatiale mondiale et cohérente. La France a été la 3<sup>ème</sup> puissance à disposer de cette technologie. Cette compétence mise au service de l’Europe a permis le développement de la famille des lanceurs Ariane.
- La compétition internationale dans le domaine spatial, désormais fortement concurrentiel, impose d’offrir les services de lancement les plus adaptés aux besoins des opérateurs spatiaux.
- Les nouvelles versions d’Ariane 5 permettent la mise en orbite de gros satellites ainsi que des lancements doubles. Les lanceurs Véga et Soyouz, respectivement de petite et moyenne taille, complèteront à terme cette gamme.
- Le CNES, avec ses partenaires européens, dispose aussi d’une totale maîtrise dans le déploiement des satellites en orbite.
- Développement durable
- Les outils spatiaux sont indispensables à la connaissance de la Terre et son évolution. L’observation et la mesure offrent ainsi les moyens d’une gestion durable de notre planète.
- Le CNES a mis en place, avec ses partenaires européens (initiative GMES, projet de surveillance globale de l’environnement et de la sécurité) et internationaux, des satellites dédiés à l’observation de l’environnement continental, marin et atmosphérique, ainsi qu’à la gestion des risques et des crises.
- La filière Spot, embarquant l’instrument Végétation, les satellites d’océanographie Topex/Poseidon et Jason, les balises Argos, la plateforme Envisat et bientôt Jason 2 et la constellation Pléiades, font partie des réalisations les plus connues.
- Applications grand public
- C’est dans le domaine sociétal que les technologies spatiales sont les plus porteuses de progrès, par l’émergence de nouveaux services. L’espace est un instrument de réduction des inégalités, principalement territoriales, dans les domaines de l’éducation, de la santé ou encore de la citoyenneté.
- Le CNES a par exemple développé le concept du « village communicant » combinant le haut débit par satellite avec les technologies terrestres.
- De même, le CNES participe dans le cadre de l’Union européenne et de l’ESA, au programme de navigation par satellite Galiléo et au niveau international, au système de localisation et de détresse Cospas-Sarsat.
- Sécurité et Défense
- Dans un monde tous les jours plus complexe, l’autonomie d’accès à l’information, aux systèmes de localisation, au renseignement civil ou militaire constitue un gage d’indépendance, de réactivité et de qualité dans la prise de décisions.
- Outre ses satellites Spot et futurs Pléiades, le CNES met ses compétences au service de la Défense, en assurant notamment la maîtrise d'œuvre des satellites Hélios.
- GMES (initiative conjointe de l’Union européenne, de l’ESA et des agences nationales) mutualise les moyens spatiaux pour le suivi de l’environnement et la protection des populations. Il intègre également un soutien spatial aux forces et aux organisations européennes dans leurs interventions humanitaires ou leurs opérations de maintien de la paix.
- Recherche et innovation
- Les télescopes orbitaux (Intégral, XMM, Corot) et les sondes spatiales (Mars et Vénus Express, Cassini-Huygens, Rosetta) révolutionnent notre connaissance de l’Univers et du système solaire.
- Notre compréhension des processus à l’œuvre dans le « système Terre » est aussi profondément modifiée grâce aux nouveaux satellites : Déméter (séismes), Parasol et Calipso (bilan radiatif), Mégha - Tropiques (cycle de l’eau).
- La contribution de la France à l'ISS donne à ses scientifiques l’opportunité de mener des expérimentations originales en micropesanteur.
- En matière d’innovation, le CNES étudie les « vols en formation » consistant à répartir sur plusieurs petits satellites mutuellement positionnés les éléments d’une instrumentation globale, complexe et lourde.
| Le CNES en chiffres |
|
| 1961 | Création du CNES |
| 1 740 millions d'euros | Budget annuel total, incluant la contribution de la France à l’ESA à hauteur de 685 millions d’euros |
| 4 centres | Siège (Paris), Centre spatial de Toulouse, Direction des lanceurs (Evry), Centre spatial guyanais (Kourou) |
| 2418 salariés | Composés en majorités d’ingénieurs et cadres et répartis dans les 4 centres. Paris : 202 - Evry : 238 - Kourou : 268 - Toulouse : 1695 |
| 65 % / 35 % | Répartition hommes/femmes |
| 5 grands thèmes d’application |
Accès à l'espace, Développement durable, Applications grand public, Sécurité et défense, Recherche et innovation |
16 octobre 2011
International Space Station (ISS)
Depuis le 1er vol du Russe Youri Gagarine en 1961, les hommes n’ont cessé d’imaginer des moyens de plus en plus innovants pour accéder et évoluer durablement dans l’espace.
La station spatiale internationale (ISS) représente une étape majeure pour la connaissance et la maîtrise de ce monde fascinant en permettant de faire vivre et travailler l’homme dans l’espace, sa durée de vie étant d’une dizaine d’années au minimum.
Les dimensions de la station sont équivalentes à celles d’un terrain de football et plus de 40 vols seront nécessaires afin d’assembler la centaine d’éléments qui la composent. Pour réaliser ce projet d’une ampleur inégalée, les USA, la Russie, le Canada, le Japon, et l'Europe avec 11 pays membres de l'ESA (dont la France) ont uni leurs compétences.
Les enjeux scientifiques sont de taille : l’ISS représente un terrain d’expérimentation unique pour les sciences de la vie et de la matière, la physique fondamentale, mais aussi une plateforme d’observation de la Terre et de l’Univers.
Le lancement du premier élément de l’ISS, le module russe Zarya, a eu lieu en 1998. Entre novembre 2000 et mai 2009, 2 ou 3 spationautes occupent en permanence la station. Actuellement, ils sont 6 à bord. Le calendrier de développement de l’ISS et de sa configuration finale est planifié pour 2012.
| ISS (International Space Station) | |
| Initiateur | USA |
| Origine | Initiative de Ronald Reagan en 1984 |
| Statut | En cours de développement et d’exploitation |
| Participants | USA, Russie, Canada, Japon et Europe avec 10 pays européens membres de l’ESA (Allemagne, Belgique, Danemark, Espagne, France, Italie, Norvège, Pays-Bas, Suède et Suisse) |
| Objectifs | Réaliser des expériences scientifiques en micropesanteur |
| Date de lancement du 1er module> | 1998 |
| Date initiale prévue pour l'achèvement de la station | 2012 |
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7 octobre 2011
Sites
http://www.asc-csa.gc.ca/pdf/educator-microgravity_science_stu_f.pdf
- Rappel sur la gravité
- Phénomène de l'apesanteur (pourquoi flotte t-on dans l'espace ?)
- Conséquences physiologiques sur l'être humain :
- Influence sur la circulation sanguine
- Influence sur la structure osseuse et musculaire
- Influence sur le sens de l'équilibre et de l'orientation
- Définitions à retenir
- Bibliographie : documents qui pourraient nous servir
http://tpe.caracas.free.fr/gr01/vie.pdf
- Etat de surpesanteur
- Etat d'apesanteur et effets
- Mal de l'espace et modifications des sensations
- Fragilisation des os
- Atrophie musculaire
- Action sur le système cardio-vasculaire et diminution du nb de globules rouges
- Affaiblissement du système immunitaire
- Etudes récents sur le système respiratoire
- Solution aux problèmes : gravité artificielle ?
- Radiations
- Facteurs humains
http://www.asc-csa.gc.ca/fra/missions/expedition20-21/body_scan.asp#
Scanner corporel
http://astronomie.haplosciences.com/mir.html et http://pedagogie.ac-toulouse.fr/eco-primaire-viollet-le-duc-toulouse/les_pages_web/station_mir.htm
La station MIR
http://www.esa.int/esaMI/Mars500/SEM7W9XX3RF_0.html
L'ESA (European Space Agency)
7 octobre 2011
Mal de l'espace
Définition :
Mal de l'espace : symptômes variés qui se produisent chez les spationautes au bout d'une période +/- longue d'exposition à l'apesanteur. Ces séquelles sont +/- variables en intensité selon les personnes, et selon la durée du vol.
ex : Le 1er à se plaindre d'un malaise en vol orbital fut Guerman Titov, à bord de Vostok 2.
Échelonnement des symptômes :
Symptômes immédiats
Les 2/3 des spationautes sont victimes dans les 1ers jours de vol de malaises principalement dûs à la perte du sens de l'équilibre, qui trouve sa source dans la perturbation de l'oreille interne [VOIR COURS PRESSION], dans un phénomène équivalent à celui du mal de mer. Comme pour le mal de mer également, ces malaises perturbent la digestion des astronautes et beaucoup d'entre eux cessent toute alimentation solide durant les deux ou trois premiers jours, par crainte de vomissements, dont les conséquences peuvent être particulièrement aggravées en apesanteur.
Avec l'apparition des stations spatiales (du type Skylab ou Saliout) qui offrirent de grands volumes de déplacement (alors que dans les 1ères capsules du type Mercury ou Vostok les spationautes restaient la plupart du temps sanglés à leur siège), le phénomène de désorientation s'amplifie et les nouveaux occupants de vastes complexes orbitaux comme Mir ou l'ISS commencent par s'y perdre et, faute de repères aussi basiques que " haut " et " bas ", sont fréquemment victimes de nausées.
Ces phénomènes disparaissent habituellement en quelques jours, voire une semaine, mais certains spationautes ne s'adaptent jamais et les subissent durant toute la durée du vol. Aucun facteur physiologique ou psychologique commun n'a encore été mis en évidence pour expliquer cette inadaptation.
Symptômes à moyen terme
L'absence de gravitéprovoque une redistribution des fluides corporels qui migrent vers la partie supérieure du corps et envahissent la poitrine et la tête, provoquant migraines et sensation de " tête dans le coton ". Extérieurement, le visage se bouffit et prend une teinte rougeaude.
En réaction à cette redistribution des fluides, tous les organes augmentent de volume. Le corps rejette du calcium et du plasma sanguin. Le corps produit moins de globules rouges et l'organisme commence à souffrir d'anémie. La tension artérielle se dérégularise. N'étant plus soumis à la force de gravité, les disques intervertébraux se dilatent et provoquent des douleurs dorsales.
Symptômes à long terme
Si le séjour en état d'apesanteur se prolonge plus de 2 mois, les problèmes biomédicaux s'aggravent sans qu'ils soient toutefois irréversibles, bien qu'ils puissent avoir des répercutions longtemps après le retour à la gravité terrestre.
Les cosmonautes qui ont séjourné à bord de la station Mir parfois plus d'un an — comme Valeri Polyakov (437 jours) ou Yuri Romanenko (430 jours) — ont grandi en moyenne de 10 cm ; la masse musculaire a diminué tandis que les muscles porteurs des jambes se sont atrophiés ; ils ont subi une diminution de poids ; le système immunitaire s'est affaibli et les cycles du sommeil ont été perturbés. [CONSEQUENCES METAPHYSIQUES]
Le symptôme le plus grave reste l'ostéoporose, c’est-à-dire la diminution de la densitéosseuse. Cette décalcification — principalement au niveau des jambes et des os du pelvis qui supportent toute la partie haute du corps —, peut atteindre 2 % par mois, équivalente à celle d'une femme ménopausée. Le seul moyen de ralentir cette dégradation est l'exercice physique(tapis roulant, extenseurs) quotidien à raison de 3h/jour.
Retour sur Terre
Environ 1/3 astronaute perd connaissance lorsqu'il remet les pieds sur Terre et subit à nouveau l'effet de la gravité. L'effet est le même que pour celui qui reste trop longtemps allongé et se remet debout rapidement. Le sang reste en bas, dans les jambes, et la tension artérielle chute un court instant entraînant un voile noir (hypotension orthostatique). Mais cet effet reste passager et n'entraîne pas de séquelles.
Effets à très long terme
Plusieurs astronautes ont procréé après une mission et leurs enfants sont bien en vie.
Chose curieuse, on constate que 80% des enfants d'astronautes sont des filles, toutes nations confondues. Et tout aussi curieusement, on peut noter que ce rapport fortement déséquilibré se révèle identique pour les enfants des pilotes de chasse. Ces derniers attribuent cela au fait qu'ils traversent souvent de puissants faisceaux radar (analogue aux radiations pouvant être subies au-dehors de l'atmosphère terrestre protectrice), et qu'ils supposent que ceux-ci peuvent avoir un effet létal sur les spermatozoïdes mâles uniquement. Toutefois, aucune étude scientifique n'a encore été réalisée pour valider ou invalider cette hypothèse. [DONC CE N'EST PAS FORCEMENT PERTINENT]
Si aucun problème sérieux n'a été détecté jusqu'à présent sur les enfants de spationautes, il reste néanmoins intéressant de suivre les effets des rayonnements cosmiques sur le long terme.
7 octobre 2011
Quelques notions d'histoire...
Dans les années cinquante, la plupart des scientifiques pensaient que jamais un être humain ne supporterait les conditions d'un vol spatial.
Le 12 avril 1961, Youri Gagarine coupait court à cette prédiction, et ouvrait la voie de la conquête spatiale par l'homme (voir l'Annexe 1 et la manière dont les Russes réagirent à cet exploit).
Depuis cette date, la durée et la complexité des missions n'ont cessé d'augmenter : premier équipage humain sur la Lune en 1969, stations orbitales permanentes (Skylab en 1973, Saliout puis Mir en 1986) …
Les premières études concernant le mal de l'espace remontent avant la seconde guerre mondiale, en 1939, lorsque des chercheurs anglais commencèrent à inventer les pires scénarios et effets qu'étaient susceptibles de provoquer l'état d'impesanteur sur les astronautes ...
Le plan est le suivant:
I) Quels sont les problèmes physiques et psychologiques rencontrés ?
1. Répercussion de l'impesanteur sur le corps humain
2. Troubles psychiques dus à l'isolement
3. Rayonnement cosmique
4. Biologie et impesanteur
II) Réponses aux problèmes
1. Compétences requises
2. Préparation physique
III) Habitabilité d'une planète
1. Les critères d'habitabilité d'une planète
2. La Terraformation
Introduction historique :
Dans les années cinquante, la plupart des scientifiques pensaient que jamais un être humain ne supporterait les conditions d'un vol spatial.
Le 12 avril 1961, Youri Gagarine coupait court à cette prédiction, et ouvrait la voie de la conquête spatiale par l'homme.
Depuis cette date, la durée et la complexité des missions n'ont cessé d'augmenter : premier équipage humain sur la Lune en 1969, stations orbitales permanentes (Skylab en 1973, Saliout puis Mir en 1986) …
Les premières études concernant le mal de l'espace remontent avant la seconde guerre mondiale, en 1939, lorsque des chercheurs anglais commencèrent à inventer les pires scénarios et effets qu'étaient susceptibles de provoquer l'état d'impesanteur sur les astronautes
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