Les fusées  sont  utilisées  depuis  des  centaines  d’années.  Les premières  fusées  ont  été  utilisées en Chine pour des feux d’artifice il y a près de 1000 ans. De nos jours, les fusées ont de nombreuses autres applications. Dans la grande majorité des cas, elles permettent de lancer des satellites en orbite autour de la Terre ou d’envoyer des sondes dans l’espace pour explorer le système solaire. Plus rarement, les fusées peuvent aussi emmener des capsules avec des astronautes dans l’espace afin qu’ils puissent rejoindre la station spatiale internationale par exemple.  Pour rejoindre l’espace et s’affranchir de l’attraction terrestre, les fusées doivent brûler du carburant afin de déployer une poussée suffisante.  Celle-ci peut  être  créée  grâce  à une  réaction  de  combustion.

Le décollage de la fusée Ariane 5 à Kourou, Guyane française

Dans ces deux activités pratiques à faire en classe, les élèves observeront une réaction de combustion en brulant un mélange d’air et d’alcool dans une bouteille d’eau en plastique.

Ils assisteront à une réaction rapide accompagnée  d’ un  bruit  d’ « explosion  » et de flammes spectaculaires,  imitant  ce  qu’il  se  produit  lorsque  des   carburants   sont   enflammés   durant   un   vrai   lancement  de  fusée !

LA MINI BOUTEILLE EXPLOSIVE

Utiliser des fusées pour comprendre les réactions de combustion

Nous vous proposons de télécharger :

• Le guide du professeur
• Les activités pour les élèves

Dans cette activité, les élèves réfléchissent à plusieurs questions les amenant à conclure d’abord que les réactions de combustion sont exothermiques, puis leur permettant d’identifier les réactifs et les produits de réaction en envisagent différents combustibles. Ils effectuent également la résolution d’équations chimiques.

WHOOSH BOTTLE

Appliquer les lois de Newton aux fusées

Nous vous proposons de télécharger :

• Le guide du professeur
• Les activités pour les élèves

Dans cette activité, les élèves discuteront des similitudes et des différences entre la réaction de laboratoire et la réaction qu’il se produit réellement dans les moteurs de fusée. Ils termineront l’activité en appliquant mathématiquement les lois de Newton à ce qu’ils ont vu.

Pour aller plus loin

• Ariane 6 est le futur lanceur européen. Elle s’élancera très prochainement et remplacera définitivement Ariane 5 à partir de 2022. Ariane 6 existera en 2 versions : Ariane 64 avec 4 boosters, capable de lancer deux satellites en orbite géostationnaire et Ariane 62, la version de base avec 2 boosters, pour mettre des satellites de taille plus modeste en orbite moyenne ou basse. Le CNES propose de construire une maquette en 3D d’Ariane 6 ! Le fichier est à télécharger gratuitement.
• Ariane 5 est conçue pour placer sur orbite des charges allant jusqu’à 20 tonnes. Depuis son 1er lancement en 1996, Ariane 5 s’est déclinée en 5 versions afin de remplir tout type de mission, pour des satellites de télécommunication, d’observation de la Terre ou encore des sondes explorant l’univers. Si vous le souhaitez il est encore possible de construire la maquette d’Ariane 5 ici !

Nous vous proposons également de visionner l’un de ses lancements !

Le Centre spatial guyanais est le site depuis lequel décollent les lanceurs Ariane, Soyouz et Vega. Si vous voulez en savoir plus sur cette unique base de lancement de l’union européenne, nous vous proposons de télécharger l’exposition réalisée par le Centre Spatial Guyanais du CNES.

Lancement d’une fusée à eau lors de l’opération l’Espace au fil du fleuve. ©CNES/ESA/Arianespace/Optique Vidéo CSG/P Baudon, 2012

Notre partenaire la Fondation La main à la pâte met également à disposition des professeurs de cycle 3 :

1/ une séquence pédagogique en 3 étapes agrémentées de vidéos : De la poudre noire aux fusées de la conquête spatiale !

Au menu : des activités de classe, des éclairages scientifiques et historiques, et des défis à relever !

2/ un tutoriel en plusieurs modules à suivre en ligne sur la plateforme L@map. Il suffit de créer un compte et de se connecter.

Choisissez le thème « Chimie » puis le tutoriel « Fusées chimiques » et plongez pour 1 heure dans la chimie de la conquête spatiale !

• Objectifs visés
  • S’approprier le fonctionnement des fusées.
  • Découvrir différents types de propulsion et la troisième loi de Newton.
  • S’approprier et mettre en œuvre une ou plusieurs séances pour la classe.
  • Partager son expérience avec d’autres professeurs.
• Déroulement du tutoriel
  • Relever un défi.
  • Visionner une vidéo permettant de se familiariser avec des activités à destination des élèves.
  • Consulter et choisir des ressources pour la classe clés en main.
  • Découvrir un autre type de propulsion spatiale pour aller plus loin.
  • Découvrir les problématiques scientifiques et techniques de la propulsion spatiale.
  • Réinvestir les notions apprises lors de ce tutoriel avec ses élèves, en classe, et échanger avec d’autres professeurs