COMENIUS : COMMENT VIVRE DANS l'ESPACE. Centre intérêt N°3 programme technologgie cinquième FCASSORE

1. VIVRE DANS L'ESPACE
TU DOIS COMPLETER CETTE FICHE EN SUIVANT LA PRESENTATION DE LEUR TRAVAIL PAR TES
CAMARADES.
1. Quels sont les besoins des êtres vivants ? Quels sont les besoins des astronautes dans l'espace ?
2. Qu'est-ce-que les astronautes emportent dans l'espace pour respirer ?
3. Combien d'eau doit boire un astronaute chaque jour ?
4. Comment font les astronautes pour disposer de suffisamment d'eau pendant leur mission?
5. A partir de la liste des aliments, cites en 3 qui respectent toutes les contraintes.
6. Comment les astronautes font ils pour produire de la nourriture dans l'espace ?
7. Explique comment font les astronautes pour se laver.
8. Qu'est-ce-qui fournit l'énergie dans la station ? Pourquoi ?
9. Quelles sont les modifications que subit le corps humain dans l'espace ? Donne trois façons de faire de l'exercice en
apesanteur. Pourquoi-est-ce important ?
10. Qu'est-ce qui permet aux astronautes de renouveler l'air de la station? Quels sont les besoins d'un astronaute ?
11. Complète le schéma en indiquant en rouge le circuit de retraitement de l'eau, en bleu celui des déchets et en vert
celui de l'air.

2. La NASA et l'agence spatiale russe ont
passé plus de quarante ans à résoudre les
problèmes de vie dans l'espace. Pouvez-
vous concevoir un habitat humain aussi bon
que la nouvelle Station spatiale
Internationale ?
Au début une station spatiale, c'est juste une boite en aluminium. Il faut la rendre habitable. La
station spatiale doit permettre de vivre et travailler pendant plusieurs mois.

3. I. besoin vital :respirer !
L'espace est vide - il n'y a simplement aucun gaz là-bas donc pas d'air! Vous pouvez seulement
retenir votre souffle pendant quelques minutes, même pas le temps d'être en orbite . Un
astronaute consomme environ 15 litres d'air par minute. Quel volume est consommé chaque jour
par trois astronautes ?
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Qu'apporteriez-vous dans l'espace pour respirer ?
Ecris le nom de ces 3 gaz présents dans l'atmosphère de la Terre sous leur image:
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Le dioxygène et le diazote sont les deux gaz principaux de l'air que nous respirons. Un mélange de
diazote et de dioxygène est moins dangereux que du dioxygène pur, car le dioxygène est
facilement inflammable.
D'où provient le CO2 : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
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La station doit être complètement indépendante de la Terre – Il n'y a pas de navette régulière pour
apporter des provisions avec des fruits frais ou l'air frais. Un seul vol par an est possible. L'air dans
les réservoirs de stockage ne durera pas longtemps. La NASA utilise depuis le début des vols
spatiaux des épurateurs pour enlever le dioxyde de carbone de l'air. Ces dispositifs filtrent l'air
comme votre four ou le filtre du climatiseur d'une voiture. Mais des épurateurs à CO2 ne créent pas
de dioxygène. Ils enlèvent juste le dioxyde de carbone. Pour des missions à long terme, les
astronautes ont besoin de dioxygène frais pour survivre.
Lors de la respiration, tous les êtres vivants absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de
carbone. Les plantes vertes, elles, en plus de respirer, sont capables en présence de lumière
d'utiliser le dioxyde de carbone et de produire du dioxygène qu'elles rejetent.
C'est pourquoi les grandes forêts comme la forêt tropicale humide d'Amazone sont appelées "les
Poumons de la Planète." Les plantes peuvent donc être les poumons de la station spatiale.
1 m2 de plante renouvelle 800 litres d'air par jour. Quelle surface de plantation est nécessaire pour
renouveler l'air de la station spatiale pour trois astronautes ?
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4. II. Besoin vital : Boire
Chacun a besoin d'eau potable pour survivre plus d'un jour ou deux. Mais l'eau est très lourde - et
cela coûte 10,000 $ pour envoyer une charge utile de 500g dans l'espace. Les guides de survie
recommandent de boire 5 litres d'eau chaque jour lorsque l'on travaille ou que l'on marche en
plein air. Deux litres sont plus que ce que vous buvez probablement pendant la journée, mais
l'apesanteur déshydrate les astronautes car elle augmente le fonctionnement des reins et donc
l'élimination de l'eau dans les urines.
Combien d'eau doit boire un astronaute chaque jour ? (Entoure la bonne réponse)
25 cL, 50cL, 1 L , 2L, 5L
Quelle quantité d'eau est consommée par trois astronautes en un an ?
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On ne peut pas emporter toute l'eau dont les astronautes ont besoin pour vivre dans l'espace
pendant un mois ou plus. Comment fournir plus d'eau ?
Les comètes sont des amas d'eau gelée, mais il faut d'abord les attraper. Peu passent près de la
Terre, donc il faudrait voyager loin pour capturer une comète. Pendant de nombreuses années, la
NASA a produit de l'eau en combinant l'hydrogène et l'oxygène dans une pile à combustible,
utilisant un processus appelé l'électrolyse. Les piles à combustible produisent non seulement de
l'eau potable, mais elles produisent aussi de l'électricité. Le recyclage de l'urine en eau douce peut
sembler dégoûtant, mais c'est une grande source d'eau. C'est parfaitement sain et certaines
personnes disent que cela a meilleur goût que l'eau du robinet! On peut aussi recycler d'autres
eaux usées (douches, lavage de main, préparation alimentaire, la transpiration).
A ton avis quelle est la meilleure solution pour produire de l'eau dans la station ?
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Comment peut-on s'y prendre ?
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5. III. Besoin vital : Manger
Personne ne veut souffrir de la faim dans l'espace! Mais de quelle quantité de nourriture a-t-on
besoin chaque jour ?
Quelle quantité d'énergie moyenne est nécessaire pour un homme adulte sur Terre?
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Un astronaute adulte a besoin d'environ 12 540 kilojoules chaque jour. C'est plus que nécessaire
sur la Terre, mais les astronautes travaillent dur dans l'espace ! Quel est le meilleur menu ? Les
besoins des astronautes pour un repas sont les suivants :
4180 kilojoules / 50 grammes de protéine / 120 grammes de glucides / 30 grammes de lipides
Sélectionnez dans le tableau ci-dessous les aliments les plus adaptés (coloriez les cases). N'oubliez
pas que les astronautes vivent en apesanteur !
Proteines Glucides Lipides
kJ (g) (g) (g)
Poulet grillé 1254 34 0 15
Beignets de poulet 1338 13 30 17
Pommes de terre vapeur 627 3 31 0
Sandwich 1672 16 50 16
Cocktail de fruits 293 0 19 0
Melon 205 1 11 1
Barre energétique 1045 10 45 6
Barre de chocolat 627 2 23 8
Gateaux secs 1672 1 11 4
Soda 627 0 0 0
Lait 334 8 11 1
TOTAL
Il n'est pas possible d'emporter assez de provisions dans l'espace. Les astronautes cultivent donc
des plantes dans la station dans des jardins hydroponiques. Qu'est-ce-qu'une culture
hydroponique ?
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Les cultures hydroponiques grandissent plus rapidement, ont besoin de moins d'espace, produisent
plus de nourriture, utilisent moins de substances nutritives, purifient l'eau, utilisent le dioxyde de
carbone et produisent du dioxygène. Sachant qu' 1m2 de culture hydroponique produit 627 000 kJ,
quelle surface est nécessaire pour trois astronautes ?
Ce que l'on mange est presque aussi important que la quantité que l'on doit manger. A ton avis
quelles sont les plantes que l'on doit planter dans un jardin hydroponique dans l'espace?
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6. IV. Besoin vital : Gérer les déchets
Bien sûr, le fonctionnement du corps entraine la fabrication de déchets qu'il faut éliminer (CO 2 mais
aussi aliments non digérés = excréments et déchets éliminés par les urines fabriquées par les
reins) Les WC que l'on trouve sur Terre ne fonctionnent pas, puisqu'il y a besoin de la gravité de la
Terre.
Alors comment iriez-vous aux toilettes dans l'espace (entoure la bonne réponse)?
Que deviennent les déchets du fonctionnement du corps sur Terre ?
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Les astronautes portent vraiment des vêtements absorbants jetables ou des couches pendant les
sorties dans l'espace. Mais à l'intérieur de la station spatiale, ils seraient trop volumineux et
inconfortables. Les toilettes de la station spatiale fonctionnent comme un aspirateur : il faut
s'assoir sur le siège d'aisance, faire glisser deux barres capitonnées sur vos cuisses pour vous
maintenir sur le siège. Le vide aspire les déchets dans un sac en plastique. On met le papier
toilette dans le sac et on le scelle. La machine compresse le sac et le stocke ensuite jusqu'à ce
qu'une navette puisse le ramener sur terre. L'espace n'est pas une décharge ! Il faut stocker les
déchets jusqu'à ce qu'une navette puisse les remporter sur terre. L'espace peut transformer un sac
de déchets en une menace dangereuse, un caillou gelée qui pourrait endommager un autre
vaisseau spatial. Les scientifiques étudient toujours comment faire cuire les déchets pour produire
des gaz combustibles utilisables pour la propulsion.

7. V. Besoin vital : Produire de l'énergie pour faire
fonctionner la station
Les toilettes ont besoin d'électricité pour fonctionner comme beaucoup d'autres choses sur la
station spatiale : les systèmes de refroidissement, les filtres à air etc .
Donnent trois exemples d'appareils vitaux qui ont besoin d'énergie électrique pour fonctionner
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Les systèmes de la station ont besoin d'une puissance d'environ un kilowatt pour chaque
astronaute.
L'énergie solaire est une grande source d'énergie : c'est gratuit, efficace et disponible à l'infini ! .
Les piles nucléaires sont légères, compactes et fonctionnent sur une longue période de temps.
elles sont utilisées sur beaucoup de sondes robot comme Voyager et Cassini. Mais quelques
personnes s'inquiètent d'un risque d'accident qui enverraient les radiations dans l'atmosphère de la
Terre. Les batteries sont essentielles à bord de la station spatiale. Les batteries sont très
volumineuses et lourdes et les besoins d'énergie les vident vite. Les batteries sont parfaites pour
stocker l'énergie. Les piles à combustible ont longtemps été des sources d'énergie importantes des
vaisseaux spatiaux (missions des Gémeaux dans les années 1960). Mais comme pour les moyeurs
à essence, il faut apporter le carburant (l'hydrogène et de l'oxygène).
A ton avis qu'est-ce qui fournira l'énergie de la station ? (entoure la bonne station)
• Batteries : Un kilogramme de batteries produit 0,05 kilowatts
• Piles à combustible : Un kilogramme de piles à combustible produit 0,70 kilowatts
• Nucléaire : Un kilogramme de piles à combustible produit 0,03 kilowatts
• Énergie solaire : Un kilogramme de cellules solaires produit 0,10 kilowatts
• Energie fossile : Un kilogramme d'essence produit 0,06 kilowatts
De combien en a t-on besoin pour fournir toute l'énergie de la station ?
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8. VI. Les autres besoins
L'apesanteur rend certaines choses plus difficiles à faire que sur Terre (comme aller à la salle de
bains), mais en facilite d'autres comme le déplacement ou le levage d'objets lourds. Trop de temps
passé dans l'espace modifie le rythme cardiaque, la répartition du sang dans le corps (il monte
plus facilement au cerveau d'où un gonflement du visage), augmente l'élimination de l'urine et
affaiblit les os et les muscles car l'apesanteur diminue le travail des muscles des jambes. Les
cosmonautes utilisent alors régulièrement un caisson qui favorise le retour du sang dans les
membres inférieurs et doivent s'exercer régulièrement.
A ton avis quels sont les exercices et appareils les plus adaptés à la vie dans l'espace ?
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Quelles précautions doit-on prendre ?
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La NASA exige des astronautes sur la station spatiale qu'ils s'exercent pendant deux heures
chaque jour. Tant d'exercices peut donner chaud et mettre en sueur, il faut donc se laver ensuite.
Mais en apesanteur, l'eau forme des gouttelettes qui dansent autour de la salle de bains et même
entrent dans votre nez. Comment rester propre dans l'espace ?
A ton avis quelle est la meilleure solution pour se laver dans l'espace ? (entoure la bonne réponse)
Faire une toilette à l'éponge / Prendre une douche ultrasonique / se doucher avec masque pour
éviter d'avoir de l'eau dans les yeux et le nez
En regardant l'image explique la marche à suivre pour se laver dans l'espace :
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