Hubble - Parc des Expositions de Saint

1
Dossier scolaire de l’exposition
L’ODYSSEE DE L’ESPACE
Présentée par la 65ème Foire
Internationale de Saint-Etienne
Prenez de la hauteur avec cette exposition consacrée à la découverte du ciel !
Hubble
Le télescope Hubble a été développé conjointement par la NASA et l’ESA et a été mis en service en
1990.
Il tient son nom de l’astronome américain Edwin Powell Hubble qui mit en évidence l’expansion de
l’Univers.
Il fut lancé à 600 km d’altitude. En 20 ans, il aura permis de faire plus de 500 000 photos, et 6000
travaux scientifiques ont été publiés grâce à Hubble.
Caractéristiques techniques : 13 m de long, 11 tonnes, 2 panneaux solaires, 10 fois plus précis qu’un
télescope terrestre.
Il devrait être remplacé par le télescope James Web en 2018 qui sera mis en orbite à plus d’un million
de km de la Terre.
On a marché sur la Lune
Il s’agit de revivre les missions Apollo qui ont permis à l’homme de marcher sur la Lune. Apollo est un
programme spatial décidé par John F. Kennedy en 1961. De nombreux vols d’essais ont été réalisés
jusqu’à la célèbre mission Apollo 11 avec Neil Armstrong et Edwin « Buzz » Aldrin qui ont tous les
deux marché sur la Lune.
Satellite naturel de la Terre, il est le 5ème plus grand satellite du
système solaire. La distance Terre-Lune est de 384 000 km. Elle
mesure 3 747 km de diamètre (en comparaison le diamètre de la
Terre est de 12 742 km)
Les températures à la surface de la Lune peuvent varier de -233°C
à 123°C (moyenne -77°C)
Les premiers pas de l’homme sur la Lune ont été effectués le 21
juillet 1969. Au total, au cours des différentes missions lunaires,
12 hommes auront marché sur la Lune.
De l’espace pour la Terre (L’Europe à la conquête de l’Espace)
Si la plupart des gens les appellent « Fusées », les scientifiques préfèrent le terme de Lanceur. Ces
engins spatiaux permettent de mettre en orbite autour de la Terre ou d’envoyer dans l’Espace des
satellites.
Il en existe trois catégories qui se différencient par leur capacité de transport :
 Les lanceurs lourds
 Les lanceurs moyens
 Les lanceurs légers

2
L’aventure spatiale Française commence en 1965 avec le succès du premier lancement d’un lanceur
« Diamant », réalisation du programme spatial français « Pierres Précieuses ». 11 satellites seront mis
en orbite entre 1965 et 1970 permettant à la France de devenir la troisième puissance spatiale
derrière les Etats-Unis et l’URSS.
La base spatiale de Kourou
Les premiers lancements furent réalisés depuis la base d’Hammaguir en Algérie, mais très vite, c’est
la base spatiale de Kourou en Guyane française qui lui est préférée. En effet, l’aspect de la sécurité
prime, car le lanceur ne survole aucune terre avant 4000 km. La rotation de la Terre permet d’ajouter
de la vitesse au lanceur lors du décollage (460m/s), lié à la proximité avec l’équateur et la vitesse de
rotation de la Terre. Par ailleurs, la très large ouverture du Centre Spatial Guyanais (CSG) sur l’Océan
Atlantique rend possible toutes les missions spatiales avec des lancements vers l’est pour les
télécommunications, la météorologie, les sciences de l’univers (orbite géostationnaire) et des
lancements vers le nord pour l’observation de la Terre (orbite polaire).
Ariane : c’est le nom générique d’une famille de lanceurs européens. Ils sont classés dans la
catégorie des lanceurs « lourds ». Le programme est lancé en 1973 avec une volonté d’autonomie en
termes de lancement de satellites. Le premier vol d’un lanceur Ariane est effectué le 24 décembre
1979. Chaque nouvelle génération d’Ariane apporte des
modifications permettant de rendre le décollage plus efficace,
d’emporter plus de matériel…
La dernière génération est l’ARIANE 5. Ce lanceur est aussi haut
qu’un immeuble de 15 étages, pèse au moment du décollage
plus de 700 tonnes soit un dixième de la Tour Eiffel. Deux
minutes après le décollage, sa vitesse atteint plus de 8 000
km/h.
Ariane 5, c’est un « camion » spatial très sophistiqué qui emporte des satellites jusqu’à l’orbite
depuis laquelle ils effectueront leur mission. Ariane 5 est spécialisée dans les gros satellites
géostationnaires (satellites positionnés sur l’orbite géostationnaire située à 35 786 Km au-dessus de
l’équateur et qui permet de toujours rester au-dessus du même point à la surface de la Terre). Ariane
5 peut emporter presque 10 tonnes en orbite géostationnaire contre 1.6 tonnes pour Ariane 1, ce qui
en fait l’un des lanceurs les plus puissants au monde. Autre fait, Ariane doit subir des différences de
température allant de -150°C à +300°C.
Il aura fallu 10 ans de recherche et développement pour parvenir à cette dernière version d’Ariane,
dont le moteur est 5 à 10 fois plus puissant que son prédécesseur Ariane 4. Il faut des mois de
fabrication, 22 jours de préparation d’un lancement pour une petite heure de vie dans l’espace.
L’évolution dans la recherche spatiale est constante. Ainsi, en 2021 pourrait voir le jour Ariane 6 dans
l’optique de remplacer Ariane 5, afin de répondre à un besoin grandissant en matière de satellites.
La France possède des lanceurs lourds, ainsi, pour se positionner sur les deux autres catégories, elle a
signé des accords avec d’autres pays.
Soyouz : commercialisé depuis le 21 octobre 2011, ce programme est le fruit d’une collaboration
entre l’Europe et la Russie. Son nom signifie d’ailleurs « union » en Russe. L’Europe ne possède pas
de lanceur permettant de lancer des satellites de taille moyenne. Le Centre Spatial Guyanais permet
aux Russes de faire décoller les lanceurs Soyouz depuis Kourou et en contrepartie, l’Europe utilise ce
lanceur d’une grande fiabilité et d’un coût très compétitif. En effet, il est plus avantageux pour la
Russie de faire décoller ses lanceurs de Guyane car Soyouz peut mettre 50% de poids en plus en
orbite.

3
A titre d’exemple, il va contribuer au lancement du système de navigation européen Galileo qui
permettra à l’Union Européenne d’être indépendante vis-à-vis des USA et de la Russie dans le
domaine stratégique de la géolocalisation. Cette collaboration n’est pas la première entre la France
et la Russie puisqu’elle remonte à 1966 avec l’accord franco-soviétique signé par le général de
Gaulle. C’est d’ailleurs grâce à la puissance spatiale russe qu’un Français a pu partir à la conquête de
l’Espace, Jean-Loup Chrétien en 1982.
Vega : commercialisé depuis le 13 février 2013, ce « petit » lanceur est une collaboration avec
l’Agence Spatiale Italienne. Il complète la gamme des lanceurs Ariane 5 et Soyouz du centre spatial
guyanais. Il peut placer près de 1,5 tonne de charges utiles en orbite basse (entre 200 et 1500 km
d’altitude).
La Station Spatiale internationale (ISS : International Space Station en Anglais)
Elle représente une étape majeure en permettant à l’Homme de vivre et de travailler dans l’espace.
C’est un terrain d’expérimentation unique et une plateforme d’observation de la Terre et de notre
univers. De nombreuses nations se sont associées pour unir leurs compétences : Etats-Unis, Russie,
Canada, Japon et Europe sont présentes dans ce
« laboratoire » spatial. La station est en permanence
habitée par un équipage international. Elle est le plus
grand objet artificiel placé en orbite terrestre. De
nombreux éléments de notre vie quotidienne sont
directement issus de la recherche spatiale, tels les
revêtements antiadhésifs ou les couches pour bébés.
La France est le deuxième contributeur européen pour l’ensemble des programmes de la station. Le
CNES assure la mise en œuvre des opérations de l’ATV (Véhicule de Transfert Automatique), véhicule
cargo européen qui ravitaille la station spatiale internationale. Il est le plus gros véhicule à desservir
la station. Il est « piloté » depuis le centre de contrôle au CNES à Toulouse en liaison avec le centre
américain de Houston et le centre russe de Moscou.
Son rôle est double : corriger l’altitude de la station (rehausser son orbite ou éviter une collision avec
des débris), et assurer son ravitaillement en carburant et en fret. L’ATV transporte des ressources
indispensables à l’équipage, tels que l’eau, l’air, la nourriture et des équipements scientifiques. En fin
de mission, le véhicule sera rempli des déchets de la station et détruit lors de sa rentrée dans
l’atmosphère. Le dernier en date, nommé « Albert Einstein », a décollé le 5 juin 2013 à destination de
la station grâce à un lanceur Ariane 5. Il s’est amarré à cette dernière le samedi 15 juin. Beurre de
cacahuète, pyjamas, parmesan, brosses à dent, lasagnes et tiramisu... mais bien sûr 860 kg de
carburant, 565 litres d'eau potable et 100 kg d'oxygène ont été envoyés aux astronautes de la station
spatial.
Le scaphandre, combinaison du héros dans l’Espace
L’espace est un terrain hostile à l’homme. Sur Terre, de nombreux facteurs ont permis à la vie de se
développer. Mais dans l’espace, la pression, la température,
l’atmosphère ne permettent pas à l’homme de survivre. En
quelques minutes, sans combinaison adaptée, un homme
mourrait très rapidement.
Le casque par exemple est le résultat de nombreuses
technologies pour protéger l’astronaute des agressions du
cosmos (rayonnements et particules énergétiques). Il possède
une visière qui est recouverte d’une couche dorée pour
atténuer l’intensité lumineuse en cas de travail en plein-soleil.

4
Certaines missions peuvent durer plusieurs heures, comme l’une des explorations lunaires qui a duré
21h. Il faut donc permettre à l’astronaute de boire, manger et « s’aérer ».
Les satellites au service de la Terre et de ses habitants
COSPAS-SARSAT : c’est un système unique d’aide à la recherche et au sauvetage par satellite. Ce
système voit le jour en 1982 grâce à quatre pays fondateurs : la France, les Etats-Unis, le Canada et
l’URSS de l’époque. Plusieurs centaines de milliers d’avions, de navires ou encore d’explorateurs et
de voyageurs disposent de balises Cospas-Sarsat. Ces petites boites, jaunes ou rouges, émettent des
signaux en cas de détresse, relayés par plusieurs satellites. Ces signaux sont alors renvoyés vers une
soixantaine d’antennes réparties sur l’ensemble de la Terre. Les autorités nationales compétentes en
recherche et sauvetage sont alors informées et peuvent déclencher les moyens nécessaires aux
opérations de secours. Les informations sont transmises aux sauveteurs en quelques minutes, avec
des informations précises sur le sujet en danger. Depuis 1982, plus de 24 500 personnes ont pu être
sauvées, soit trois vies par jour. Des exemples d’utilisation : l’aviation, la marine, le Vendée Globe…
Ce système ne doit pas être confondu avec le système ARGOS, bien que les deux systèmes se
ressemblent (les balises émettent des signaux vers des satellites à des fréquences proches de
400MHz). Ce système est issu de la collaboration entre le CNES, l'Agence américaine d'étude de
l'atmosphère et de l'océan (NOAA) et la NASA. Une
balise Sarsat émet uniquement en cas de détresse, elle
est conçue pour sauver des vies. Une balise Argos émet
en permanence pour une collecte des données dédiées
à l’étude et à la protection de l’environnement. Sa
vocation est scientifique, et permet d’évaluer les
changements climatiques, le suivi des animaux dans des
zones inaccessibles ou en voie de disparition. Ce
système apporte aussi une aide importante dans le
suivi des bateaux de pêche ou des voiliers de courses.
ANGEO : les satellites se mettent au service des personnes. Ainsi, une start-up toulousaine a eu
l’idée de créer un système de radioguidage pour les personnes malvoyantes. Un boîtier électronique
géré par satellite aide à l’orientation. Relié par des oreillettes, cet appareillage repose sur un
équipement embarqué correspondant à un système de navigation innovant. Le système émet des
informations sonores qui guident les personnes où qu’elles soient. Cette application a été
développée dans le cadre de Nereus, le réseau des régions Européennes utilisatrices des
technologies spatiales.
GALILEO : l’Europe est dépendante du GPS, système américain mis en place à l’origine par le
département de la défense des Etats-Unis. Le système Galileo a pour but de rendre l’Union
Européenne autonome dans le domaine du positionnement. Il est en test depuis fin 2005. Le
programme prévoit de construire une « constellation » de 30 satellites sur des orbites circulaires et
un réseau de stations terrestres. Galileo permettra de couvrir la Terre dans sa totalité. Ses

5
compétences seront nombreuses : grand public (navigation automobile et positionnement sur
téléphones mobiles), commercial (applications professionnelles), sûreté de la vie (information en
temps réel de tout problème affectant l’exploitation des trains, le guidage des voitures, la navigation
maritime et aérienne), le service public réglementé, le service de recherche et de sauvetage.
IASI : On ne peut pas parler de satellites sans penser aux études météorologiques. Lunettes de soleil
ou parapluie ? La réponse vous est donnée grâce à L’Interféromètre Atmosphérique de Sondage dans
l'Infrarouge (IASI) développé par le CNES en collaboration avec l’EUMETSAT (l'Organisation
européenne pour l'exploitation des satellites météorologiques). Il fournit aux météorologues des
mesures de l’atmosphère (humidité et température) et aux scientifiques une vue inégalée de la
composition chimique de l’atmosphère (ozone, méthane, CO2…). Il peut ainsi surveiller la répartition
de l’ozone dans l’atmosphère et les taux des principaux gaz à effet de serre.
C’est un maillon essentiel de la prévision météorologique, du suivi des causes du changement
climatique, de la pollution et des éruptions volcaniques… Le premier instrument IASI a été placé en
orbite par le lanceur Soyouz le 19 octobre 2006, suivi par un second le 17 septembre 2012.
SPOT 5 : Ce programme permet une observation complète de la Terre. Il tourne autour de la Terre
en passant par les pôles à la vitesse de 7 500 m/s et fait environ 14 fois le tour de la Terre par jour. Il
peut créer des simulations du relief en 3D. Les cartographes, les collectivités territoriales, les
agriculteurs, les forestiers et les militaires sont les principaux utilisateurs de SPOT.
C’est avant tout un satellite civil. La prévention des tremblements de terre, cyclones, inondation ou
des éruptions volcaniques passe, elle aussi, par la connaissance de l’occupation et de la nature des
sols.
La précision de Spot 5 permet de détecter, suite à un tremblement de terre, les dégâts survenus sur
des bâtiments industriels pouvant induire un risque de pollution chimique ou encore de repérer des
zones indemnes où peuvent s’organiser les secours.
En septembre 2012, il a été remplacé par SPOT 6 et SPOT 7 devrait être lancé en 2014. Ces nouvelles
générations, d’une durée de vie de 10 ans, sont 4 fois plus légères (720 kg contre 3 tonnes pour
SPOT-5).
JASON : Il est le gardien des océans. Pendant des siècles, les hommes ont cherché à mieux
connaître l’océan qui recouvre 70% de la surface terrestre. C’est chose faite avec les satellites Jason
1 et Jason 2 qui mesurent la topographie de la surface des océans avec une précision de 2 cm, la
vitesse du vent de surface et la hauteur moyenne des vagues. Grâce aux satellites altimétriques qui
mesurent et cartographient les déformations de la surface de la mer, il est possible de déceler des
anomalies climatiques et limiter leur impact en informant à temps les autorités et les populations
(ex : phénomène El Niño). D’autre part, les mesures altimétriques apportent aussi leur contribution
aux prévisions de cyclones en observant de près la circulation océanique.
SARAL : la France collabore avec de nombreux pays, et c’est le cas avec l’Inde pour le projet SARAL
dans le domaine de la surveillance de l’environnement.
Il a embarqué l’instrument AltiKa, un altimètre océanographique, qui contribue au développement
de l’océanographie opérationnelle, des capacités de prévision et ainsi à l’amélioration de la
compréhension du climat. Il a aussi emmené ARGOS-3, le système de localisation et de collecte des
données par satellites. Il a été lancé le 25 février 2013 depuis la base de lancement Sriharikota en
Inde.
SMOS : c’est un autre programme d’observation de la terre, lancé en 2009. Sa mission est de
fournir pour la première fois, à l’échelle mondiale, des mesures d’humidité des sols et de salinité des
océans. Ces mesures permettent d’apporter une aide à la prévision météorologique, des évènements