L'exploration spatiale
Aux enseignants
Une mission vers Mars
L'exploration de l'espace est une aventure à la fois passionnante et pleine de défis. La possibilité de visiter d'autres planètes et même d'y établir des colonies constitue peut-être l'idée la plus ambitieuse que la race humaine ait jamais tenté de réaliser.
L'exploration de l'espace par des humains nous offre l'occasion d'enrichir nos connaissances et de trouver des ressources qui amélioreront la vie de chacun sur Terre.
Comment y arriverons-nous?
Pour que nous puissions relever cet énorme défi, plusieurs conditions devront être remplies. Pour ce faire, nous devons franchir les étapes une à la fois. Nous avons déjà visité la Lune, il faudra ensuite y habiter, y faire pousser des végétaux et plus tard envoyer des êtres humains sur Mars. Nous avons déjà fait atterrir des robots sur Mars, et les Canadiens ont joué un rôle important dans ces missions.
La principale différence entre un voyage vers la Lune et un voyage vers Mars réside dans la distance qui nous sépare de chacun de ces astres et, par conséquent, dans la durée de la mission.
Les difficultés techniques associées à un voyage vers Mars ne constituent pas le principal obstacle. La capacité de fournir suffisamment de nourriture et d'air aux voyageurs compte parmi les défis majeurs auxquels nous faisons face. C'est cet aspect de la survie humaine dans l'espace que l'on comprend le moins. La survie des humains dans l'espace représente un très vaste sujet de recherche, et votre classe peut très certainement contribuer à l'avancement des connaissances dans ce domaine. Voici comment : une mission type vers Mars exigerait suffisamment de matériel et de nourriture pour permettre à un équipage de séjourner dans l'espace pendant deux ou trois années. Bien que les aliments puissent être déshydratés puis reconstitués avec de l'eau, il faudra combler certains besoins de l'équipage grâce à la culture de végétaux, des tomates par exemple.
Au cours d'une mission, la culture de plants pour produire des aliments pourrait répondre à d'importants besoins physiologiques et psychologiques de l'équipage.
Les besoins physiologiques de l'équipage
- Les aliments frais fournissent de l'énergie nutritive (en kilojoules) essentielle à la survie humaine.
- Les plantes peuvent éliminer les contaminants de l'eau et de l'air du milieu dans lequel l'équipage évolue.
- Les fruits et les légumes frais sont riches en vitamines et minéraux essentiels au maintien d'une bonne santé.
- Les semences prennent beaucoup moins de place que l'équivalent en nourriture qu'elles peuvent produire. De plus, si l'on utilise de l'eau provenant de Mars dans une serre martienne, on réduit de beaucoup la masse de nourriture à transporter. Une seule semence ayant une masse d'un gramme peut produire plusieurs kilogrammes de fruits comestibles, un important facteur d'économie de masse pour les voyages dans l'espace.
Les besoins psychologiques de l'équipage
Quiconque a déjà connu un hiver canadien sait que le confinement de longue durée, l'isolement, l'espace personnel restreint, l'ennui et la prévisibilité des événements quotidiens peuvent être des sources de stress. Des études ont démontré que le fait de faire pousser des plantes et de s'occuper d'autres être vivants (un animal de compagnie, par exemple) peut réduire ce stress psychologique.
Le fait d'entourer de soins des êtres vivants soulage l'ennui, ajoute un élément essentiel d'imprévisibilité ou d'incertitude dans le déroulement des événements, offre un point de vue différent du milieu environnant et apporte une touche naturelle dans un cadre hautement mécanisé.
Des questions sans réponse
Traitement subi par les semences de l'édition 2010
Pour l’édition 2010 du projet Tomatosphère, les enseignants participants recevront deux enveloppes de semences pour chacune des classes inscrites. Les enveloppes seront identifiées à l’aide des lettres « B » et « T ». On a choisi ces initiales pour rendre hommage aux contributions de l'astronaute de l'Agence spatiale canadienne (ASC) Robert (Bob) Thirsk au Programme spatial canadien et au projet Tomatosphère.
Un des paquets contient les semences du groupe témoin tandis que l’autre contient des semences « traitées ». Les semences traitées du projet Tomatosphère ont été emportées dans l'espace à bord de la navette spatiale Endeavour par l'astronaute de l'ASC Julie Payette, lors de la mission STS-127 (du 15 au 31 juillet 2009), et elles ont séjourné à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Au cours de cette mission, l'équipage de la navette a livré des fournitures essentielles à la station, ainsi que des expériences scientifiques qui ont été arrimées par la suite à la plateforme du laboratoire spatial. Les semences du projet Tomatosphère ont été envoyées dans quatre paquets de 100 000 semences chacun et elles ont passé environ deux mois à bord de la station.
Les semences ont été retournées sur Terre à la fin septembre 2009 à bord d'une navette de la NASA, puis elles ont été envoyées à Stokes Seeds à Welland (Ontario) pour être emballées en vue de leur distribution au printemps 2010.
Bob Thirsk a examiné les semences de temps à autre pendant qu'elles étaient dans l'espace.
Il est revenu sur Terre à bord d'un véhicule Soyouz russe le 1er décembre 2009, après 189 jours dans l'espace, dont 187 passés à bord de la station spatiale.
Le « traitement » auquel les semences ont été soumises pendant leur séjour de deux mois à bord de l'ISS comprenait : 1) une hausse de pression à bord du vol de la navette jusqu'à l'ISS, 2) les conditions d’apesanteur à bord de l'ISS, 3) une légère hausse du rayonnement auquel sont exposés tous les êtres vivants lorsqu'ils ne sont pas protégés par l'atmosphère terrestre et 4) une deuxième hausse de pression lors du retour sur Terre.
On a utilisé certaines variations de ce traitement lors d'expériences antérieures, mais il aurait été impensable de rater une rare occasion de soumettre les semences aux conditions à bord de l'ISS. Des renseignements scientifiques utiles découleront de cette expérience qui nous aidera à vérifier les résultats de la seule autre expérience du genre menée à bord de l'ISS en 2006.
La principale question que vous étudierez en participant à l'expérience Tomatosphère est la suivante:
Les semences qui ont été exposées à un environnement martien simulé germeront-elles au même rythme, plus rapidement ou plus lentement que les semences non exposées à ces conditions (semences du groupe témoin)?
En classe, vous pourrez vous pencher sur les questions suivantes entourant une mission vers Mars :
- Qu'arriverait-il si les semences étaient accidentellement exposées à l'atmosphère de Mars lors de leur déchargement du véhicule et de leur transfert dans une serre martienne? Pourraient-elles encore germer? De quelle façon les semences exposées à ces conditions germeraient-elles par rapport aux semences restées sur Terre?
- Devrions-nous envoyer cinq fois plus de semences sur Mars, 100 fois plus ou la même quantité?
- En présumant que les conditions environnementales de la planète Mars soient beaucoup trop rigoureuses pour que des semences ordinaires puissent y germer, il faudrait construire une serre martienne, simple et pressurisée. Est-ce que les semences germeraient dans cette serre, ou serait-il préférable de les faire germer dans le véhicule spatial avant qu'il se pose sur la planète?
- Quels avantages pourrait-on tirer de la présence d'eau (à condition qu'on en trouve) dans le sol martien?
Tomatosphère - votre projet de recherche en classe
En menant cette expérience scientifique, votre classe pourrait fournir des renseignements indispensables aux scientifiques et aux planificateurs de mission.
Pendant l'expérience Tomatosphère, on vous demandera de faire germer des semences provenant de deux sources distinctes et de présenter vos résultats en ligne à la fin de l'expérience (cliquez ici pour soumettre vos résultats en ligne). Les semences utilisées seront contenues dans des enveloppes étiquetées « B » et « T ». Vous connaîtrez l'origine de ces deux types de semences lorsque vous inscrirez vos résultats dans le site Web de Tomatosphère.
Vous recevrez des enveloppes contenant chacune environ 30 semences. Ainsi, pour chaque classe que vous inscrirez, vous recevrez 60 semences.
Lectures proposées
2e et 4e année
5e et 6e année
2e à 4e secondaire
