Mol, le 23 octobre 2008. En mai prochain, l'astronaute belge de l'ESA Frank De Winne effectuera son deuxième voyage spatial. Il séjournera six mois à bord de la Station spatiale internationale (ISS) et mènera plusieurs expériences industrielles et pédagogiques. ESA (Agence Spatiale EuropéenneUn concours a été lancé pour que les écoles secondaires soumettent des projets pertinents. Hangar Flying a visité l'une des installations lauréates le mois dernier.
Au collège Rozenberg de Mol, cette année scolaire est placée sous le signe des voyages spatiaux. L'établissement a été l'un des lauréats belges du prix « Space ».Emmenez votre classe dans l'espace"concours spatial. Nous avons discuté avec les créateurs du projet gagnant : Jef Luyten, Jef Van Eynde, Hilde Swinnen et Alde Bosmans, quatre professeurs de sciences de Rozenberg SO.
« Nous participons souvent à des concours de projets scientifiques à Rozenberg », nous explique Jef Van Eynde. « Quand nous avons appris que l'ESA organisait un concours de grande envergure, nous avons été ravis. »
Pourtant, l'équipe de l'école secondaire de Rozenberg avait une longueur d'avance sur la concurrence ; l'apesanteur était dans les pensées de l'école depuis un certain temps. Il y a plus d'un an, lors d'une activité régulière en classe, les professeurs de sciences se sont interrogés sur le comportement d'un phénomène particulier dans un environnement extraterrestre, c'est-à-dire lorsque la gravité disparaîtrait. Le problème a également été présenté aux élèves de terminale. « Nous avons imaginé quelques expériences intéressantes en apesanteur ; nous pourrions ensuite les réaliser avec nos élèves de sixième année de technologie-sciences dans le cadre de leur projet intégré », poursuit Jef. Ils étaient loin de se douter que l'une de ces expériences deviendrait un tel trophée…
Et puis arrive le moment suprême pour nous : les montages expérimentaux sont sortis et nous nous imaginons de retour en cours de physique.
 | Jef Luyten présente le dispositif expérimental gagnant, développé en collaboration avec les étudiants en sciences et technologies. Les deux vitres sont séparées par un coin d'environ 2 mm ; l'eau monte le plus là où l'ouverture est la plus étroite. |
Et le gagnant est ...
L'expérience qui a valu à Rozenberg le prix concerne la capillarité. Il s'agit d'un phénomène physique par lequel un fluide contenu dans de très fins tubes (capillaires) s'élève plus haut que le niveau du fluide environnant, selon le diamètre du vaisseau. Du moins sur Terre – c'est ce dont nous sommes certains – car la capillarité dépend de trois forces : la cohésion, l'adhésion et la gravité. Rozenberg s'interroge encore sur le comportement de ce même phénomène en apesanteur. « On se demande ce qui se passerait si la gravité disparaissait ; on a cherché sur Google, mais il n'y a pas de réponse définitive. Bien sûr, chacun a sa propre théorie… »
Jef espère que nous pourrons apporter quelques éclaircissements, mais rien n'est plus faux ; nous ne pouvons que bafouiller un vague soupçon. Mais ce n'est pas une honte, finalement…
Leurs recherches sur Internet n'ayant donné que peu de résultats, les enseignants ont décidé de poser leur question à un véritable expert en la matière, l'astronaute Frank De Winne. Ils ont rapidement reçu une réponse ; De Winne, lui aussi, n'a pas pu fournir de réponse, mais il a trouvé l'idée originale et novatrice et a encouragé les élèves et les enseignants de Rozenberg à soumettre leur(s) projet(s) pour le concours spatial qui approchait.
 | Et le résultat est parfaitement exact : une fonction exponentielle parfaite. Les deux côtés du dispositif se rempliraient-ils en apesanteur ? Et sur quelle période ? |
Aussitôt dit, aussitôt fait. Rozenberg a soumis plusieurs expériences au printemps, et lorsque les résultats du concours ont été annoncés sur le site web de l'ESA le 18 juin dernier, il s'est avéré que le projet de capillarité de l'école de Mol avait remporté le deuxième prix, avec mention spéciale. Le premier prix a été décerné au Onze-Lieve-Vrouwecollege d'Ostende pour une expérience permettant de mesurer la masse dans l'espace à l'aide d'une oscillation harmonique.
L'expérience de capillarité répond à toutes les exigences de l'ESA. Elle est pertinente pour l'apesanteur et s'intègre au programme du secondaire. Et, n'oublions pas, les enseignants plaisantent : « L'expérience est facile à réaliser, et le dispositif lui-même est assez petit et léger, ce qui est un avantage, car notre « bagage » est limité à 2 kg. » Le caractère interdisciplinaire de l'expérience est également important : si le dispositif, avec les plaques de verre et le coin, illustre l'action des forces physiques, le résultat et l'interprétation de l'expérience sont peut-être encore plus importants. La capillarité est un concept important en biologie, et plus particulièrement en botanique. Si l'homme prévoit un séjour prolongé dans l'espace, il sera crucial de savoir si la croissance des plantes serait possible en apesanteur.
Projet pédagogique et motivation
L'impact du projet spatial sur l'école ne peut être sous-estimé ; nous le savons désormais. La fièvre spatiale a frappé toutes les classes et toutes les disciplines. Cette année scolaire, chaque matière est plus ou moins axée sur les voyages spatiaux. En sciences, c'est un choix évident, mais le phénomène des voyages spatiaux peut également être abordé en arts du langage ou en lettres grâce à des cours thématiques. Le mouvement psychédélique est exploré en musique, et le thème du Big Bang en religion promet d'être un sujet de discussion animé ! Des présentations PowerPoint sont régulièrement proposées via la plateforme d'apprentissage en ligne Smartschool, encourageant les élèves à réfléchir aux différents aspects des voyages spatiaux.
 | Alde Bosmans et Hilde Swinnen, les professeurs de biologie et de chimie de l'équipe gagnanteLorsque nous discutons des expériences des enseignants, nous voyons rapidement qu’il est important de considérer les implications pour d’autres domaines scientifiques, en plus des phénomènes physiques. |
À Mol, tout le monde s'accorde à dire qu'un concours comme celui-ci – et sa victoire – peut donner un formidable coup de pouce aux élèves. Les élèves de terminale, souvent lassés par l'école, arrivent en cours de bonne humeur cette année, et l'inévitable programme de sciences est devenu beaucoup plus accessible. « Nous voulons motiver les jeunes à devenir scientifiques ; après tout, il y aura une pénurie importante de vrais scientifiques à l'avenir », déclare Jef Van Eynde. « Beaucoup d'élèves optent pour des études appliquées comme l'ingénierie ou abandonnent complètement les sciences. » Le problème, bien sûr, c'est que nous sommes de plus en plus contraints d'importer des « esprits brillants » d'Inde ou d'Asie.
Des initiatives comme ce projet constituent naturellement une formidable motivation pour les étudiants eux-mêmes, mais elles sensibilisent également le public aux voyages spatiaux. Après tout, on l'associe trop souvent aux utopies des années 60 et 70. Les voyages spatiaux ne sont (malheureusement) plus un enjeu politique. Des initiatives comme ce concours, qui mobilisent une part importante de la population, rappellent au monde politique la nécessité de soutenir la recherche fondamentale, même en temps de crise.
Nos interlocuteurs reconnaissent volontiers que l'ensemble du projet représente un atout majeur, non seulement pour les élèves, mais aussi pour eux-mêmes. D'un côté, la collaboration fructueuse avec les élèves motive également les enseignants. Élèves et enseignants travaillent ensemble pour développer pleinement leur potentiel. De l'autre, ils se sentent soutenus par l'industrie et l'agence spatiale. Les enseignants impliqués espèrent secrètement qu'une visite à Baïkonour soit encore possible ; « …première expérience« ce qu’ils y gagneraient aurait certainement un grand impact sur leur enseignement à l’avenir.
 | Une autre expérience présentée par Rozenberg au concours concernait la tension superficielle des liquides. Jef se présente sous son meilleur jour, sous le regard amusé d'Hilde. |
Espace Verhaert
Maintenant que les expériences gagnantes ont été sélectionnées, la prochaine étape consiste bien sûr à les adapter au vol spatial. Comme lors du précédent vol spatial de De Winne en 2002, l'entreprise belge Verhaert Space de Kruibeke fournira plusieurs expériences. Cela comprend la conversion des projets scolaires primés en un format adapté au vol spatial et plusieurs expériences industrielles.
Choisir une entreprise comme Verhaert Space s'est imposé comme une évidence. Après tout, c'est un partenaire de longue date de l'ESA et elle possède une solide expérience en matière de technologie et de sécurité spatiales.
Outre la mise en œuvre des deux projets scolaires (mesure de la masse et de la capillarité), Verhaert concevra également des kits d'expérimentation spécifiques pour l'enseignement secondaire. Cela permettra à de nombreux établissements secondaires belges, et pas seulement aux lauréats, de suivre les expériences de De Winne dans un système en apesanteur et de les simuler comme expérience de référence dans un environnement similaire à celui de la Terre. De plus, pendant la mission, unévénement en directIl est prévu d'organiser un atelier où plusieurs élèves pourront poser des questions à Frank De Winne. À Mol, on espère que les élèves pourront réaliser les expériences simultanément avec De Winne.
Qui a dit que la science n’était pas amusante ?
Texte : Giovanni Verbeeck
Photos : Paul Van Caesbroeck
