Etude de la température interne d’un satellite artificiel.
Résumé :
On fabrique un satellite artificiel en papier, et on étudie l’effet de la couleur de la face éclairée par le Soleil sur l’élévation de température interne du satellite.
Matériel:
- une feuille A4 en bristol, avec le modèle à découper.
- une sonde de température, sur une potence
- une acquisition numérique du signal
- une lampe de 20 watt (Soleil artificiel)
Description du montage:
On fabrique un satellite en découpant différentes formes en papier. L’assemblage rapide se fait avec une agrafeuse.
Voici les pièces pré découpées.
On forme la caisse du satellite.
La caisse achevée.
On roule la bande qui formera le mat porte panneaux solaires.
Le mat est glissé en force à travers la caisse.
Dans la caisse, on fixe une petite pièce passant sous le mat, afin de centrer le capteur de température dans le satellite.
On fixe les panneaux solaires.
Le satellite est terminé après avoir fixé son capot supérieur.
Il suffira de planter le satellite sur un capteur cylindrique.
Le satellite est fiché sur une sonde de température , et il est placé à proximité ( 5 cm environ ) d’une source de lumière et de rayons IR (lampe de 12V - 20 Watts). La température est enregistrée par un boîtier Sysam SP5
En pivotant le satellite sur la sonde (axe vertical), on éclaire soit la face sombre, soit la face blanche. La sonde mesure la température interne du satellite.
Exemple de mesures:
Sur le schéma ci dessous, la face sombre et la face blanche furent éclairées pendant 20 minutes environs. On observe la chauffe puis le refroidissement (jour/nuit).
La courbe du haut correspond à la face noire, celle du bas, à la face la blanche.
On observe que la face blanche limite la montée en température à l’intérieur du satellite.
Les satellites doivent être conçus pour limiter de trop grandes amplitudes thermiques internes. C’est un travail complexe à réaliser, et de nombreux échecs de missions trouvent leur causes dans un problème de contrainte thermique mal gérée lors de la conception du satellite.
Liens :
Lien vers une chambre d’essai des satellites modernes utilisée par la NASA pour tester ses satellites avant lancement dans le vide spatial.