01 8-12 ans 3 h par mercredi · 7 mercredis · groupe de 12 à 15 · 1 animateur (un renfort est utile au moment du montage)

L'Ingénieur Spatial

La Base Spatiale Autonome

7 mercredis pour construire, module après module, une vraie base de survie : un dôme, de l'eau propre, de la lumière, du vent, une serre et une alerte chimique.

Une grande maquette pose sur la table, vide au premier mercredi. Sept semaines plus tard, elle a un dôme qui résiste au vent, une station qui nettoie l'eau boueuse, un éclairage qui s'allume, une éolienne qui produit son courant, une serre qui a vraiment poussé et une fiole qui vire au rouge quand l'air se dégrade. Chaque enfant a une pièce dedans, et repart avec sa boîte de sept prototypes.

StructureEauÉlectricitéÉnergieVivantChimieRestitution
Les dômes géodésiques translucides de l'Eden Project : une base qui abrite son propre climat.

Photo : Jürgen Matern · CC BY-SA 2.5 · recadrée

L'idée clé

Une base spatiale, c'est une maison qui doit tout faire toute seule : personne ne vient livrer l'eau, l'électricité ni les légumes. C'est exactement le travail d'un ingénieur : trouver comment se débrouiller avec ce qu'on a sur place.

Avant de commencer — à préparer
Le matériel à prévoir
LA BASE GÉANTE (à monter une seule fois, avant le mercredi 1) : 1 plaque rigide de 120 × 80 cm — contreplaqué 5 mm, plaque d'isolant ou grand carton double cannelure — posée sur une table au centre de la salle ; on y trace au feutre les 7 emplacements des modules (dôme, station d'eau, réseau électrique, éolienne, serre, poste de sécurité, mât du drapeau) (à acheter ~12 €)LA BOÎTE D'ATELIER : 1 boîte à chaussures par enfant, avec son prénom, où s'accumulent les 7 prototypes de la saison ; elle repart à la maison le dernier mercredi (récupération, gratuit)LE JOURNAL DE BORD : 1 carnet A5 par enfant + la fiche d'homologation à 6 tampons, collée sur la base géante (carnets à acheter ~14 €)Structure (mercredi 1) : 200 pailles rigides, 200 piques à brochette de 25 cm, 1 rouleau de film étirable, 1 rouleau de papier aluminium, 1 rouleau de papier bulle, coton, 1 pistolet à colle basse température + 20 bâtons — la colle chaude reste entre les mains de l'adulte (à acheter ~28 €)Mesure de température : 4 thermomètres simples (cuisine ou aquarium) — ils servent au mercredi 1 (isolation) et au mercredi 5 (effet de serre) (à acheter ~12 €)Eau (mercredi 2) : 500 g de charbon actif pour aquarium, 2 kg de sable fin, 2 kg de gravier, 1 paquet de coton hydrophile, 1 paquet de filtres à café, 2 m de tuyau souple transparent, 1 bidon de 5 L, 15 bouteilles plastique de 1,5 L, 1 verre doseur (charbon + sable + tuyau à acheter ~20 €, bouteilles en récupération)Électricité (mercredis 3 et 4) : 30 LED pré-câblées 5 V (avec la résistance déjà intégrée dans le fil : aucun risque de griller, aucun calcul à faire), 6 coupleurs 3 × AA, 24 piles AA, 30 fils à pinces crocodile, 1 boîte d'attaches parisiennes, 1 boîte de trombones (LED + coupleurs + piles à acheter ~25 €, pinces et trombones déjà possédés)Énergie (mercredi 4) : 8 petits moteurs à courant continu 3-6 V, 2 mini-panneaux solaires 2 V, 1 ventilateur de bureau ou 1 sèche-cheveux (le vent de la base), 1 lampe de bureau (le soleil de la base) (moteurs et panneaux à acheter ~18 €, ventilateur et lampe déjà possédés)Vivant (mercredi 5) : graines de cresson et de lentilles (germination en 3 à 5 jours), 1 sac de terreau, 60 godets ou gobelets transparents, 1 pelote de ficelle en coton pour l'arrosage par mèche, étiquettes (à acheter ~10 €)Chimie (mercredi 6) : 2 choux rouges, vinaigre blanc, bicarbonate, 2 citrons, savon liquide, 1 bouteille d'eau gazeuse, 20 petits flacons ou pots transparents, pailles, 15 paires de lunettes de protection (épicerie ~10 €, lunettes déjà possédées)Décoration et finitions (mercredi 7) : peinture acrylique argent et bleu, gommettes, papier alu, cure-pipes, marqueurs, 1 rouleau de scotch de couleur (à acheter ~12 €)OPTIONNEL, si le budget le permet : 1 multimètre à 8 € — il transforme le mercredi 4 en vraie séance de mesure, les enfants lisent la tension que produit leur éolienne (0,4 V, 1,2 V…) et comparent leurs pales avec un chiffre plutôt qu'avec une impressionSignal de rotation entre les ateliers : l'animateur annonce « stop » au chrono de son téléphone (aucun achat)
Outils & ressources
Les règles de sécurité
  • Un adulte est toujours présent et supervise chaque atelier.
  • L'EAU FILTRÉE N'EST JAMAIS POTABLE. On le dit au mercredi 2 et on le répète les mercredis suivants : le filtre enlève ce qui est visible, pas les microbes. On ne boit rien, on ne goûte rien de ce qu'on fabrique.
  • Les découpes de bouteilles, de carton fort et de tuyau sont faites par l'adulte. Les enfants utilisent des ciseaux à bouts ronds.
  • Le pistolet à colle chaude est manipulé par l'adulte seul, sur une table à part, jamais dans le passage.
  • Chimie du mercredi 6 : lunettes pour tout le monde, on ne mélange JAMAIS deux produits d'entretien entre eux, aucune eau de Javel, aucun déboucheur. On utilise seulement vinaigre, bicarbonate, citron, savon et eau gazeuse.
  • L'eau chaude (chou rouge, test d'isolation) est versée par l'adulte, à 50 °C maximum.
  • On travaille uniquement avec des piles : jamais de prise murale. On ne relie jamais les deux bornes d'une pile avec un seul fil, ça chauffe.
  • Rien à la bouche : graines, perles, petites pièces. On se lave les mains après le terreau et après la chimie.
  • Déplacements au pas autour de la base géante : c'est le travail de tout le groupe, on ne bouscule pas la table.
Ce que l'enfant a appris en repartant
  • J'ai compris pourquoi le triangle et le dôme tiennent alors que le carré s'écrase, et j'ai mesuré en degrés ce que gagne une paroi isolée
  • J'ai rendu claire de l'eau boueuse en empilant les couches dans le bon ordre, et j'ai fait monter l'eau sans pompe
  • J'ai fermé un circuit, trouvé quels objets laissent passer le courant et fabriqué mon interrupteur
  • J'ai fabriqué de l'électricité avec du vent, et j'ai compris qu'un moteur tourné à l'envers devient un générateur
  • J'ai monté une expérience avec plusieurs gobelets pour savoir de quoi une graine a vraiment besoin, et j'ai mesuré l'effet de serre
  • Je sais reconnaître un acide et une base avec du jus de chou rouge, et j'ai fabriqué un détecteur qui change de couleur
  • J'ai testé, mesuré et homologué chaque module de la base, puis je l'ai présenté à ma famille en expliquant comment il marche
Le déroulé — cliquez sur une séance

Mercredi après mercredi

Mercredi 1
Structure
Le dôme : une maison qui tient debout et qui garde la chaleur
Une feuille de papier peut-elle porter une pile de livres ? Aujourd'hui, oui — et à la fin, la base a un toit.
Mercredi 2
Eau
La station d'eau : de l'eau boueuse à l'eau claire
Cette eau est marron et pleine de terre. Dans dix minutes, elle sera claire — sans jamais la toucher.
Mercredi 3
Électricité
L'éclairage : allumer le dôme avec une pile, un fil et un interrupteur
Une pile plate comme une pièce de monnaie, une LED, et de la lumière dans la main. Mais si tu la retournes, plus rien.
Mercredi 4
Énergie
L'éolienne : fabriquer son électricité avec du vent
Un moteur, une LED, aucune pile — et pourtant ça s'allume. Il suffit de tourner.
Mercredi 5
Vivant
La serre : faire pousser pour de vrai, dans une boîte fermée
Dans cette graine trempée depuis hier, il y a déjà une plante entière. On l'ouvre et on regarde.
Mercredi 6
Chimie
L'alerte chimique : une fiole qui change de couleur quand l'air se dégrade
Trois verres transparents, un seul liquide violet versé dedans. Rose, violet, vert. Personne n'a rien touché.
Mercredi 7
Restitution
Homologation, finitions et inauguration de la base
Aujourd'hui, on allume tout en même temps — et on invite du monde à venir voir.
Bravo !

En 7 mercredis, l'enfant a fait le chemin complet d'un ingénieur : comprendre un principe en le manipulant, fabriquer un prototype, l'améliorer, l'installer dans un ensemble qui doit fonctionner, puis le tester avec un critère chiffré et le présenter à quelqu'un. La base géante reste à Mathésciences comme mémoire du groupe ; l'enfant repart avec sa boîte de sept prototypes, son journal de bord rempli de mesures et son diplôme.