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2007-2008 : les débuts de l'aventure



En septembre 2007, L'IUT de Valence monte une structure de type club sciences, autour d'enseignants et de 4 étudiants de licence professionnelle SIRE, afin de participer au projet "Un ballon pour l'école" (UBPE) proposé par Planète-Sciences et le CNES.
Les étudiants d'IUT réalisent l'ensemble des éléments matériels du projet : le système embarqué (capteurs, transmission), et la nacelle.
Le système embarqué, réalisé autour d'un micro-controleur PIC18, contrôle : Le suivi du vol est effectué à l'aide du logiciel fourni par Planète-Sciences et le trajet du ballon est pointé manuellement sur Google Earth.

La récupération est ardue. Le groupe parti à la recherche de la nacelle (deux enseignants et un étudiant radio-amateur) a reçu en cours de route par SMS une dernière position connue à 2000m d'altitude au dessus de Digne-les-bains et s'attendent à devoir chercher l'objet dans un rayon de 10km autour de cette position. La nacelle, passée derrière les reliefs montagneux, ne peut plus être entendue depuis Valence. Manifestement hors de portée du réseau GSM, elle ne donne plus non plus de nouvelles par SMS. Arrivé sur la zone 1h30 Après l'atterrissage, le groupe de récupération retrouve (avec enthousiasme) le signal radio émis par la nacelle mais, faute de démodulateur, ne peut décoder la position GPS émise. L'équipe finira par retrouver la nacelle en parfait état, posée et dissimulée en bordure d'un champs de blé, après 2 heures de triangulation.

 


Les mesures obtenues pendant le vol seront peu exploitables, les capteurs ayant pour la plupart dysfonctionné, mais cette première expérience aura permis de valider les bases mécaniques, le système embarqué et la transmission.

2008-2009 : l'équipe s'aggrandit



En septembre 2008, l'IUT de Valence se rapproche du lycée Triboulet de Romans-sur-Isère et les deux établissements scolaires participent ensemble à UBPE. L'IUT y implique trois étudiants de licence professionnelle SIRE et deux étudiants de deuxième année de DUT informatique. Le lycée y implique deux classes de seconde option MPI (Mesures Physiques et Informatique).

Les étudiants d'IUT réalisent comme en 2007-2008 l'ensemble des éléments matériels du projet : le système embarqué (capteurs, transmission) et la nacelle. Les lycéens choisissent les mesures physiques qui seront effectuées pendant le vol et étalonnent (i.e. tracent les courbes "tension de sortie en fonction de la grandeur physique") les capteurs qui permettront d'effectuer ces mesures (capteurs fournis par les IUTiens). Les courbes d'étalonnage leur serviront à exploiter les mesures brutes collectées pendant le vol.
Le laboratoire LCIS de Valence (à travers les enseignants chercheurs de l'IUT impliqués dans le projet) collabore également avec le laboratoire LIG de Grenoble, investiguant ensemble des problématiques de recherche autour de la conception d'intergiciels pour le suivi d'objets volants.
Le système embarqué garde la même architecture, un appareil photo de modélisme (celui-ci) prend de manière autonome des photos du sol toutes les 4 secondes.

Le suivi du vol est réalisé par une application web réalisée conjointement par le LCIS et le LIG, en adaptant un intergiciel de traçabilité issu d'un projet de recherche européen auquel participe le laboratoire LIG. Cette application Web permet de suivre le trajet du ballon sur Google Maps, et de visualiser les courbes de mesures en direct.

La récupération est plus simple dans la mesure où la position GPS du point d'atterrissage est reçue par SMS. La nacelle sera récupérée intacte très peu de temps après l'atterrissage sur une crête en bord de route (à 5 km à vol de ballon du point d'atterrissage de l'année précédente !), par des radio-amateurs partis à la poursuite du ballon depuis l'IUT de Valence.
Les résultats sont satisfaisants, les prises de vue aériennes de la région sont plutôt réussies. Malgré le mauvais fonctionnement des capteurs de température, les lycéens pourront cependant exploiter les mesures de pression brutes fournies par les IUTiens à l'issue du vol et pourront ainsi conclure de la fidélité de ces mesures avec le modèle théorique. La collaboration LCIS/LIG donnera lieu à la rédaction d'un article scientifique et une présentation de ces travaux lors d'une conférence internationale.

 


2009-2010 : encore plus nombreux



En septembre 2009, le duo (IUT de Valence / lycée Triboulet de Romans-sur-Isère) enrôle le collège de l'Europe de Bourg-de-Péage comme nouveau partenaire et le trio se lance à nouveau dans l'aventure UBPE. L'IUT y implique un groupe de 5 étudiants de deuxième année de DUT Informatique. Le lycée y implique deux classes de seconde option MPI. Le collège y implique une classe de troisième, dans le cadre de l'enseignement de technologie.

Les étudiants d'IUT réalisent le système embarqué (capteurs, transmission), ainsi que le logiciel de suivi du vol au sol.
Les lycéens choississent toujours les mesures physiques à effectuer pendant le vol, étalonnent les capteurs correspondants et exploitent les mesures à l'issue du vol.
Les collégiens réalisent quant à eux la nacelle, Après avoir fait l'étude des matériaux et assemblages respectant les contraintes de masse et de température.
Le système embarqué reste équivalent (si ce n'est qu'une carte électronique ad'hoc est réalisée pour gagner de la place et de la masse), l'appareil photo de modélisme est quant à lui réutilisé mais placé dans une tourelle extérieure motorisée et commandée par le système embarqué afin de prendre des photos à la fois du sol, de l'horizon et de l'enveloppe du ballon.
Le suivi du vol est effectué à l'aide d'une nouvelle application Web adaptable conçue intégralement par les IUTiens. L'accent est mis sur la prise en compte de multiples stations de réceptions, avec le concours de radio-amateurs de la région. L'ensemble des données collectées par les 6 stations de réception (5 fixes, une mobile) permet de reconstituer en direct une vue globale (et idéale) de l'ensemble du vol.

La récupération s'effectue sans grande difficulté puisqu'encore une fois le point d'atterrissage est connu grâce à la transmission des coordonnées GPS, mais les radio-amateurs partis à la recherche du ballon devront cependant effectuer 45 minutes d'ascension à pied du Vercors pour finalement retrouver la nacelle intacte posée sur une barre rocheuse à plus de 1500 mètres d'altitude. Après récupération et mise hors tension du système, les radio-amateurs auront la surprise d'entendre encore un signal : il s'agira en réalité d'un autre ballon ayant décollé dans l'après-midi de la région lyonnaise.
Les résultats sont encore une fois satisfaisants, les lycéens pourront exploiter les mesures de pression et de température brutes. La mesure d'accélération s'avèrera peu exploitable, méme si on peut voir assez clairement l'instant d'éclatement du ballon. Une grosse déception cependant sur la prise de vue : la tourelle aura parfaitement fonctionné tout au long du vol, mais la caméra s'éteindra malheureusement au début du vol pour des raisons indéterminées ...

 


2010-2011 : toujours plus nombreux



En septembre 2010, le trio (IUT de Valence / lycée Triboulet de Romans-sur-Isère / collège de l'Europe de Bourg-de-Péage) se transforme en quatuor avec l'arrivée du lycée technique Jules Algoud de Valence. Pour cette quatrième année, le projet prévoit le lâcher simultanné de deux ballons. L'IUT y implique un groupe de trois étudiants de deuxième année de DUT Informatique. Le lycée Triboulet y implique deux classes de seconde option MPS (Méthodes et Pratiques Scientifiques). Le collège y implique une classe de troisième, dans le cadre de l'enseignement de technologie. Le lycée Algoud y implique une groupe de 10 étudiants de première année de BTS Systèmes Electroniques.

Les étudiants d'IUT réalisent le système embarqué principal, ainsi que le logiciel de suivi du vol au sol.
Les lycéens choississent toujours les mesures physiques à effectuer pendant le vol, étalonnent les capteurs correspondants et exploitent les mesures à l'issue du vol.
Les collégiens réalisent quant à eux toujours la nacelle.
Les étudiants de BTS réalisent quant à eux les cartes capteurs et le système embarqué secondaire en charge de l'acquisition des mesures.
Le système embarqué est plus modulaire et assure maintenant un stockage local des mesures. Aux mesures de pression, de température et de pression viennent se rajouter des mesures de luminosité sur 4 faces de la nacelle. Pour diminuer les risques sur les prises de vue, la caméra motorisée du premier ballon est remplacée par 2 caméras fixes encore plus légéres (celles-ci) qui doivent permettre de filmer l'éclatement du ballon et prendre des photos de la courbure de la terre. Dans le second ballon est embarquée, en plus de deux mini-caméras fixes, une caméra de modélisme équipée d'un transmetteur vidéo sans fil (celle-ci). Deux doctorants du laboratoire LCIS de Valence, spécialistes d'automatique et de conception d'antennes hyperfréquences, mettent en oeuvre un système de parabole motorisée intégrant une antenne à gain élevé, afin de pouvoir augmenter de plusieurs centaines de mètres la portée de réception de la caméra embarquée. Cette parabole est contrôlée par un système au sol auquel est transmis la position GPS émise toutes les 15 secondes par le ballon.
Le suivi du vol est effectué à l'aide de l'application Web utilisée l'année précédente, à laquelle plusieurs améliorations ont été apportées dont notamment l'interface avec les réseaux sociaux Facebook et Twitter. Un groupe de radio-amateurs de la région participe de nouveau au relai des communications émises par les deux ballons.

La récupération s'avère cette fois-ci très simple. L'orientation et l'intensité relative des différents vents conduisent les ballons à effectuer un trajet de 150 km les faisant chuter à seulement 30 km de leur point de départ. Les radio-amateurs et les IUTiens déjà sur place pourront alors observer l'atterrissage quasi simultanné des 2 ballons. La chute du premier est très rapide, les restes de l'enveloppe s'étant pris dans les ficelles du parachute, ce dernier ne peut alors s'ouvrir complètement. La nacelle ne devra son salut qu'à un bosquet qui amortira le contact avec le sol. Le second ballon se posera tranquillement au milieu d'un champs, les 2 nacelles sont donc retrouvées intactes.
Le projet n'est encore une fois pas une réussite totale mais les résultats sont plus qu'honorables. Les lycéens pourront exploiter la quasi totalité des mesures, et pourront notamment réfléchir sur l'impact sur la température intérieure de l'oubli de la chaufferette dans un des ballons ... Les vidéos du sol et les photos de la courbure de la terre sont une réussite. La vidéo de l'éclatement du ballon ne donnera pas de résultat dans la mesure où la caméra cessera de fonctionner 45 minutes avant l'instant voulu (probablement à cause du froid). L'éclatement ne pourra être perçu qu'indirectement par les morceaux d'enveloppe se détachant saisis par chance par la caméra prenant des clichés de l'horizon. Des difficultés de réception conduiront également à un black-out du suivi pendant une demi-heure en début de vol. Enfin, la tourelle aura fonctionné à merveille mais l'émetteur embarqué beaucoup moins, et seules quelques images furtives du décollage pourront être aperçues en direct.