Bac STI2D (+STL SPCL) : Corrigé Physique- Chimie

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Partie A : objectifs de la mission ATV 5 et préparatifs du lancement

A.1. Objectifs de la mission ATV 5

A.1.1.

Quatre objectifs de la mission ATV 5 :

- Ravitailler la station spatiale internationale (ISS) et son équipage permanent, en nourriture, en eau, en oxygène et en carburants.

- Transporter également de nouveaux équipements de recherche pour les astronautes

- Relever régulièrement l’altitude de la station qui diminue continuellement en raison de la traînée atmosphérique.

- Manœuvrer la station afin d’éviter qu’elle n’entre en collision avec des météorites ou des débris flottant dans l’espace.

A.1.2.

La cause de la baisse d’altitude de l’ISS au cours du temps est la trainée atmosphérique (Annexe A1).

A.1.3.

La durée approximative de la mission est d’environ 6 mois (Annexe A1).

A.1.4.

La mission a duré 6 mois = 6*30.5 = 183 jours.

A l’aide de la droite (Annexe 2), on déduit, qu’au bout de 183 jours, la station est à l’altitude z = 381,75 km et donc la perte en altitude est égale à 400 – 381,75 = 18,25 km.

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Partie B : lancement de l’ATV 5 par Ariane 5

B.1. Étude du fonctionnement du moteur Vulcain lors du lancement

B.1.1.

Voir document réponse DR2

B.1.2.

B.1.2.a

2H₂ + O₂ à 2H₂O

B.1.2.b.

D’après l’équation de la réaction :

n(H₂O) = 2*n(O₂) =2*4,7.10⁶ =  9,4.10⁶ moles d’eau.

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Partie C : les équipements de l’ATV 5 et son vol autonome jusqu’à l’ISS

C.1. Production et stockage de l’énergie nécessaire au fonctionnement du système de guidage de l’ATV

C.1.1.

Voir document réponse DR4

C.1.2.

C.1.2.a.

- la puissance reçue par les panneaux est :

Pa = éclairement* S(panneaux) = 1370 * 33.6 = 46032 W

- la puissance qu’ils fournissent est :

Pu = Pa*rendement = 46032 * 17% = 7825 W

- La puissance reçue par les batteries est : Pbat= Pu – Psg = 7825 – 900 = 6925 W

C.1.2.b.

On sait que P = I*U

=> I = P/U = Psg / U = 900 / 57,6 =  15,6 A.

C.1.2.c.

Q = I*t = 15,6*31*60 = 29016 C

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