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CanSat Belgium (Bruxelles et FWB) – Guide Complet pour les Participant/es

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Je participe cette année à la compétition CanSat Belgium à Bruxelles. Malgré le fait que j’avais un peu suivi la compétition de l’année dernière, je dois bien avouer que j’ai été un peu perdu.

D’abord, il faut savoir que je suis en 6ème année et que beaucoup de gens font le CanSat en 5ème. Je n’avais pas pu y participer l’année dernière et il a donc d’abord fallu que je trouve des gens et ça n’a pas été facile. On était un groupe de 2 et on a vraiment été obligés d’aller faire de la pub, de vendre le bazar, de séduire, de motiver… c’était vraiment poussif. Et puis d’un coup, ça s’est débloqué. Tellement qu’on a dû faire 2 équipes (dont « [CanSAT] Juice » dans laquelle je suis avec Nathan, Alexandre et Louna). Bref.

Voici un résumé des premières infos générales que j’ai glané un peu partout. Vous pouvez retrouver les sources en fin d’article. Je reviendrai avec des infos sur notre projet dans un prochain post. Ce que je peux déjà vous dire : même si les débuts on été un peu lent et qu’on avait l’impression de faire du sur place, il me semble que personne dans les 2 groupes ne regrette d’avoir sauté dans le train. On a déjà appris tout un tas de techniques auxquelles on aurait sans doute jamais touchées, on a fait fonctionner nos méninges sur des problèmes qui nous auraient juste explosé la tête il y encore quelques semaines et on est tous de plus en plus motivés, même si c’est en dehors des horaires scolaires. Je suis vraiment très content de ne pas avoir laissé tomber le projet aux premières difficultés.

Qu’est-ce que CanSat Belgium ?

CanSat Belgium est une compétition scientifique et technique organisée annuellement en Belgique où des équipes d’élèves de l’enseignement secondaire conçoivent, construisent et lancent un mini-satellite de la taille d’une canette de soda (33 cl). Ce projet ambitieux fait partie d’une initiative européenne lancée en 2010 par l’Agence Spatiale Européenne (ESA) et est organisé conjointement par Innoviris (Région bruxelloise), SPW Recherche Wallonie (Région wallonne), VLAIO (Région flamande) et ESERO Belgium, en collaboration avec l’ESA.

Le Concept en Résumé

CanSat Belgium offre aux jeunes une première expérience pratique dans le domaine spatial en leur permettant de vivre toutes les étapes d’un véritable projet spatial. Les élèves sont entièrement responsables de leur projet : ils définissent leurs objectifs scientifiques, conçoivent leur CanSat, intègrent les composants électroniques, effectuent les tests, préparent le lancement et analysent les données recueillies. C’est une simulation réaliste des missions spatiales professionnelles, condensée dans un format accessible aux jeunes de 16 ans et plus.

Le CanSat est lancé par fusée jusqu’à environ 1000 mètres d’altitude sur le domaine militaire d’Elsenborn dans les Fagnes. Durant l’ascension, l’engin subit une accélération pouvant atteindre 11g et une vitesse maximale de 550 km/h. Une fois éjecté de la fusée à l’apogée, le CanSat déploie son parachute et effectue sa mission scientifique pendant la descente (environ 2-3 minutes) avant d’atterrir en sécurité pour être récupéré par l’équipe.

Les Règles Fondamentales

Dimensions et caractéristiques techniques obligatoires :

  • Diamètre maximum : 66 mm (diamètre d’une canette standard)
  • Hauteur maximum : 115 mm (hauteur d’une canette de 33 cl)
  • Poids maximum : 350 grammes (sans le parachute)
  • Budget maximum : 500 € par CanSat (kit de base fourni gratuitement compris)

Les deux missions obligatoires :

  1. Mission primaire (obligatoire et commune à tous) : Le CanSat doit mesurer en temps réel la température et la pression atmosphérique, transmettre ces données à une station au sol au moins une fois par seconde pendant toute la descente, et atterrir en toute sécurité. Les équipes doivent également enregistrer les données sur une mémoire interne (carte SD) en sauvegarde et développer une antenne directionnelle pour capter les signaux.
  2. Mission secondaire (libre et originale) : Chaque équipe doit imaginer et réaliser un objectif scientifique supplémentaire de son choix. Cette mission peut s’inspirer de missions satellites réelles, répondre à un besoin spécifique de données scientifiques, démontrer une technologie conçue par les élèves, ou toute autre expérience innovante tenant dans le volume du CanSat. L’originalité et la pertinence scientifique sont valorisées par le jury.

Utilisation du kit obligatoire : Les équipes doivent obligatoirement utiliser le kit CanSat fourni gratuitement lors du workshop de formation en novembre. Ce kit contient les composants de base pour la mission primaire. Les équipes sont libres d’ajouter des composants supplémentaires pour leur mission secondaire, dans la limite du budget et des dimensions autorisées.

Qui Peut Participer ?

Composition des équipes :

  • Équipes mixtes obligatoires : au moins 1 garçon et 1 fille par équipe
  • Taille des équipes : 4 à 6 élèves par équipe
  • Âge requis : élèves de 5ème et 6ème secondaire (16 ans et plus)
  • Établissements éligibles : toutes les écoles situées en Belgique (Communauté française, flamande et germanophone)
  • Encadrement obligatoire : au moins un enseignant référent (professeur de sciences, technologie, mathématiques, ou anglais) qui doit suivre le workshop obligatoire de 2 jours en novembre

Langue de travail : Le concours fait partie d’un projet européen, donc une grande partie se déroule en anglais : les rapports techniques, les présentations orales devant le jury, les formulaires et les communications avec l’organisateur principal. Cependant, ESERO Belgium offre tout le soutien pédagogique en français ou en néerlandais selon le choix de l’équipe.

Gratuité totale : Les organisateurs prennent en charge tous les coûts : le kit de base obligatoire, le workshop de formation pour les enseignants, les 3 jours de la finale (hébergement, repas, activités), les frais de déplacement pour les sessions de support, et le lancement en fusée. La participation est donc entièrement gratuite pour les équipes sélectionnées.

En Résumé : Les Dates Clés

  • Septembre : Ouverture des inscriptions
  • Octobre-Novembre : Soumission des candidatures, sélection
  • Décembre-Janvier : Workshop de formation
  • Janvier-Mars : Conception, construction, tests
  • Mars-Avril : Finales régionales
  • Mai-Juin : Finale nationale avec lancement
  • Juin-Juillet : Éventuellement, compétition européenne ESA

A noter que la meilleure équipe belge peut être sélectionnée pour participer à la Compétition Européenne CanSat organisée par l’ESA, généralement en juin/juillet dans un pays européen. C’est l’occasion de :

  • Rencontrer des équipes de toute l’Europe
  • Lancer votre CanSat depuis un site professionnel
  • Bénéficier de formations supplémentaires
  • Vivre une expérience internationale unique

Les Phases de la Compétition

Phase 1 : Inscription et Sélection (septembre-novembre)

  • Quand : Ouverture des inscriptions généralement en septembre
  • Quoi faire : Soumettre un dossier de candidature comprenant :
    • Présentation de l’équipe et de l’école
    • Description du projet
    • Proposition de mission secondaire
    • Plan de travail et budget prévisionnel
  • Sélection : Les équipes sont sélectionnées au niveau régional (Flandre, Wallonie, Bruxelles, Communauté germanophone)

Phase 2 : Workshop de Formation (décembre-janvier)

  • Durée : Généralement 1 à 2 jours
  • Lieu : Dans un centre technique ou université partenaire
  • Contenu :
    • Formation technique (électronique, programmation Arduino/Raspberry Pi)
    • Conception du parachute
    • Transmission de données (télémétrie)
    • Règles de sécurité
    • Conseils pour la mission primaire et secondaire

Phase 3 : Construction et Tests (janvier-mars)

  • Durée : Environ 3-4 mois
  • Activités principales :
    • Conception et assemblage de l’électronique (capteurs, microcontrôleur, émetteur radio)
    • Programmation du logiciel embarqué
    • Développement de la station sol (réception des données)
    • Tests de fonctionnement (capteurs, parachute, transmission)
    • Rédaction du rapport technique
  • Livrables : Rapport intermédiaire de progression

Phase 4 : Finale Régionale (mars-avril)

  • Format :
    • Présentation orale du projet (15-20 minutes + questions du jury)
    • Démonstration technique du CanSat
    • Défense du poster scientifique
  • Jury : Composé d’ingénieurs, scientifiques et enseignants
  • Résultat : La meilleure équipe de chaque région (Flandre, Wallonie, Bruxelles) est sélectionnée pour la finale nationale

Phase 5 : Finale Nationale et Lancement (mai-juin)

  • Lieu : Généralement sur un site de lancement en Belgique ou aux Pays-Bas
  • Programme :
    • Inspection technique des CanSats
    • Lancement effectif en fusée (altitude ~1000m)
    • Récupération des données en temps réel
    • Analyse des résultats
    • Présentation finale des résultats
    • Cérémonie de remise des prix
  • Gagnant national : Peut être sélectionné pour représenter la Belgique à la compétition européenne CanSat de l’ESA (Agence Spatiale Européenne)

Les Missions

Mission Primaire (OBLIGATOIRE)

Tous les CanSats doivent accomplir cette mission :

  1. Mesurer la température de l’air ambiant
    • Capteur recommandé : DHT22, BME280, DS18B20
    • Précision requise : ±0.5°C
  2. Mesurer la pression atmosphérique
    • Capteur recommandé : BMP280, BME280, MS5611
    • Précision requise : ±1 hPa
    • Utilité : permet de calculer l’altitude
  3. Transmettre les données à la station sol
    • Fréquence minimale : au moins 1 fois par seconde pendant toute la descente
    • Protocole : généralement radio 433 MHz ou 868 MHz (respecter la législation belge)
    • Format des données : timestamp, température, pression, altitude calculée
  4. Enregistrer les données dans une mémoire interne (carte SD recommandée) en backup

Mission Secondaire (AU CHOIX – ORIGINALITÉ VALORISÉE)

Chaque équipe doit proposer et réaliser une mission scientifique originale. Exemples de missions secondaires :

Environnement :

  • Mesure de la qualité de l’air (CO2, particules fines, ozone)
  • Détection de gaz (méthane, CO)
  • Mesure de l’humidité en altitude

Photographie et vidéo :

  • Capture d’images pendant la descente
  • Détection de l’orientation du CanSat
  • Reconnaissance d’images (IA embarquée)

Physique :

  • Mesure de l’accélération et gyroscope (calcul de la rotation)
  • Étude du rayonnement UV en altitude
  • Mesure du champ magnétique terrestre

Biologie :

  • Transport d’échantillons biologiques (graines, bactéries) et étude de l’impact
  • Mesure de radiations

Innovation :

  • Guidage actif du parachute (atterrissage ciblé)
  • Système de stabilisation active pendant la descente
  • Communication bidirectionnelle avec la station sol

Aspects Techniques Essentiels

Électronique de Base

Composants minimum requis :

  • Microcontrôleur : Arduino (Nano, Uno), Raspberry Pi Pico, ESP32
  • Capteur de température : DHT22, BME280, DS18B20
  • Capteur de pression : BMP280, BME280, MS5611
  • Module de transmission radio : LoRa (SX1278), HC-12, NRF24L01
  • Batterie : LiPo 3.7V 500-1000mAh (avec protection)
  • Carte SD : pour enregistrement des données
  • Buzzer : pour localiser le CanSat après l’atterrissage

Conseils pratiques :

  • Protéger l’électronique contre les chocs (mousse, support anti-vibrations)
  • Prévoir des fusibles ou protections contre les courts-circuits
  • Tester tous les capteurs avant le lancement
  • Avoir des piles de backup pour la station sol

Station Sol (Ground Station)

La station sol doit :

  • Recevoir et afficher les données en temps réel
  • Enregistrer toutes les données reçues
  • Afficher des graphiques (température, pression, altitude en fonction du temps)
  • Calculer l’altitude à partir de la pression
  • Idéalement : afficher la position GPS si inclus dans la mission secondaire

Technologies recommandées :

  • Récepteur radio compatible avec l’émetteur du CanSat
  • Logiciel : Python (avec matplotlib), Processing, LabVIEW, ou interface web
  • Ordinateur portable avec batterie chargée

Système de Récupération

Parachute :

  • Diamètre recommandé : 40-60 cm (selon le poids du CanSat)
  • Matériau : plastique léger, tissu ripstop, ou toile de parachute
  • Vitesse de descente cible : 5-10 m/s
  • Fixation : ligne de parachute résistante (au moins 20 kg de charge)

Mécanisme de déploiement :

  • Déploiement automatique au sommet de la trajectoire ou à l’éjection de la fusée
  • Système simple : parachute plié dans la canette, éjecté par un ressort ou une trappe
  • Tester le déploiement plusieurs fois avant le lancement !

Structure Mécanique

  • Respecter les dimensions maximum : 66 mm de diamètre, 115 mm de hauteur
  • Poids maximum : 350 grammes
  • Matériaux légers : plastique, carton épais, mousse, impression 3D
  • Protection contre les chocs et vibrations pendant le lancement
  • Faciliter l’accès à l’électronique pour les tests et réparations

Budget et Financement

Budget typique : 200-500 € par équipe

Coûts principaux :

  • Composants électroniques : 100-200 €
  • Matériaux de construction : 50-100 €
  • Batterie et alimentation : 20-50 €
  • Parachute : 20-50 €
  • Frais de déplacement pour les finales : variable

Sources de financement :

  • École (budget des activités scientifiques)
  • Sponsors locaux (entreprises technologiques, sponsors de l’école)
  • Subventions régionales pour projets éducatifs STEM
  • Crowdfunding auprès des parents et anciens élèves

Critères d’Évaluation

Les équipes sont évaluées sur :

  1. Rapport technique (20-30%)
    • Clarté de la présentation
    • Justification des choix techniques
    • Analyse de risques
    • Plan de tests
  2. Mission primaire (30-40%)
    • Fonctionnement des capteurs
    • Fréquence de transmission (≥1 Hz)
    • Précision des mesures
    • Enregistrement des données
  3. Mission secondaire (20-30%)
    • Originalité
    • Faisabilité et réalisation
    • Résultats scientifiques
    • Analyse des données
  4. Présentation orale et poster (10-20%)
    • Qualité de la communication
    • Maîtrise du sujet par tous les membres
    • Réponses aux questions du jury
  5. Travail d’équipe et gestion de projet (5-10%)
    • Organisation du travail
    • Répartition des tâches
    • Documentation du processus

Conseils pour Réussir

Organisation de l’équipe

  • Nommer un chef de projet
  • Répartir les rôles : électronique, programmation, structure mécanique, communication, gestion
  • Organiser des réunions régulières (au moins 1x/semaine)
  • Tenir un carnet de bord (journal de projet)

Planning

  • Commencer TÔT (dès la sélection)
  • Prévoir des marges dans le planning
  • Faire plusieurs prototypes
  • Tester, tester, TESTER !

Problèmes fréquents à éviter

  • Poids excessif : peser régulièrement, optimiser
  • Batterie insuffisante : prévoir 2x la durée estimée
  • Transmission qui coupe : tester à différentes distances, utiliser une antenne correcte
  • Parachute qui ne s’ouvre pas : tester le mécanisme de déploiement 10+ fois
  • Manque de temps : démarrer tôt, ne pas tout faire à la dernière minute

Ce guide est basé sur les informations générales des compétitions CanSat. Pour les détails spécifiques et à jour de CanSat Belgium, consultez le site officiel de la compétition et les documents fournis par les organisateurs.

📌 Sites Officiels Belges

CanSat Belgium – Organisateurs principaux :

Documents officiels :

Réseaux sociaux :

  • Instagram CanSat Belgium : @cansatbelgium

🌍 Sites Internationaux et ESA

Agence Spatiale Européenne (ESA) :

CanSat Competition (USA – AAS) :

Autres compétitions nationales :

📚 Guides Techniques et Documentation

Livres et guides complets :

Tutoriels en ligne :

🎥 Vidéos YouTube et Tutoriels

Vidéos officielles ESA :

Tutoriels techniques (chercher sur YouTube) :

  • « CanSat Arduino programming tutorial »
  • « CanSat BMP280 sensor tutorial »
  • « CanSat parachute design and testing »
  • « CanSat radio communication setup »
  • « Arduino LoRa tutorial for CanSat »

Chaînes recommandées à explorer :

  • Chaînes d’équipes participantes (souvent en anglais)
  • ESERO official channels (différents pays)
  • Arduino Project Hub
  • Adafruit Industries (tutoriels capteurs)
  • SparkFun Electronics (tutoriels électronique)

💻 Ressources de Programmation

Bibliothèques Arduino pour CanSat :

Forums et communautés :

  • Arduino Forum – Section CanSat : https://forum.arduino.cc/
    • Rechercher « CanSat » pour trouver des discussions et de l’aide
  • Reddit : r/CanSat, r/Arduino, r/AskElectronics
    • Communautés actives pour poser des questions

Tutoriels Arduino essentiels :

🛠️ Fournisseurs de Matériel

Kits CanSat recommandés :

Composants électroniques :

  • Capteurs : Adafruit, SparkFun, Seeed Studio
  • Radio modules : LoRa modules (SX1276/1278), NRF24L01, HC-12
  • Boards Arduino : Arduino.cc (officiel), Elegoo, ELEGOO

Sites belges/européens :

  • RS Components Belgium
  • Farnell Belgium
  • Conrad Electronic
  • GoTronic (France – livraison en Belgique)

📰 Articles et Témoignages

Articles de presse sur CanSat Belgium :

📖 Ressources Supplémentaires

Physique et calculs :

  • Calcul d’altitude à partir de la pression atmosphérique
    • Formule barométrique internationale
    • Ressources dans les guides techniques ESA
  • Conception de parachutes
    • Calcul du diamètre nécessaire selon le poids
    • Tests de vitesse de descente

Gestion de projet :

  • Outils de gestion d’équipe : Trello, Notion, Google Workspace
  • Documentation : LaTeX pour rapports scientifiques, Overleaf (en ligne)

Financement :

  • Crowdfunding : GoFundMe, Kickstarter
  • Recherche de sponsors locaux
  • Subventions STEM régionales

🎓 Formations en Ligne

Cours en ligne gratuits :

  • ESA Education Resources : Multiples cours sur les satellites et l’espace
  • Coursera : « Arduino Programming » courses
  • edX : « Introduction to Aerospace Engineering »
  • Khan Academy : Physique, mathématiques pour les calculs

MOOCs recommandés :

  • Introduction to Satellite Communications
  • Python for Data Analysis (pour analyse des données du CanSat)
  • Electronics for Beginners

Contacts Utiles

Pour toute question sur CanSat Belgium :

  • Email général : Via le site ESERO Belgium
  • Support ESERO Belgium : Disponible par téléphone, email ou appel vidéo
  • Email ESA CanSat Europe : cansat@esa.int

Pour les enseignants :

  • Inscription aux formations obligatoires de novembre
  • Support pédagogique disponible en français ou néerlandais via ESERO Belgium