DNB 2021PolynésieCorrigé complet

Voyage vers Mars : système solaire, équations chimiques, signaux radio

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences7 questions

Notions BO couvertes

T1.2·Transformations chimiques (combustions, équations bilan, conservation)T1.3·Atomes/molécules/ions/modèles T4.1·Lumière (propagation, vitesse, année-lumière)T4.3·Distance par retard/écho

PDF du sujet officiel

Mars est une planète du système solaire. On étudie ici différents aspects d'un voyage habité : durée, ressources (eau et O₂), et communication avec la Terre.

1.Partie 1, Le système solaire (4 pts)

Question 1

4 pts

T1.3

Décrire l'organisation du système solaire en utilisant : étoile, planète(s), Soleil, Terre, tournent.

2.Partie 2, Durée de la mission martienne (6 pts)

Vue du système solaire depuis le dessus. Le Soleil au centre, l'orbite de la Terre en pointillés et celle de Mars, plus grande, en orange. Quatre points marqués : V et Z, en bleu, sur l'orbite de la Terre ; H et E, en rouge, sur celle de Mars, E étant aussi étiqueté Mars et Z étiqueté Terre. Une trajectoire violette relie Z à H, une trajectoire verte relie E à V. — Document, Scénario d'une mission martienne.

Question 2.1

4 pts

T1.3

Associer chacune des 4 étapes suivantes à la lettre de l'illustration ci-dessus qui lui correspond :

Étape 1 : décollage de la Terre
Étape 2 : atterrissage sur Mars
Étape 3 : décollage de Mars
Étape 4 : retour sur Terre

Question 2.2

2 pts

T1.3

Déterminer la durée totale de cette mission martienne.

3.Partie 3, Production d'eau et de dioxygène (8 pts)

Pour produire eau et O₂ sur Mars, on combine 2 transformations :

CO₂ + 4 H₂ → CH₄ + 2 H₂O

2 H₂O → 2 H₂ + O₂

Extrait de la classification périodique des dix-huit premiers éléments, du numéro 1, l'hydrogène, au numéro 18, l'argon, avec pour chacun le numéro atomique, le symbole et le nom. — Document, Extrait de la classification périodique.

Question 3.1

3 pts

T1.2

Justifier que les 2 transformations sont chimiques.

Question 3.2

3 pts

T1.2

Recopier H₂O et O₂, et justifier qu'ils sont bien produits.

Question 3.3

2 pts

T1.3

Nom et nombre des atomes dans CH₄ (méthane).

4.Partie 4, Communication Mars ↔ Terre (7 pts)

En 2031, mission martienne. Distance Terre-Mars lisible sur le document ci-dessous.

Courbe ondulante de la distance Terre-Mars, en unité astronomique, de 2025 à 2035. Elle alterne entre des minimums d'environ 0,5 à 0,7 et des maximums d'environ 2,4 à 2,6, avec une période d'un peu plus de deux ans. — Document, Distance Terre ↔ Mars (en u.a.) de 2025 à 2035.

Données

1 u.a. = 150 × 10⁶ km
v_signal = 300 000 km/s = 3 × 10⁵ km/s

Question 4

7 pts

T4.1T4.3

En exploitant les documents suivants, calculer la durée entre l'émission d'un message radio depuis Mars et sa réception sur Terre, pour une mission martienne se déroulant en 2031. Expliquer alors pourquoi la distance entre l'équipage sur Mars et la Terre poserait problème en cas d'urgence.

Méthodologie

Chaque corrigé suit une méthodologie de rédaction rigoureuse, avec formule littérale annoncée, étapes de calcul détaillées et phrase de conclusion explicite. Idéal pour s'entraîner à rédiger comme attendu au DNB.