Du jeu de rôle à l’observatoire de Paris

Après le compte-rendu de cette journée, voici un exemple d’un des sketchs pédago-scientifique qui a été joué lors de cette journée. L’idée était, par niveau scolaire, de proposer des sketches et situations autour de l’astronomie et de l’espace, Observatoire oblige, en proposant aux joueurs de résoudre les situations en faisant appel à leurs connaissances scientifiques. Dans la pratique, voici ce que cela peut donner. Les joueurs jouent sur un scénario qui s’appelle SSI 2020, où ils jouent les astronautes de la station spatiale internationale…

Alerte au CO2

Niveau collège (4^e/3^e)

Alors que les personnages sont en train de vaquer à leurs missions dans la station spatiale, en pleine journée, mais côté non éclairé par le soleil, plusieurs voyants se mettent à clignoter rouge au poste de contrôle central et une alerte plus importante que les autres se met à retentir. Les personnages qui sont proches de ce poste de contrôle peuvent s’approcher et découvrir en consultant les écrans que le taux de CO2 est au-dessus du seuil communément admis dans l’habitacle de la station.  Si les joueurs ne comprennent pas le danger (l’air risque de devenir irrespirable) I-An peut leur expliquer le danger, ou tout du moins le leur faire intuiter : quand ils respirent, ils rejettent du CO2 (dioxyde de carbone) dans l’air à bord de la station spatiale. Ou bien, un personnage peut tenter un jet d’Intelligence pour identifier le problème. Si ce dernier n’est pas évacué ou recyclé, alors il risque d’être en trop grande présence et il n’y aura alors plus assez d’oxygène dans l’air pour qu’il soit respirable. Il faut donc agir !

Si les personnages posent la question à I-An ou mènent l’enquête, ils découvriront qu’ils disposent à bord d’un système de recyclage du CO2, appelé « réacteur de Sabatier » (d’après le chimiste Paul Sabatier, prix nobel de chimie du début du XXè siècle), puisque c’est le premier à avoir mis en évidence la réaction chimique qui se passe à l’intérieur et permet de « recycler » le dioxyde de carbone. Si les personnages vérifient sur les écrans de contrôle ou cherchent l’origine de la panne, ils pourront se rendre compte que ce réacteur, situé dans l’une des soutes, est déréglé : voyants de contrôle au rouge et alertes apparaissent sur ce gros boîtier s’où sortent des dizaines de fils et de tuyaux dans tous les sens.

Face au boîtier, un personnage attentif ou méthodique (et éventuellement un jet réussi de Perception ou d’Intelligence, mais cela ne doit pas être bloquant pour la suite) verra qu’un des boutons réglant le débit à l’entrée est déréglé : c’est l’arrivée de dihydrogène. Il faut régler cette arrivée pour que le système se remette en marche. En consultant les documents techniques de la machine ou en les demandant à I-An, celui-ci pourra expliquer aux joueurs le principe du réacteur de Sabatier. La réaction chimique se fait sous haute température et haute pression, elle utilise le dioxyde de carbone dans l’air de la cabine et du dihydrogène pour produire en sortie du méthane et de l’eau. Le méthane est rejeté dans l’espace, l’eau est réutilisée à bord. Pour trouver le bon débit de dihydrogène, y aller par tâtonnement ne suffit pas. A l’évidence il faut trouver les quantités nécessaires à la réaction chimique. Pour cela, I-An, si les joueurs n’y pensent pas par eux-même, doivent écrire la réaction chimique de Sabatier, et la rééquilibrer. Des jets d’intelligence peuvent permettre aux joueurs de trouver les formules chimiques des différents éléments et ainsi écrire la réaction chimique, non équilibrée, comme suit :

CO2             +             H2             ->             CH4 +                         H2O

Cette réaction n’est pas équilibrée. Les joueurs doivent équilibrer la réaction pour trouver le ratio entre le dihydrogène (H2) et l’arrivée de CO2. Si les joueurs ne savent pas équilibrer la réaction, des jets d’intelligence peuvent leur donner des pistes : « rien ne se perd, rien ne se créé, tout se transforme » est une des lois de la chimie. Chaque élément (C,H, O) doit donc être présent en autant d’exemplaires de part et d’autre de la flèche symbolisant la réaction. Or ici il y a à gauche 2 atomes d’hydrogène, et à droite 6 atomes d’hydrogène : 4 dans le méthane (CH4) et 2 dans l’eau (H2O). Il faut donc modifier les coefficients de la réaction (les chiffres présents devant chaque élément, présent à la base en 1 seule fois) pour arriver jusqu’au moment où il y a autant d’éléments de part et d’autre de la flèche.

Si les personnages sont trop longs à trouver, il est possible d’ajouter des complications : la teneur en CO2 devient tellement elevée dans l’habitacle, qu’il devient difficile de respirer, les personnages commencent à voir des étoiles dans leur champ de vision et à ne plus bien rester conscient : il est urgent d’agir ! Des jets de Santé peuvent être demandés pour voir si tous les personnages restent conscients. Enfin, I-An peut les aider en dernier ressort s’ils ne parviennent pas à équilibrer la réaction. Il peut leur suggérer de jouer sur les coefficients de la réaction et les assister dans le calcul.

La bonne réponse finale est :

CO2            +            4 H2            ->            CH4 +                       2 H2O

Il faut donc quatre fois plus d’atomes de dihydrogène que de CO2 pour faire fonctionner le réacteur. Avec cette information, les personnages peuvent régler les débits convenablement et ainsi remettre en marche le réacteur. L’air redevient respirable, les voyants passent au vert et la mission peut reprendre…

Note au MJ :

Il s’agit du véritable système utilisé à bord de l’ISS pour le recyclage de l’air ambiant. Le MJ peut le préciser en débrief aux joueurs. Le dérèglage est une cause de problème possible mais ce n’est pas le seul. La réaction se fait en présence d’un catalyseur, un composant qui favorise la réaction, cela peut être une autre source de problème. Ou bien maintenir les hautes températures et pression peut aussi être la cause d’un problème réel sur ce système. Enfin, préciser qu’on a simplifié le problème : la réaction chimique se fait en nombre de moles : 4 « moles » de dihydrogène, réagissent avec 1 « mole » de dioxyde de carbone. Une mole représentant un très grand nombre d’atomes (plus de 10²²). Le débit est un volume de gaz par unité de temps. Obtenir une mole de dihydrogène ne signifie pas 1m³ de dihydrogène.Le nombre de moles en fonction du débit sera fonction de la température et de la pression du gaz, mais cela relève de notions de thermodynamiques (d’après l’équation des gaz parfaits, vue dans le supérieur).