Δημιουργία διαστημικού οικότοπου στην τάξη Teach article

Author(s): Erin Tranfield
Translator(s): Μαργαρίτα Μεταξά

Τι χρειάζεται για να ζήσεις στη Σελήνη ή ακόμα και στον Άρη; H Erin Tranfield προτείνει μια διεπιστημονική δραστηριότητα για τους μαθητές σας, ώστε να σκεφτούν και να μάθουν πολλά σχετικά με τις θετικές επιστήμες.

**Η ιδέα του καλλιτέχνη για πιθανές αποικίες σε μελλοντικές αποστολές στον Άρη.**
**Κάντε κλικ για μεγέθυνση της εικόνας**
Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά της NASA

Ο πλανήτης Γη είναι σε θέση να καλύψει τις βασικές απαιτήσεις διαβίωσης για τρισεκατομμύρια οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Το οξυγόνο που χρειαζόμαστε βρίσκεται στον αέρα γύρω μας, η ατμόσφαιρα μας προστατεύει από την ακτινοβολία, το πόσιμο νερό μπορεί να βρεθεί σε ποτάμια και λίμνες και φαγητό μπορεί να βρεθεί εύκολα στα περισσότερα μέρη.

Στη Γη, υπάρχουν κύκλοι όπου τα απόβλητα ενός είδους χρησιμοποιούνται από ένα άλλο είδος, έτσι ώστε τα απόβλητα να μην συσσωρεύονται σε υψηλά επίπεδα: ένα παράδειγμα είναι ο σύνθετος κύκλος άνθρακα^w1 στον οποίο οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα παράγονται και χρησιμοποιούνται εναλλάξ από φυτά και ζώα.

**Η ροή των ανακυκλώσιμων πόρων στο ISS**
Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά της NASA

Ωστόσο, στο διάστημα, καμία από αυτές τις απαιτήσεις για την ανθρώπινη επιβίωση δεν πληρούται. Επομένως, για να ζούμε και να εργαζόμαστε στο διάστημα, πρέπει να παίρνουμε μαζί μας ό,τι χρειαζόμαστε και πρέπει να επινοούμε τρόπους για την ανακύκλωση ή την απόρριψη των απορριμμάτων που παράγουμε. Πρέπει να το κάνουμε αυτό περιορίζοντας ταυτόχρονα το βάρος του υλικού που μεταφέρεται στο διάστημα και να ενσωματώνουμε εφεδρικό εξοπλισμό ασφαλείας (πλεονασμός).

Το βάρος πρέπει να ελαχιστοποιηθεί καθώς η μεταφορά στο διάστημα είναι εξαιρετικά δαπανηρή. Αυτήν τη στιγμή η μεταφορά 1 κιλού στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) κοστίζει περίπου 17.000 USD (με βάση μια μέση εκτόξευση κόστους 450 εκατομμυρίων USD και με διαστημικά λεωφορεία να μεταφέρουν κατά μέσο όρο 26.000 κιλά φορτίου πλέον από τους αστροναύτες). Θα κοστίσει πολύ περισσότερο η μεταφορά 1 κιλού στην Σελήνη ή τον Άρη.

**Φωτογραφία της Γης από τον αστροναύτη André Kuipers της ESA έξω από το παράθυρο της κάψουλας Soyuz**
Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά της ESA

Με τόσο μεγάλο κόστος και με την εγγενή δυσκολία κάθε αποστολής στο διάστημα, κάθε κιλό πρέπει να δικαιολογείται. Επιπλέον, απαιτείται εφεδρικός εξοπλισμός για κάθε σύστημα υποστήριξης ζωής στο διάστημα. Επί του παρόντος, στον ISS, υπάρχουν τρία επίπεδα αυτού του πλεονασμού, στην περίπτωση που το πρωτεύον σύστημα αποτύχει και χρειάζεται ένα εφεδρικό σύστημα.

Το να κάνετε τους μαθητές σας να σκεφτούν το σχεδιασμό των οικοτόπων στη Σελήνη ή τον Άρη μπορεί να είναι ένας καλός τρόπος για να λάβετε υπόψη τις προκλήσεις της ζωής και της εργασίας στο διάστημα, καθώς και να καταδείξετε τον κρίσιμο ρόλο που διαδραματίζουν οι κύκλοι στην επιβίωση όλων των οργανισμών πάνω στη Γη. Η δραστηριότητα είναι κατάλληλη για μαθητές όλων των ηλικιών (δείτε τις προτάσεις για τις διαφορετικές ηλικιακές ομάδες, πιο κάτω).

Η εισαγωγή στη δραστηριότητα θα διαρκέσει περίπου 2 ώρες, με τουλάχιστον άλλες 2 ώρες για τον σχεδιασμό του οικοτόπου, ανάλογα με την πολυπλοκότητά του. Η κατασκευή του οικοτόπου μπορεί να διαρκέσει 5-15 ώρες, ανάλογα με τον αριθμό των μαθητών που συμμετέχουν και το πόσο περίπλοκο ενδιαίτημα χτίζουν. Εάν οι μαθητές είναι πραγματικά ενθουσιασμένοι με την ιδέα, ίσως θέλουν να επενδύσουν ακόμη περισσότερο χρόνο.

Όταν ολοκληρώσετε την δραστηριότητα στείλτε το διαστημικό οικότοπο στο editor@scienceinschool.org και θα δημοσιεύσουμε συλλογή από φωτογραφίες στην ιστοσελίδα του Science in School.

Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά της Luc Viatour;
πηγή εικόνας: Wikimedia
Commons

Σχεδιασμός διαστημικού οικοτόπου

Ξεκινήστε ζητώντας από τους μαθητές σας να σκεφτούν τι χρειάζονται οι άνθρωποι για να παραμείνουν ζωντανοί και να εργαστούν αποτελεσματικά στη Γη. Πώς θα μπορούσαμε να καλύψουμε αυτές τις ανάγκες στο διάστημα; Και πώς μπορούμε να κατασκευάσουμε διαστημικές εγκαταστάσεις με την υψηλότερη απόδοση, το μικρότερο βάρος και τη μεγαλύτερη αντοχή; Δείτε στο πλαίσιο πιο κάτω πολλές ιδέες, μαζί με συνδέσμους σε βιβλιογραφία, συμπεριλαμβανομένων πολλών από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος^w2. Μπορείτε να κατεβάσετε περισσότερες πληροφορίες ως PDF ή Word αρχεία^w3.

Τώρα οι μαθητές μπορούν να αρχίσουν να σχεδιάζουν και ακόμη και να δημιουργήσουν τον δικό τους διαστημικό οικότοπο. Αρχικά, θα πρέπει να αποφασίσουν αν θα χτίσουν τον οικότοπό τους στον Άρη ή στη Σελήνη, αφού οι σχεδιαστικές απαιτήσεις θα διαφέρουν^w4.

Θα έπρεπε να έχουν κατά νου ότι η Σελήνη έχει μεγαλύτερες αλλαγές θερμοκρασίας και δεν έχει ατμόσφαιρα για προστασία αλλά είναι πιο κοντά στη Γη. Ο Άρης έχει πιο μέτριες αλλαγές θερμοκρασίας και έχει ατμόσφαιρα, αλλά είναι πολύ πιο μακριά από τη Γη, επομένως ένας οικότοπος στον Άρη θα πρέπει να είναι πολύ πιο ανεξάρτητος.

Ένας φουσκωτός οικότοπος όπως αυτός που απεικονίζεται εδώ, διαμέτρου 16 μέτρων, θα μπορούσε να εξυπηρετήσει τις ανάγκες δώδεκα αστροναυτών που ζουν και εργάζονται στην επιφάνεια της Σελήνης. Απεικονίζονται αστροναύτες που ασκούνται, ένα κέντρο επιχειρήσεων βάσης, ένα σεληνιακό ρόβερ υπό πίεση, ένα μικρό καθαρό δωμάτιο, ένα πλήρως εξοπλισμένο εργαστήριο βιοεπιστημών, ένα σεληνιακό προσγείωση, σεληνολογική (σεληνιακή γεωλογία) εργασία, υδροπονικοί κήποι, μια αποθήκη, ιδιωτικοί χώροι πληρώματος, σκόνη- αφαίρεση συσκευών για εργασίες σεληνιακής επιφάνειας και κλείδωμα αέρα
Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά της NASA

Δραστηριότητα για μαθητές 7-10 ετών

Ξεκινήστε συζητώντας τι χρειάζονται οι άνθρωποι για να επιβιώσουν στην Γη και μετά να κάνετε αναγωγή στο τι χρειάζονται στο διάστημα. Τι είναι απαραίτητο για την επιβίωση στο διάστημα και τι μπορεί να παραληφθεί ώστε να εξοικονομήσουμε βάρος και χρήματα;

Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά της NASA/
JPL-Caltech

Συζητήστε πώς οι απαιτήσεις είναι σημαντικές κατά τη διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής. Διαλέξτε 2 από τις απαιτήσεις που ένας οικότοπος πρέπει να παρέχει (αναφέρονται στο πλαίσιο πιο κάτω) και να τα συμπεριλάβετε στο σχεδιασμό του πλανητικού οικοτόπου για τουλάχιστον δύο άτομα.
Φτιάξτε ένα οικότοπο μοντέλο από χαρτόνι και ισχυρή κολλητική ταινία. Ο οικότοπος μπορεί να έχει διαστάσεις δωματίου ή επιφάνεια ενός τραπεζιού. Οι ιστότοποι Worldflower Garden Dome^w5 και Geo-Dome^w6 είναι χρήσιμοι για το σχέδιό σας. Διακοσμήστε τον οικότοπο για να τον κάνετε βιώσιμο, για παράδειγμα προσθέτοντας χρώμα ή παράθυρα.
Συζητήστε με την ομάδα τι θα έπαιρνε μαζί του κάθε μαθητής εάν έπρεπε να επιλέξει μόνο ένα προσωπικό αντικείμενο (π.χ. μια οικογενειακή φωτογραφία, ηχογράφηση μουσικής ή βιβλίο).

Δραστηριότητα για μαθητές 10 – 14 ετών

Ότι και για την προηγούμενη ομάδα, αλλά να επιλέξουν 4-6 από τις προυποθέσεις για ένα διαστημικό οικότοπο (αναφέρονται στο πλαίσιο πιο κάτω) και να τις συμπεριλάβετε για τον σχεδιασμό τουλάχιστον 4 ανθρώπων.
Δώστε περισσότερη προσοχή στο βάρος του οικότοπου και το συνδεόμενο κόστος.

Ένα φυλάκιο στη Σελήνη θα μπορούσε να παράγει σεληνιακό οξυγόνο, να διεξάγει μακροπρόθεσμες επιφανειακές λειτουργίες και να αποκαλύψει ζητήματα προτού οι άνθρωποι ξεκινήσουν το ταξίδι για την εξερεύνηση του Άρη. Η εγγύτητα της Σελήνης, μόνο αρκετές ημέρες από τη Γη, επιτρέπει τη δοκιμή συστημάτων που θα επιτρέψουν πολύμηνα ταξίδια μετ’ επιστροφής στον Άρη
Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά των Pat Rawlings και Faisal Ali / SAIC

Η εντύπωση του καλλιτέχνη από μια σεληνιακή εγκατάσταση εξόρυξης που συλλέγει οξυγόνο από το πλούσιο σε πόρους ηφαιστειακό έδαφος της ανατολικής Mare Serenitatis (Sea of Serenity) στη Σελήνη.
Κάντε κλικ για μεγέθυνση της εικόνας
Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά της NASA / Pat Rawlings (SAIC)

Δραστηριότητα για μαθητές 14 – 19 ετών

Ότι και για την πρώτη ομάδα, αλλά αντί για μοντέλο από χαρτί, μικρές ομάδες μαθητών μπορούν να σχεδιάσουν τον οικότοπο με κατάλληλο λογισμικό^w7. Να συμπεριλάβουν τουλάχιστον 8 από τις προυποθέσεις για ένα διαστημικό οικότοπο (αναφέρονται στο πλαίσιο πιο κάτω) και να τις συμπεριλάβετε για τον σχεδιασμό 4 ανθρώπων
Συμπεριλάβετε την περιγραφή των διαφορετικών τεχνολογιών που απαιτούνται για τον οικότοπο, π.χ. συσκευή ηλεκτρόλυσης για την παραγωγή οξυγόνου από το νερό, ή ένας αντιδραστήρας Sabatier για τη διάσπαση του διοξειδίου του άνθρακα σε μεθάνιο και νερό^w8, τεχνολογία που δοκιμάζεται στον ISS^w9.
Στο σχέδιο, ενσωματώστε χαρακτηριστικά που υποστηρίζουν μια αίσθηση ευεξίας, όπως παράθυρα, χρώματα ή χώρους αναψυχής.
Συγκρίνετε τι έκαναν οι ομάδες και δείτε αν αρέσουν σε όλους τα σχέδια. Πιθανότατα θα υπάρχουν διαφορές ως προς το τι θεωρούν διαφορετικά άτομα ως ελκυστικό. Συζητήστε πώς να σχεδιάσετε έναν πολυπολιτισμικό οικότοπο.

Σκέψεις για τον σχεδιασμό ενός διαστημικού οικότοπου

Προυποθέσεις στην Γη

Τι περιμένουμε για την καθημερινότητά μας πάνω στην Γη;

Καταφύγιο από τις καιρικές συνθήκες – ένα σπίτι και ρούχα
Καθαρό πόσιμο νερό και ένα υγειινό περιβάλλον διαβίωσης
Αέρα ικανό για αναπνοή
θρεπτικές τροφές
Ιατρική περίθαλψη
Ικανός χρόνος για ύπνο και ξεκούραση
Καλή φυσική κατάσταση

Προυποθέσεις για ένα διαστημικό οικότοπο σε πλανήτη

Πολλές από τις απαιτήσεις μας σε ένα διαστημικό οικότοπο θα ήταν παρόμοιες με εκείνες στη Γη, αλλά μερικές θα ήταν προσαρμοσμένες για το νέο περιβάλλον.

Καταφύγιο από την ακτινοβολία, τους μικρομετεωρίτες, τη σκόνη, το περιβάλλον κενό και τα ακραία περιβάλλοντα θερμοκρασίας
Σημαντική μείωση της τυπικής χρήσης νερού, αυξημένη ανάκτηση και ανακύκλωση νερού^w10. Αυτό περιλαμβάνει εγκαταστάσεις υγιεινής που χρησιμοποιούν πολύ λίγο νερό – για να πλένουν οι αστροναύτες τα ρούχα και το σώμα τους, και μια τουαλέτα
Αναπνεύσιμος αέρας – ένας τρόπος είτε για ανακύκλωση του παλιού αέρα (παροχή οξυγόνου, απομάκρυνση διοξειδίου του άνθρακα και ρύπων) είτε παροχή νέου αέρα^w11
Θρεπτικά τρόφιμα – είτε μεταφέρονται και αποθηκεύονται είτε παράγονται στον οικότοπο
Ιατρικές εγκαταστάσεις για μικροπροβλήματα όπως κοψίματα, εξανθήματα, λοιμώξεις, πονόδοντο και ναυτία αλλά και για πιο σοβαρά προβλήματα όπως σπάσιμο οστών, πέτρες στα νεφρά και καρδιακές προσβολές
Χώροι ύπνου
Εγκαταστάσεις άσκησης που αφορούν τη συντήρηση του καρδιαγγειακού, των μυών και του σκελετού
Συστήματα ρύθμισης θερμοκρασίας για την αντιστάθμιση των ακραίων θερμοκρασιών. Οι επιφανειακές θερμοκρασίες στη Σελήνη μπορεί να είναι έως και -270 °C σε μόνιμα σκιασμένους κρατήρες στους πόλους και υψηλότερες από 121 °C όπου ο ήλιος ρίχνει τις ακτίνες του στον σεληνιακό ισημερινό^w12
Συστήματα επικοινωνίας (επαφή με τον κέντρο ελέγχου της αποστολής καθώς και με την οικογένεια και τους φίλους στη Γη)
Ανακύκλωση ή διάθεση υγρών αποβλήτων (ούρα) και στερεών αποβλήτων (γενικά σκουπίδια, περιττώματα)^{w10, w11, w13}. Αυτό πρέπει να γίνει σύμφωνα με τις οδηγίες της πλανητικής προστασίας^w14
Συστήματα παρακολούθησης για τα συστήματα υποστήριξης της ζωής (παρακολούθηση ποιότητας αέρα και νερού, μετρήσεις δόσης ακτινοβολίας)
Χώρος προετοιμασίας και φαγητού
Χώροι εργασίας για ερευνητικά πειράματα (γεωλογία, βιολογία, χημεία κ.λπ.). Αυτή είναι μια απαίτηση για να δικαιολογηθεί η μακροχρόνια εξερεύνηση του διαστήματος.

Πολλές από αυτές τις προυποθέσεις ήταν επίσης σημαντικές στο σχεδιασμό του ISS. Για περισσότερες λεπτομέρειες, βλέπε Hartevelt-Velani & Walker (2008).

Πιθανή επέκταση: ψυχολογία

Οποιοδήποτε πλήρωμα σε μια μεγάλης διάρκειας αποστολή, για παράδειγμα στον Άρη, θα απομονωθεί από τα αγαπημένα του πρόσωπα και θα περιοριστεί σε ένα μικρό χώρο με άλλα μέλη του πληρώματος. Εκπαίδευση για την διαχείριση σύγκρουσης είναι ζωτικής σημασίας, όπως και η ενίσχυση της κατανόησής μας για το πώς ανταποκρίνονται οι άνθρωποι κάτω από στρες, σε έναν περιορισμένο χώρο για μεγάλες χρονικές περιόδους^w15.

Η ψυχική κατάσταση κάθε ατόμου είναι εξαιρετικά σημαντική, καθώς θα επηρεάσει την ομαδική ψυχική κατάσταση και τελικά ακόμη και τη συνολική επιτυχία της αποστολής. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να εξασφαλιστεί καλή ψυχική υποστήριξη για το πλήρωμα.

Στη Γη, οι άνθρωποι χρειάζονται μια αίσθηση ψυχικής ευημερίας, συμπεριλαμβανομένων των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των ανθρώπων για να είναι ευτυχισμένοι και παραγωγικοί. Για να επιτευχθεί αυτό, εκτός από τα σημεία που αναφέρονται παραπάνω, ένας διαστημικός βιότοπος πρέπει να παρέχει:

Ιδιωτικότητα για κάθε μέλος του πληρώματος, ακόμα κι αν ο χώρος είναι μικρός
Κοινόχρηστο χώρο διάδρασης και αναψυχής
Χρώμα στον οικότοπο, επιλεγμένο από κάθε πλήρωμα πριν από την εκτόξευση
Ζωντανούς οργανισμούς, π.χ. φυτά ή ψάρια. Μπορεί να τίθενται ηθικά ζητήματα;
Παράθυρα. Το να μπορείς να κοιτάς έξω είναι ένας πολύ σημαντικός ψυχολογικός παράγοντας. Από τον Άρη, αυτό θα είναι πιο δύσκολο από ό,τι από τη Σελήνη, καθώς η Γη θα μοιάζει με άλλο ένα μικρό αστέρι στον ουρανό.

Για να μάθετε για τη ζωή στο ISS, για την οποία αυτές οι σκέψεις είναι σημαντικές, βλέπε επίσης Hartevelt-Velani et al. (2008).

Περιορισμοί σχεδιασμού

Όταν σχεδιάζεται ένας διαστημικός οικότοπος, είναι σημαντικό να είναι:

Ασφαλής – αυτό είναι το πιο σημαντικό ζήτημα
Στιβαρός – ισχυρός, αξιόπιστος, ανθεκτικός, που να απαιτεί ελάχιστη συντήρηση
Ελαφρύς – το μέσο ψυγείο ζυγίζει 100 κιλά και σαφώς δεν αποτελεί επιλογή σε διαστημικό οικότοπο
Nα υπάρχει δυνατότητα εκτόξευσης – τα διάφορα στοιχεία πρέπει να ταιριάζουν σε έναν διαθέσιμο πύραυλο όσον αφορά το βάρος, το σχήμα και τις απαιτήσεις ισχύος
Αποτελεσματικός – πρέπει να λειτουργεί για αυτό για το οποίο σχεδιάστηκε
Οικονομικά Προσιτό – η εξερεύνηση του διαστήματος είναι ακριβή, επομένως όλα τα βήματα για τη μείωση του κόστους χωρίς συμβιβασμούς στην απόδοση και την ασφάλεια πρέπει να λαμβάνονται υπόψη

Σχεδιάζοντας έναν αποτελεσματικό οικότοπο

Πώς μπορούμε να ανταποκριθούμε στις απαιτήσεις ενός διαστημικού οικοτόπου υπό τους περιορισμούς που επιβάλλονται; Αυτό γίνεται:

Χρησιμοποιώντας ένα αρθρωτό σύστημα κατασκευής, ξεκινώντας από τα βασικά χαρακτηριστικά και προσθέτοντας «δωμάτια» ανάλογα με τις ανάγκες για συγκεκριμένους σκοπούς (π.χ. για έρευνα ή χώρο για περισσότερο πλήρωμα)
Ανάπτυξη τεχνολογίας για την αξιοποίηση των πόρων στη Σελήνη ή τον Άρη, π.χ. κάνοντας σεληνιακά τούβλα ή σεληνιακό τσιμέντο ή χρησιμοποιώντας τις υπόγειες σπηλιές στον Άρη για ενδιαιτήματα
Ανακύκλωση (αέρας, νερό, απόβλητα, μέρη του διαστημόπλοιου προσγείωσης για κατασκευή, επιπλέον οξυγόνο και υδρογόνο Στα καύσιμα του πυραύλου για παραγωγή νερού)
Σε μικρογραφία όσο το δυνατόν περισσότερα πράγματα, τυποποίηση όλων των εργαλείων, συνδέσεις ρεύματος κ.λπ.
Κάνοντας χώρους πολλαπλών χρήσεων, π.χ. τραπεζαρία που διπλώνει ώστε ο χώρος να μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για άλλους σκοπούς.

Acknowledgement

Ο συγγραφέας θα ήθελε να ευχαριστήσει τον Scott Hovland από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος για τα πολύτιμα σχόλια και τις συμβουλές του.

References

Hartevelt-Velani S, Walker C (2008) The International Space Station: a foothold in space. Science in School 9: 62-65.
Hartevelt-Velani S, Walker C, Elmann-Larsen B (2008) The International Space Station: life in space. Science in School 10: 76-81.

Web References

w1 – Learn more about the carbon cycle on the Windows to the Universe website: www.windows2universe.org/earth/Water/co2_cycle.html
w2 – The European Space Agency (ESA) is Europe’s gateway to space. It is a member of EIROforum, the publisher of Science in School. For more information, see: www.esa.int
w3 – Background information to support teachers in this activity can be downloaded here as a PDF or Word^® document.
w4 –For detailed information about our Solar System, see: http://solarsystem.nasa.gov
w5 – The Worldflower Garden Domes website offers instructions for building a paper dome based on a buckyball. See: www.gardendome.com/GD1.htm
w6 – Further instructions for building a geodesic dome are available on the Geo-Dome website: www.geo-dome.co.uk/article.asp?uname=modelbuild
w7 – For a list of free computer-aided design (CAD) software, see : www.freebyte.com/cad/cad.htm
w8 – To learn more about the Sabatier reaction for use on Mars missions, see:
- Richardson JT (2000) Improved Sabatier reactors for in situ resource utilization on Mars. In Institute for Space Systems Operations – 1999-2000 Annual Report. Pp 84-86. Houston, Texas, USA: University of Houston. www.isso.uh.edu/publications/A9900/mini-richardson.htm
w9 – In 2010, a Sabatier system was delivered to the ISS for testing. See the NASA press release on www.nasaspaceflight.com or use the direct link: http://tinyurl.com/3su8p26
w10 – For an interactive online model of the water recycling circuit on board the ISS, see: http://esamultimedia.esa.int/docs/issedukit/en/html/t030505t1.html
w11 – To find out more about the flow of recyclable resources on board the ISS, especially air, see: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2000/ast13nov_1
w12 – For fact sheets on the planets and their satellites, see: http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/planetfact.html
w13 – For more information on ESA’s life support and recycling systems for space, including French educational materials on the MELISSA project, see: http://ecls.esa.int/ecls
w14 – For more information on how NASA, the US National Aeronautics and Space Administration, reduces the risk of biological cross-contamination, see: http://planetaryprotection.nasa.gov
w15 – For information about Mars500, a study done to understand key physiology and psychology effects of long duration isolation and crew dynamics, see: www.esa.int/esaMI/Mars500
w16 – The report Luna Gaia – a closed loop habitat for the moon can be downloaded from www.isunet.edu^w17 or using the direct link: http://tinyurl.com/69bjugb
w17 – To find out more about the International Space University, see: www.isunet.edu

Resources

Η NASA έχει αναπτύξει μια ενότητα PBL σχετικά με τους διαστημικούς οικοτόπους. Ξεκινώντας από μια εισαγωγική δραστηριότητα «σφραγισμένο δωμάτιο», προσφέρονται τέσσερις τομείς περιεχομένου, «ζωή σε σφραγισμένο δοχείο», «υγιεινές επιλογές», «αέρας και νερό» και «σκουπίδια ή θησαυρός», εξερεύνηση οικοσυστημάτων, ανθρώπινη διατροφή και φυσική κατάσταση , ανακύκλωση αέρα και νερού και απομάκρυνση απορριμμάτων. Δες: www.nasa.gov/audience/foreducators/son/habitat
Το χρηματοδοτούμενο από την ΕΕ έργο CoReflect ανέπτυξε μια διδακτική ενότητα για το σχεδιασμό ενός οικοτόπου στη Σελήνη για παιδιά ηλικίας 10 έως 12 ετών, διαθέσιμη στα αγγλικά και τα ολλανδικά. Δες: www.coreflect.org/nqcontent.cfm?a_id=15089
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με μια πιθανή επανδρωμένη αποστολή στον Άρη, δείτε: http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/mars/mars_crew.html
Τα εκπαιδευτικά κιτ ISS της ESA διατίθενται δωρεάν για μαθητές πρωτοβάθμιας ή κατώτερης δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης (ηλικίας 8-10 και 12-15 ετών) σε όλες τις γλώσσες των κρατών μελών της ESA. Προσφέρουν διδακτικές δραστηριότητες, σημειώσεις για δασκάλους και μαθητές και πολλά άλλα.
- Το εκπαιδευτικό κιτ ISS του δημοτικού σχολείου περιλαμβάνει δραστηριότητες όπως η κατασκευή ενός μοντέλου του ISS από ανακυκλωμένα οικιακά υλικά, ο σχεδιασμός της ποσότητας νερού και του βάρους άλλων υλικών που θα μεταφερθούν σε μια διαστημική αποστολή ή η δημιουργία μενού αστροναυτών. Δείτε: www.esa.int/SPECIALS/Education/SEMN3A5KXMF_0.html
- Το εκπαιδευτικό κιτ ISS για το γυμνάσιο της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης προσφέρει βίντεο, ανάγνωση ιστορικού και διαδραστικό διαδικτυακό υλικό σχετικά με την κατασκευή του ISS, τη ζωή και την εργασία στο πλοίο, καθώς και δραστηριότητες στην τάξη, όπως διερεύνηση και φιλτράρισμα του τοπικού γλυκού νερού, σχεδιασμός μπάνιου διαστημικού σταθμού. μελετώντας πώς το περιβάλλον επηρεάζει τα υλικά ή σχεδιάζοντας και κατασκευάζοντας ένα ντουλαπάκι όπως αυτό που χρησιμοποιείται για πειράματα στο ISS. Δείτε: www.esa.int/SPECIALS/Education/SEMTBS4KXMF_0.html
Εκπαιδευτικά DVD για το ISS για μαθητές ηλικίας 12-18 ετών, που εξηγούν βασικές έννοιες όπως οι επιπτώσεις της έλλειψης βαρύτητας στο ανθρώπινο σώμα με απλές επιδείξεις, δημιουργήθηκαν με τη βοήθεια Ευρωπαίων αστροναυτών κατά τη διάρκεια των αποστολών τους στο ISS. Μπορείτε να κατεβάσετε το δωρεάν υλικό στο διαδίκτυο ή να το παραγγείλετε σε DVD. Δείτε: www.esa.int/esaHS/SEMZTFYO4HD_education_0.html
Το εκπαισευτικό υλικό της ESA στον ISS περιλαμβάνει επίσης το τρισδιάστατο εργαλείο διδασκαλίας «Spaceflight challenge I» για μαθητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε ως παιχνίδι περιπέτειας ρόλων είτε ως ένα σύνολο διαδραστικών ασκήσεων. Περιλαμβάνει επιστημονικά θέματα από όλα τα ευρωπαϊκά προγράμματα σπουδών, με επιστημονικές εξηγήσεις και βασικές πληροφορίες. Για να πραγματοποιήσετε λήψη του λογισμικού ή να παραγγείλετε το δωρεάν αντίγραφό σας, ανατρέξτε στη διεύθυνση: www.esa.int/esaHS/SEM3TFYO4HD_education_0.html
Τα «δικτυακά μαθήματα» της ESA για μαθητές πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης και τους δασκάλους τους περιλαμβάνουν κείμενο, σύντομα βίντεο και γραφικά. Τα θέματα που καλύπτονται περιλαμβάνουν «ζωή στο διάστημα», «ακτινοβολία», «βαρύτητα και έλλειψη βαρύτητας» και «ζωή στο διάστημα». Δείτε: www.esa.int/SPECIALS/Lessons_online
Προσομοίωση πτήσης πάνω από την επιφάνεια του Άρη με το Google Mars: www.google.com/mars
Ακολουθεί μια επιλογή άρθρων που σχετίζονται με το διάστημα που είχαν δημοσιευτεί στο παρελθόν στο Science in School:
- Warmbein B (2007) Down to Earth: interview with Thomas Reiter. Science in School 5: 19-23.
- Wegener A-L (2008) Laboratory in space: interview with Bernardo Patti. Science in School 8: 8-12.
- Williams A (2008) The Automated Transfer Vehicle – supporting Europe in space. Science in School 8: 14-20.

Author(s)

Η Erin Tranfield ολοκλήρωσε το διδακτορικό της τον Μάιο του 2007 στο Τμήμα Παθολογίας και Εργαστηριακής Ιατρικής στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας, στο Βανκούβερ του Καναδά. Στη συνέχεια πέρασε δύο χρόνια στο Ερευνητικό Κέντρο Ames της NASA στο Moffett Field, Καλιφόρνια, ΗΠΑ, ερευνώντας τις επιπτώσεις της σεληνιακής σκόνης στην ανθρώπινη φυσιολογία και παθολογία. Η Erin αυτή τη στιγμή βρίσκεται στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας, εργάζεται για την τρισδιάστατη ανακατασκευή της μιτωτικής ατράκτου χρησιμοποιώντας ηλεκτρονιακή τομογραφία υψηλής ανάλυσης.

Η Erin ήταν συγγραφέας του Luna Gaia – ένας οικότοπος κλειστού βρόχου για το φεγγάρι^w16, μια ερευνητική έκθεση φοιτητών του Διεθνούς Διαστημικού Πανεπιστημίου (ISU)^w17 το 2006. Τώρα είναι επικουρική σχολή στο ISU και θα είναι η πρόεδρος στο τμήμα της επιστήμης της διαστημικής ζωής στο δίμηνο πρόγραμμα διαστημικών σπουδών ISU το καλοκαίρι του 2011 στο Γκρατς της Αυστρίας.

Review

Δύο προκλήσεις που αντιμετωπίζουν μερικές φορές οι καθηγητές Φυσικών Επιστημών είναι να συσχετίσουν την επιστήμη με τις ζωές των μαθητών και να προσεγγίζουν την επιστήμη με ολιστικό τρόπο. Αυτή η δραστηριότητα παρέχει μια εφικτή λύση και στις δύο αυτές προκλήσεις.

Για να χτίσουν τον διαστημικό οικότοπο, οι μαθητές θα πρέπει να αναλογιστούν τις καθημερινές ανάγκες και απαιτήσεις τους, να αξιολογήσουν τη σημασία τους και στη συνέχεια να βρουν πιθανές λύσεις (συνάφεια) αξιοποιώντας τις γνώσεις τους σε διαφορετικούς τομείς της επιστήμης (ολοκληρωμένη προσέγγιση). Δεδομένης της καινοτομίας της δραστηριότητας, πιστεύω ότι θα προκαλούσε μεγάλο ενδιαφέρον και ενθουσιασμό στους μαθητές. Αυτό είναι φυσικά ένα πλεονέκτημα, αλλά σημαίνει ότι θα πρέπει να γίνει προσεκτική διαχείριση για να ολοκληρωθεί σε εύλογο χρόνο.

Η δραστηριότητα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί είτε σε διαθεματικά μαθήματα επιστήμης είτε για συνδυασμό διαφορετικών θεμάτων επιστήμης. Εάν δεν μελετούσαν όλοι οι μαθητές όλες τις επιστήμες, οι μαθητές με διαφορετικό επιστημονικό υπόβαθρο θα μπορούσαν να ομαδοποιηθούν σε ομάδες. Αν και το κύριο θέμα της δραστηριότητας είναι οι βασικές ανάγκες για διαβίωση, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να συζητηθούν οι πολιτισμικές και συμπεριφορικές πτυχές της συμβίωσης σε έναν περιορισμένο χώρο.

Η δραστηριότητα θα μπορούσε να επεκταθεί σε ένα μακροπρόθεσμο έργο πέρα από την τάξη. Ίσως θα μπορούσε να είναι ένας διαγωνισμός μεταξύ ομάδων που πρέπει να τηρούν κριτήρια όπως το μέγιστο βάρος και το μέγεθος του οικοτόπου, καθώς και ο αριθμός των ατόμων και η διάρκεια της αποστολής. Άλλοι μαθητές θα μπορούσαν να κρίνουν τον οικότοπο που πληροί καλύτερα τα κριτήρια.

Paul Xuereb, Malta