Gümnaasium
Kepleri seadused: orbiidil liikuvate kehade kiirus ja aeg
Planeetide, komeetide ja teiste taevakehade orbiitide mõistmiseks on vaja uurida, kuidas gravitatsiooni ja objekti kiiruse koosmõjul objekti orbiit kujuneb. Õpilaste hulgas valitseb sageli eksiarvamus, et planetaarsed orbiidid on ringikujulised. Siinne praktiline töö õpetab objekti kiiruse ajast sõltuvuse graafikuid koostama. See näitab, kuidas Päikese ümber elliptilisel orbiidil liikuva objekti kiirus muutub. Lisaks uurime ellipsite geomeetriat ja nende sõltuvust Päikesesüsteemi füüsikalistest parameetritest.
Kasvuhooneefekt ja selle tagajärjed: uurides kliimasoojenemist
See tegevuste kogumik sisaldab praktilisi eksperimente ja satelliidipiltide tõlgendamist, et paremini mõista kliimasoojenemise üldisi mõjusid. Tegevuses 1 valmistavad õpilased mudeli demonstreerimaks kasvuhooneefekti, näidates kuidas kõrgem süsihappegaasi (CO2) tase tähendab kõrgemat temperatuuri. Eksperimenti täiendab satelliidipiltide analüüs, kus on näha erinevate perioodide Maa CO2 tasemeid. Seejärel hangivad õpilased teadmisi mõningatest tagajärgedest, mis kaasnevad tugevnenud kasvuhooneefektiga – jää sulamine ning muutuvad albeedo väärtused.
Merejää kosmosest vaadatuna: uurides Arktika merejääd ning selle seost kliimaga
Selles tegevuste kogumikus uurivad õpilased Arktika merejääd. Esmalt kogevad nad vahetult, mis juhtub, „kui ookean jäätub“. Seejärel kasutavad nad satelliidipilte, et analüüsida merejää kontsentratsiooni ja ulatust ning nende parameetrite muutumist viimaste aastakümnete jooksul. Nad õpivad, millistes maailma paikades võib leida merejääd ning analüüsivad värskeid ning pikemaajalisi satelliidiandmeid Arktika merejää kontsentratsiooni kohta. See tegevus puudutab ühte olulisemat indikaatorit, mis teadlastel kliimamuutuste ning selle võimalike tagajärgede uurimiseks olemas on.
Tutvume arduinoga
Õpilased õpivad kasutama tehnoloogiaid, mis on kasutusel kosmoses läbi Arduino seadme. Nad ehitavad vooluringe, mille abil valgusdioode vilkuma panna ning temperatuuri, rõhku ja kõrgust mõõta. Õpilased tutvuvad programmeerimise algtõdedega C++ keeles Arduino IDE (integreeritud arenduskeskkond) tarkvara abil. Käesolevad tegevused on heaks lähtepunktiks, et tulevikus osaleda CanSat võistlusel.
Kas elu on võimalik maavälistes keskkondades?
Selles tegevuses arutlevad õpilased, kas Maa ekstreemsetes tingimustes eksisteeriv elu suudaks veel kuskil Päikesesüsteemis ellu jääda. Õpilased uurivad Päikesesüsteemi erinevate paikade omadusi. Seejärel püstitavad nad faktikaartide abil hüpoteese, millised ekstremofiilid võiksid ellu jääda erinevates maavälistes keskkondades.
Energia veest: kuidas toota hapnikku ja vesinikku Kuul
Kirjeldatud kolme tegevuse kaudu tutvuvad õpilased elektrokeemiaga. Esimese tegevuse käigus ehitavad nad Volta samba – lihtsa aku. See leiutis tähistas elektrokeemia algust. Seejärel uurivad õpilased elektrolüüsi. Elektrolüüsis kasutatakse elektrivoolu, et jagada vesi algkomponentideks: vesinikuks ja hapnikuks. Neid saab kasutada kosmoselaevade raketikütustena ja/või meeskonnale hapniku tootmiseks. Õpilased uurivad ja kasutavad kütuseelementi.
CanSati ehitamisega alustamine: põhimissiooni juhend
See moodul kirjeldab CanSati põhimissiooni peamiseid tunnuseid. Põhimissioonil peavad meeskonnad mõõtma temperatuuri ja rõhku ning edastama andmed oma maajaama. Õpilased saavad teada, kuidas erinevad andurid, mida nad saavad kasutada teineteisest erinevad ja millised väljakutsed neid põhimissiooni läbiviimisel ees ootavad. Moodul on välja töötatud kooskõlas erinevate juhenditega, et toetada kogu CanSati missiooni.
Kujundage oma langevari: juhend CanSati ohutuks maandumiseks
See juhend annab õpilastele lühikese ülevaate erinevatest olemasolevatest võimalustest CanSati langevarju ehitamiseks. Õpilased õpivad tundma langevarjude põhifüüsikat ja nende disaini ning kuidas oma CanSati kiirust kontrollida.
Maandumine Kuule: kuumaanduri disainimine
Selles tegevuste plokis õpilased disainivad ja ehitavad maandumise mooduli, et tagada meeskonna (egg-naudi vormis) turvaline saabumine Kuule. Nad uurivad, milliseid erinevaid tegureid (võrreldes Maaga) tuleks Kuule maandumisel arvesse võtta. Kuumaanduri projekteerimisel peavad õpilased võtma arvesse riskitegureid ja koostama eelarve.
Peale tormi: orkaan Matthew trajektoori kaardistamine ja mõjude hindamine
Orkaanide uurimiseks võetakse näitena Matthew orkaan ning kaardistatakse kaugseire rakenduste abil selle trajektoor ning hinnatakse purustuste mõju. Õpilased saavad teada, kuidas orkaan areneb ja millist mõju võib ekstreemne ilm ühiskonnale avaldada. Õpilased võrdlevad selleks satelliidipilte. Tegevuse võib lõpule viia kas iseseisva tööna IKT vahenditega või näiteks koos arutledes klassiruumis.
Energia päikesevalgusest
Õpilased tutvuvad kahe olulise päikeseelementide disainiga seotud mõistega: pöördruudu seaduse ning langemisnurgaga. Õpilased viivad läbi kaks lihtsat uurimust kasutades päikeseelementi (fotogalvaanilist rakku) ja valguseallikat. Esiteks mõõdavad nad kuidas päikeseelemendi toodetud võimsus sõltub valgusallika kaugusest ja püüavad eksperimentaalselt tõestada pöördruudu seadust valguse intensiivsuse näitel. Seejärel viivad õpilased läbi teise katse, kus nad uurivad päikeseelemendi väljundvõimsuse sõltuvust langemisnurgast. Lõpuks rakendavad nad neid mõisteid tegelike ESA kosmosemissioonide juures.
Laadi alla juhendmaterjal õpetajale
Vee ammutamine Kuu pinnasest
Selles õppematerjalis õpitakse aine olekuid ja üleminekuid nende vahel, näitena kasutatakse vett Kuul peal. Erinevusi vee olekute üleminekutes Kuul ja Maal analüüsitakse rõhu ja temperatuuri graafiku abil. Õpilased võrdlevad kahte erinevat meetodit vee saamiseks Kuu pinnasest. Õpilastele antakse eelnevalt ettevalmistatud Kuu pinnasega sarnased tükid, et võrrelda destilleerimise ja filtreerimise efektiivsust Maal ja Kuul.
Infrapuna veebikaamera häkkimine
Õppematerjali tegevused aitavad õpilastel tundma õppida elektromagnet-spektrit ja vaadelda odava muudetud veebikaamera abil infrapunakiirgust. See annab hea aluse arutlemiseks, kuidas kasutada infrapunakiirgust teabe saamiseks, mis ei ole kättesaadav nähtava valguse abil. Õpilased analüüsivad ka satelliidipilte, mis aitab neil mõista, miks on kasulik infrapuna spektrialas „näha“.
3…2…1 õhkutõus! Ehitame oma paberraket
Õppematerjali tegevused Õpilased projekteerivad ehitavad ja lennutavad oma paberraketti. Nad saavad teada, mida on vaja teha, et rakett oleks stabiilne ning õpivad arvestama raketi teekonda ja kiirust. Nad saavad teada ka, kui suur peab olema raketi kiirus Maalt lahkumiseks ning avastavad, miks Kuul on potentsiaali olla hüppelauaks edasiste kosmoseuuringute jaoks. Lõpuks arvutavad nad oma raketi kiirenduse lennutamise hetkel ning asetavad selle G-jõu konteksti, mida raketi väljalennutamisel kogevad astronaudid.
Raadio teel suhtlemine. Maajaama ja CanSati vaheline suhtlus.
Selles tegevuste plokis Selleks, et mõista, kuidas appeased seadmed nagu mobiiltelefonid, ruuterid ja satelliidid, töötavad, peame mõistma, mis on raadiolained ja kuidas nende abil teavet edastada. Raadioside on meie CanSati üks tähtsamaid elemente. Kõik meie teadusliku eksperimendi jaoks vajalikud andmed saadetakse CanSatilt meie maajaama raadiolainete kaudu, kui CanSat on üles lennutatud.
Planeedi pulsi mõõtmine (raskusastmelt 14-16-aastastele)
Õppematerjalis antakse ülevaade sellest, kuidas andurid andmeid koguvad ja kuidas satelliidi orbiidist sõltub üksikasjaliku info saadavus. Tutvustatakse kaugseire kontseptsioone ja otsitakse vastust küsimusele, milliseid satelliite ja andureid eri rakenduste uurimiseks kasutada. Uuritakse erinevate tegurite mõju satelliidipildi nähtavatele detailidele. Õpilased uurivad veebirakenduse „Climate from Space“ abil eri kliimamuutujaid El Niño ja La Niña nähtuste ajal.
