VÁLTOZTASSA MEG AZ UNIVERZUMRÓL ALKOTOTT NÉZETÉT!

Átírás

1

2 VÁLTOZTASSA MEG AZ UNIVERZUMRÓL ALKOTOTT NÉZETÉT! A Hubble 3D film egy varázslatos utazásra hív a világűrbe, amelynek során megismerhetjük a Hubble űrteleszkóp történetét és küldetését. Milyen idős az Univerzum? Hogyan születnek a csillagok? Léteznek-e a miénkhez hasonló naprendszerek? A Hubble segítségével, amely az űr olyan mélységeibe képes betekinteni, mint előtte egyetlen más eszköz sem, közelebb kerülhetünk a válaszokhoz. Ismerkedjünk meg közelebbről az emberi tudás, találékonyság és bátorság eme csodálatos példájával! Ez a segédanyag a Hubble 3D film megtekintéséhez kapcsolható gyakorlati feladatokat tartalmaz. Az IMAX filmek ideális oktatási eszközök, amelyek új ismereteket közölnek egy hathatós és népszerű médiumon keresztül; átgondolt és élénk tantermi vitára ösztönöznek; mélyebb tanulásra ösztönzik a tanulókat. A segédanyag a következő részekből áll: Háttéranyagok, források Oktatói oldal, amely tartalmazza a feladatok leírását, a szükséges előkészületeket és eszközöket, valamint a feladatok megoldását. A feladatok leírása megjelöli, hogy melyik korcsoportnak ajánlott, milyen témakörökhöz kapcsolódik, és mely kompetenciák fejleszthetők a feladatok megoldásához szükséges tevékenységek révén. Tanulói oldal, amely tartalmazza a feladatokat és a megoldásukhoz szükséges feladatlapokat. Szómagyarázatok Készítette: Bánkuti Zsuzsa fizika szakreferens Oktatáskutató és Fejlesztő Intézet A Hubble űrteleszkóp méretei HÁTTÉRANYAGOK, FORRÁSOK Alkatrész Tényleges méret 1:48 modell mérete inch méter inch cm A hátsó burkolat átmérője ,2 3 9/10 9,1 Az elülső burkolat átmérője ,9 2 1/2 6,4 Az elülső burkolat hossza ,8 6 3/8 16,2 A hátsó burkolat + felszerelés hossza ,1 4 1/8 10,4 A napelem hossza ,6 5 13/16 14,7 A napelem szélessége ,5 1 15/16 4,9 Az antennarúd hossza ,4 9 1/4 23,5 A főtükör átmérője ,4 2 1/3 6,3 Teljes hossz ,9 11 1/3 28,7 Teljes súly font kg

3 A Hubble űrteleszkóp rajza, külső nézet

4 Adatok A Hubble neve A NASA az első űrbe telepített optikai teleszkópot az amerikai csillagászról, Edwin P. Hubble-ről ( ) nevezte el. Dr. Hubble bizonyította az univerzum tágulását, ami az Ősrobbanás-elmélet (Big Bang) alapját képezi. Küldetés Felbocsátás: április 24., a Discovery űrsiklóval (STS-31) Pályára állítás: április 25. A küldetés időtartama: 20 év Szervizküldetés 1: december Szervizküldetés 2: február Szervizküldetés 3A: december Szervizküldetés 3B: február Szervizküldetés 4: május Méretek Hossz: 13,2 m Súly: kg Legnagyobb átmérő: 4,2 m Költség 1,5 milliárd $ Repülési adatok Pálya: 569 km magasságban, az Egyenlítővel 28,5 fokos szöget bezárva Keringési idő: 97 pec Sebesség: km/h Optikai felbontás A Hubble nem tudja megfigyelni: a Napot és a Merkúrt sem, mert az túl közel van a Naphoz. Érzékelt fény: ultraibolyától az infravörösig ( nanométer) Az első kép: május 20., az NGC 3532 csillaghalmazról Adattovábbítás A Hubble körülbelül 120 gigabyte tudományos adatot továbbít hetente. Ez könyvekben leírva kb. 1,1 m hosszú könyvsorozatot jelentene. A gyorsan növekvő kép- és adatmennyiséget magneto-optikai lemezeken tárolják. Energiaadatok Energiaforrás: A Nap Átalakítás: Két 7,6 m hosszúságú napelem Teljesítmény: watt Felbontás Ahhoz, hogy a Hubble a távoli és gyenge fényű objektumokról képet tudjon készíteni, rendkívül pontos és biztos beállíthatósággal kell rendelkeznie. A teleszkóp egy célt 7/1000 ívmásodpercnél kisebb eltéréssel képes rögzíteni. Ilyen vékonynak látszana egy hajszál 1,6 km távolságból. A Hubble tükrei A főtükör átmérője: 94.5 in (2,4 m) A főtükör súlya: 1,825 lb (828 kg) A segédtükör átmérője: 12 in (0,3 m) A segédtükör súlya: 27.4 lb (12,3 kg) Energiaellátás Elemek: 6 nikkel-hidrogén (NiH) Tárolókapacitás: egyenlő 20 autóakkumulátoréval

5 További források Az SM4 eseményekhez kapcsolódó további oktatási anyagok: Interaktív űrruha-bemutató: NASA-cikk: A NASA űrruhák segítettek a ritka genetikai rendellenességben szenvedő fivéreknek NASA e-klip videorészlet: A BioSuit elnevezésű űrruha megalkotása (7:02). ch?v=gos4lzr4dhe&feature=playlist&p=d7bec5371b22bdd9&index=1 NASA e-klip videorészlet: Védőanyagok űrhajók számára (6:27) NASA multimédia-galéria: A NASA-űrruha fejlődése A HUBBLE FELÉPÍTÉSE Javasolt korcsoport: évfolyam OKTATÓI OLDALAK Kapcsolódó témakörök A feladat több témakörhöz is kapcsolódik, de ezek mélyebb ismerete nem szükséges a feladat megoldásához (például optika, a távközlés alapjai) Fejleszthető kompetenciák Megfigyelőképesség, tájékozódás a térben, információkeresés és -felhasználás A feladat célja A tanulók ismerjék meg a Hubble felépítését! Szükséges eszközök Internet-hozzáférés, tanulói feladatlap Megjegyzés: A honlap nem feltétlenül szükséges a feladat megoldásához, de megkönnyíti és érdekesebbé teszi azt. Az űrteleszkóp képe mellett (jobbra) lévő ikon nyilaira kattintva az űrteleszkóp különböző nézetekből látható, és az alkatrészek neve is megjelenik. A névre kattintva rövid magyarázat is olvasható (angolul).

6 AZ ŰRRUHA ÉS AZ ŰRHAJÓN KÍVÜLI TEVÉKENYSÉG HÁTTÉR A Hubble űrtávcsövet, amely 19 éve kering a Föld körül, 350 mérföldnyire a Föld felszíne felett, öt alkalommal látogatták meg a NASA űrhajósai. Az utolsó szervizküldetésen (SM4) az űrhajósok öt űrsétát (más néven űrhajón kívüli tevékenységet vagy EVA-t) hajtottak végre a műszerek javítása és karbantartása céljából annak érdekében, hogy a Hubble 2014-ig folytathassa adatgyűjtő munkáját. A Goddard Űrrepülési Központ mérnökeinek folyamatos támogatása a Földről segítette az asztronautákat ezeken a veszélyes űrsétákon. A világűr extrém környezetének túlélése érdekében az EVA során az űrhajósok speciálisan megtervezett űrruhát viseltek. Ezekről a félelmetes űrsétákról hosszú felvételek láthatók a Hubble 3D-ben. KÜLDETÉSETEK Gyűjtsétek össze azokat a körülményeket, amelyek az űrhajósokat veszélyeztették az űrséták során! Ezután határozzátok meg az űrruhák azon tervezési elemeit, amelyeket a világűrben tartózkodó asztronauták védelmére alkottak meg! FELADATOTOK 1. LÉPÉS: Látogassatok el a webhelyre, és vizsgáljátok meg azokat a veszélyes körülményeket, amelyeknek az űrhajósok ki vannak téve az űrséták során! Jegyezzétek fel eredményeiteket az Űrruha-megoldások feladatlapon a Vizsgálat című oszlopba! Tanárotokkal beszéljétek meg, hogy mely tényezőket vizsgáljátok! 2. LÉPÉS: Interaktív űrruha-bemutatóért látogassatok el a clickable_suit.html weboldalra, ahol többet is megtudhattok az űrruha összetevőiről. Határozzátok meg azokat a tervezési elemeket, amelyeket a mérnökök alkalmaznak, hogy megvédjék az űrhajósokat a világűr veszélyes körülményeitől! Jegyezzétek fel ezeket a tervezési elemeket az Űrruha-megoldások munkalapon ( A FELADATLAP) az Űrruha-megoldások című oszlopba! 3. LÉPÉS: A feladatlap kitöltése után beszéljétek meg az alábbi kérdéseket, és írjátok le röviden megállapításaitokat! 1. Volt-e az általatok azonosított űrruha-megoldások közül olyan, amelyet több veszély kezelésére terveztek? A termikus mikrometeorit-öltözék véd a hideg és a kis testekkel való ütközés ellen is. A sisak látómezeje véd az erős sugárzás ellen és az ütközések ellen is. 2. Vannak-e az általatok azonosított kockázatok között olyanok, amelyek ellen az űrruhák -- úgy tűnik -- nem nyújtanak védelmet az űrhajósoknak? A nagyobb testekkel való ütközés ellen nem feltétlenül védenek. Szerelés közben az éles tárgyak elvághatják az űrruhát. (Mindkét kérdésre további válaszok is lehetségesek.)

7 A Hubble több ezer alkatrészből áll, amelyek összehangolt tevékenysége lehetővé teszi, hogy adatokat gyűjtsön az Univerzumról, ezeket továbbítsa a Földre, energiával lássa el magát, kapcsolatot tartson az irányítóközponttal, és végrehajtsa az onnan kapott utasításokat. A film alapján azonosítsd a képen számokkal jelölt alkatrészeket! Segítséget kaphatsz, ha ellátogatsz a weboldalra Szám Az alkatrész neve Feladata (Fő)tükör (Fő)tükör Antenna WFC 3 (nagy látómezejű kamera) Napelem Fedőlap A távoli égitestekről érkező fénysugarak összegyűjtése és fókuszálása Kapcsolattartás az irányítóközponttal, adatok továbbítása Képek készítése infravörös, ultraibolya és látható tartományban Az energiaellátás biztosítása (a napsugárzás energiájának átalakítása elektromos energiává) Szükség esetén a tükör (és a műszerek) védelme a Nap fényétől vagy a meteoritoktól

8 ŰRRUHA-MEGOLDÁSOK -- FELADATLAP MEGOLDÓKULCS ÚTMUTATÓ: Minden alkalommal, amikor egy űrhajós kimegy a világűrbe, fel kell készülnie a világűrben uralkodó viszonyokra. A következő két weboldalra mutató link -- és foreducators/spacesuits/home/clickable_suit.html -- segítségével vizsgáljátok meg, hogy az űrhajósok milyen veszélyekkel szembesülnek az űrséták során! Keressétek meg azokat az űrruha-megoldásokat, amelyeket tudósok és mérnökök terveztek e veszélyek leküzdésére! Tényezők Légkör Sugárzás Nyomás Szemét Hőmérséklet Fény Mikrogravitáció (súlytalanság) Vizsgálat Az űrben nincs oxigén. A láb küszöb felett az embernek olyan űrruhát kell viselnie, amely oxigénnel látja el a légzéshez. A hosszú időtartamú űrmissziók alatt az ultraibolya-sugárzás jelenti az egyik legnagyobb veszélyt a személyzet tagjai számára. Bár kis mennyiségű sugárzás a Földön is éri az embereket, ez az űrben sokkal erősebb. Egy EVA-t végrehajtó űrhajós mintegy 27-szer erősebb sugárzásnak van kitéve, mint az átlagember a Földön. Az űrben nincs légköri nyomás. Az egyik oka annak, hogy az űrséták veszélyesek, az űrszeméttel (ami olyan kicsi is lehet, mint az űrhajóról leváló apró festékfoltok) való összeütközés. Egy 1 milliméter hosszúságú tárgy már kárt okozhat az űrruhában, mert akár mérföld/óra sebességgel is közlekedhet. A Föld légköre megszűri a napfényt. Nélküle a ruha Nappal szembeni oldala akár 250 Fahrenheit fok (mintegy 121 C) hőmérsékletűre is felmelegedhet; a világűr sötétségének kitett másik oldal pedig akár Fahrenheit fokra (mintegy C) is lehűlhet. A Hubble űrtávcső 90 percenként megkerüli a Földet. Az űrben dolgozó asztronauták minden pályán megtapasztalják a nappalt és az éjszakát. A test megváltozik, hogy alkalmazkodjon a környezethez. Mivel az űrhajósok testük alsó részét nem nagyon veszik igénybe a mozgás során, a csontok és az izmok elkezdenek gyengülni. Az űrhajósoknak a csontés izomtömegük megőrzése érdekében mindennap tornázniuk kell. Űrruha-megoldások Elsődleges létfenntartó alrendszer Másodlagos oxigénfelszerelés Levegőáramlás-érzékelő A szennyeződést szabályozó patron eltávolítja a CO2-t az űrhajós által belélegzett levegőből. 11 rétegű termikus mikrometeorit-öltözék Sisak Űrhajón kívüli látómező-felszerelés Látómező Nyomásálló öltözet, amely fenntartja a nyomást a test körül, így a testnedvek folyékony állapotban maradnak. A termikus mikrometeorit-öltözék védelmet nyújt a mikrometeoritok bombázásai ellen. A folyadékhűtésű és szellőző ruházat olyan folyadékhűtő csöveket tartalmaz, amelyek fenntartják a testhőmérsékletet. A kesztyű védelmet nyújt a forró vagy hideg tárgyakkal szemben. Akkumulátor látja el árammal a lámpákat. Az űrhajón kívüli látómező-felszerelést be lehet úgy állítani, hogy árnyékot tartson az űrhajós szeme elé. Pántok, hevederek

9 Kapcsolódó témakörök A mechanika egyes elemei Fejleszthető kompetenciák Információk felhasználása, problémamegoldás, összefüggések felismerése, kreativitás, együttműködés, kritikus gondolkodás, önismeret A feladat célja A tanulók ismerjék meg egy tervezési folyamat állomásait! Szükséges eszközök 1 db számítógép internet-hozzáféréssel és kivetítővel Tanulói feladatlap Építőkockák (csapatonként 4 db) Általános háztartási/irodaszerek: ruhacsipeszek, szegecsek, fapálcikák, szívószálak, gemkapcsok, gumiszalagok, ragasztószalag, zsineg, kartondobozdarabok, üres papírtörlő- vagy WC-papír gurigák, kihegyezetlen ceruzák Megjegyzések A megoldás a tanulók kreativitásától függ. Fontos része a feladatnak az értékelés (a csapatok ön- és egymás általi értékelése), ezért ezt semmiképpen se hagyják ki! Rendezhetnek versenyt is a csapatok között, ehhez előre kell szempontokat adni, például: a robotkar erőssége, a kivitelezés minősége, anyagtakarékosság. Mutasson videoklipeket a tanulóknak az alábbi weboldalról: html, és vitassák meg az űrben használatos eszközök tervezése során felmerülő nehézségeket! ROBOTKAR ÉPÍTÉSE Javasolt korcsoport: évfolyam HÁTTÉR 2009 májusában az űrhajósok utoljára tettek látogatást a Hubble űrtávcsőnél. A 4-es szervizmisszió (SM4) egyike volt a világűrben valaha megkísérelt legmerészebb javítási erőfeszítéseknek. Az űrsikló űrhajósai a Goddard Űrrepülési Központban dolgozó mérnökök támogatásával több, kihívásokkal teli űrséta során számos fejlesztést hajtottak végre a Hubble-ön. Az SM4 alatt Megan McArthur űrhajós egy robotkart működtetett, amelynek segítségével megragadta a Hubble űrtávcsövet, és behúzta az űrsikló rakterének hátsó részénél lévő platformra. KÜLDETÉSETEK Egy robotkar megtervezése és megépítése mindennapi anyagokból. A robotkarnak egymásra kell tudnia raknia négy (4) kockát anélkül, hogy te vagy a csapatod kézzel hozzájuk érne. FELADATOTOK 1. LÉPÉS Alkossatok négyfős csapatokat! 2. LÉPÉS Nézzétek meg a tanárotok által rendelkezésre bocsátott anyagokat! Csapatotok bármelyik anyagot felhasználhatja ezek közül a robotkar megtervezéséhez és megépítéséhez. 3. LÉPÉS Gyűjtsétek össze elképzeléseiteket azzal kapcsolatban, hogyan fogjátok a robotkart megépíteni! 4. LÉPÉS Véglegesítsétek a feladatlapon csapatotok tervét! Határozzátok meg a szükséges anyagokat! Készítsetek részletes rajzot a tervetekről! Írjátok be a feladatlapba a méreteket és az egyes részekhez szükséges anyagokat! 5. LÉPÉS Építsétek meg és teszteljétek a csapat által megálmodott robotkart. 6. LÉPÉS Értékeljétek a feladatlapon az általatok megalkotott robotkart úgy, hogy összegyűjtitek a terv erősségeit és gyengeségeit, valamint az esetlegesen végrehajtandó fejlesztéseket!

10 ROBOTKAR ÉPÍTÉSE -- FELADATLAP A CSAPAT ÁLTAL KIDOLGOZOTT TERV VÉGLEGESÍTÉSE Minden alkalommal, amikor egy űrhajós kimegy a világűrbe, fel kell készülnie a világűrben uralkodó viszonyokra. ANYAGOK Gyűjtsétek össze azokat az anyagokat, amelyekre a robotkar elkészítéséhez szükségetek lesz! A javasolt anyagjegyzéket adjátok át jóváhagyásra a küldetésfelelősnek (tanárotoknak)! Az anyagjegyzék a tanulók választásától függ. RAJZ Rajzoljátok le a csapat által meghatározott végleges terv részletes vázlatát! Írjátok be a méreteket és az egyes részekhez szükséges anyagokat is! ÉRTÉKELÉS 1. Gyűjtsétek össze a robotkarról készült tervetek erősségeit és gyengeségeit Erősségek Gyengeségek 2. Soroljátok fel a csapat által készített terv esetleges korrekcióit! Ha újra kellene építeni, mit csinálnátok másként és miért? BESZÉLJÉTEK MEG! 1. Miben hasonlít az általatok épített robotkar a videorészletben és a képeken látható robotkarra? Milyen módon különbözik attól? ( servicing/sm4/main/sm4_essentials.html) 2. Hogyan alakítanátok át a modelleteket a különböző feladatokhoz (nehezebb kockák, kisebb kockák)?

11 A HUBBLE ŰRTÁVCSŐ MAKETTJÉNEK MEGÉPÍTÉSE Kapcsolódó témakör Arányosság Fejleszthető kompetenciák Megfigyelőképesség, információk felhasználása, kreativitás, együttműködés, kritikus gondolkodás, önismeret A feladat célja A tanulók ismerjék meg egy tervezési folyamat állomásait! Szükséges eszközök Számítógépek internet-hozzáféréssel A/4 jegyzetfüzet vagy jegyzetfüzetlapok (vagy a tanulók saját füzete) Általános háztartási/irodaszerek: alufólia, kartonpapír, kartondoboz, kivágólap, fapálcikák, általában otthon található henger alakú tárgyak (papírguriga vagy alumíniumdoboz), ragasztópisztolyok, szövegkiemelők, pipaszurkálók, gumiszalagok, olló, madzag, szalag Megjegyzések A megoldás a tanulók kreativitásától függ. Fontos része a feladatnak az értékelés (a csapatok ön- és egymás általi értékelése), ezért ezt semmiképpen se hagyják ki! Rendezhetnek versenyt is a csapatok között, ehhez előre kell szempontokat adni, például a modell élethűsége, a kivitelezés minősége, anyagtakarékosság. Ha nem biztosítható a csapatonkénti internet-hozzáférés, akkor egy számítógépről kivetítővel is megoldható a szükséges információk begyűjtése. Ha ez is akadályba ütközik, akkor közölnie kell a méreteket (a háttéranyagokban megtalálható). HÁTTÉR Az 1990 áprilisában útjára bocsátott Hubble űrtávcső (HST) a technológia és a tudomány történelmének egyik legnagyobb vívmánya. A HST még most is kering a Föld körül, és gyűjti az adatokat, amelyek a csillagászok és a nagyközönség számára világszerte felbecsülhetetlenek. A csillagászok a Hubble által küldött adatok felhasználásával több mint 7500 tudományos közleményt jelentettek meg. Javasolt korcsoport: évfolyam KÜLDETÉSETEK Tervezzétek és építsétek meg a Hubble űrtávcső makettjét a rendelkezésetekre bocsátott anyagokból! FELADATOTOK 1. LÉPÉS Alkossatok háromfős csapatokat! 2. LÉPÉS Állapítsátok meg a Hubble űrtávcső méreteit (hosszúság és átmérő)! Látogassatok el a vagy a webhelyre! Jegyezzétek fel a méreteket és a kapcsolódó adatokat a jegyzetfüzetetekbe! 3. LÉPÉS Vizsgáljátok meg a tanárotok által rendelkezésre bocsátott anyagokat! Válasszatok ki egy henger alakú tárgyat a modell alapjául, és arányszámok segítségével határozzátok meg a modell méretarányát! Ha szükséges, kérjetek a tanártól útmutatást! 4. LÉPÉS Rajzoljátok meg a csapatotok modelljének részletes tervét! Egészítsétek ki feliratokkal! Ügyeljetek a méretarány pontosságára! Vegyétek figyelembe a kiálló részeket és más lehetséges szempontokat a terveteknél! 5. LÉPÉS Állapítsátok meg, hogy a rendelkezésre álló anyagok közül melyekre lesz szükségetek a modell elkészítéséhez! Készítsetek anyaglistát, és adjátok át jóváhagyásra a tanárnak! 6. LÉPÉS Építsétek meg a Hubble űrtávcső modelljét! 7. LÉPÉS A csapatok mutassák be a modelljeiket az osztálynak! Beszéljétek meg a modell megépítéséhez alkalmazott folyamatot és tervet! 8. LÉPÉS Jelentéstétel a következő kérdések segítségével: 1. Voltak-e olyan elemek a tervben, amelyeket kihagytatok vagy megváltoztattatok, mert nem sikerült megvalósítani? 2. Van-e olyan részlet a modelletekben, amely a többi csapatnál is szerepel, de ők ügyesebben vagy egyszerűbben építették meg? 3. Ha egy másik modellt kellene építenetek, milyen részleteket vennétek át más tervekből? 4. Mely részleteket nem vennétek bele egy második modellbe? A jelentést írjátok le röviden a füzetetekbe!

12 KOMMUNIKÁCIÓS ÁLLOMÁS Fejleszthető kompetenciák Kommunikációs képesség, információk felhasználása, kreativitás, együttműködés, modellalkotás A feladat célja A tanulók ismerjék meg a megszokottól eltérő kommunikáció nehézségeit! Szükséges eszközök Páronként két azonos tartalmú zacskó, bennük olyan tárgyakkal, amelyekből össze lehet rakni valamit Megjegyzések Az összerakandó tárgy ne legyen nagyon bonyolult, de ne is legyen nagyon szokványos! A 7. lépést az egész csoporttal közösen is meg lehet csinálni, pályaorientációnak is hasznos. HÁTTÉR A jó kommunikáció nagyon fontos egy űrmisszió sikeréhez. A Hubble űrtávcső 4. szervizküldetésén dolgozó űrhajósoknak, mérnököknek és tudósoknak egyértelműen, pontosan és habozás nélkül kellett ismertetniük az ötleteiket ahhoz, hogy a küldetés ideje alatt a problémákat megoldják, és feladataikat elvégezzék. Képzeljétek el, hogy űrhajósok vagytok az űrben egy küldetésen, és a Goddard Űrrepülési Központ mérnökével kell kapcsolatban lennetek! Egyetlen kommunikációs hiba meghiúsíthatja a küldetést! Hogyan tudnátok egyértelműen és pontosan kommunikálni elképzeléseiteket? KÜLDETÉSETEK Játsszátok el -- szimuláljátok --, mit tapasztaltak a Goddard Űrrepülési Központ mérnökei, mialatt az űrhajósokkal a Hubble űrtávcső egyik szervizküldetése közben kommunikáltak! FELADATOTOK Döntsétek el, hogy ki lesz a mérnök és ki lesz az űrhajós! A pár mindkét tagja kap a tanárotoktól egy-egy zsákot, amelyben összeillő anyagok vannak. Kövessétek az alábbi lépéseket! 1. LÉPÉS A párok üljenek egymásnak háttal! A mérnök az íróasztalánál dolgozik, mialatt az űrhajós a mérnöknek háttal ül. 2. LÉPÉS Mérnök, az anyagok segítségével építsd meg a szerkezetet! Ne engedd, hogy az űrhajós meglássa, amit létrehoztál! 3. LÉPÉS Űrhajós, nyisd ki az anyagokat tartalmazó zsákodat, de ne vedd ki az anyagokat! 4. LÉPÉS Mérnök, kommunikálj az űrhajóssal! Magyarázd el neki, hogyan használja az anyagokat az általad létrehozott szerkezet újraalkotásához! 5. LÉPÉS Űrhajós! Hallgasd figyelmesen a mérnököt, miközben a szerkezet megépítésének módját magyarázza! Építés közben kérdéseket tehetsz fel. Közöld a mérnökkel, ha végrehajtottad a küldetést! 6. LÉPÉS Űrhajós! Fordulj meg, és mutasd meg a mérnöknek az elkészült szerkezetet! Vitassátok meg, hogy együtt sikeresen végrehajtottátoke a célkitűzést, és egyforma szerkezetet építettetek-e! 7. LÉPÉS: Jelentéstétel Vitassátok meg partneretekkel a következőket! Miért van szüksége a csapatnak minden egyes szerepre a feladatok elvégzéséhez? Fontosabb volt-e az egyik szerep, mint a másik? Magyarázzátok meg, hogy miért (vagy miért nem)! Miben hasonlít ez a feladat ahhoz, amit az űrhajósok tapasztalnak egy-egy űrséta alatt? Miben különbözik attól? Mely iskolai tantárgyak nyújtanák a legtöbb segítséget az űrhajósi, asztronómusi vagy mérnöki hivatáshoz? Miért?

13 KÉPEK A HUBBLE ŰRTÁVCSŐRŐL Kapcsolódó témakörök Kettes számrendszer Fejleszthető kompetenciák Kommunikációs képesség, információk felhasználása, kreativitás, együttműködés, modellalkotás A feladat célja A tanulók ismerjék meg a megszokottól eltérő kommunikáció nehézségeit! Szükséges eszközök Tanulói feladatlap, jegyzetlapok Megjegyzések A tanár nem nyújt a csapatoknak semmiféle útmutatást a kommunikációval kapcsolatban. Fontos, hogy végigolvassák a feladat szövegét, és csak azután lássanak neki a feladatnak! HÁTTÉR Elgondolkodtatok már azon, hogyan jutnak el hozzánk azok a lenyűgöző képek az űrből? A mérnökök a Maryland állambeli Greenbeltben található Goddard Űrrepülési Központ Űrtávcső Működésirányító Központjában (STOCC) kommunikálnak a Hubble űrtávcsővel, miközben az km/óra sebességgel halad az űrben. Megmondják, hogy hová mutasson és mikor, hogy a fényképekből adatokat küldjön a Földre. Ekkor a Hubble összegyűjti a fényt, és rádióhullámokon keresztül elküldi az adatokat egy műholdra. Ezek egy földi állomásra továbbítódnak, ahol a mérnökök összegyűjtik, és elküldik az összes információt a csillagászoknak a marylandi Baltimore-ban található Űrtávcső Tudományos Intézetbe. KÜLDETÉSETEK Adattovábbítás az űrből a Működésirányító Központba Javasolt korcsoport: évfolyam 2. LÉPÉS Hubble csapattag Gyűjtsd össze a kellékeidet: egy ceruzát, egy iratgyűjtőt és egy adatlapot! (Az adatlapot alább mellékeltük.) A négyzetek kitöltésével rajzolj egy képet vagy egy mintát! Rejtsd el az általad rajzolt mintát a társaid elől! 3. LÉPÉS Technikus csapattag Gyűjtsd össze a kellékeidet: egy ceruzát és egy adatlapot! Ülj távolabb a Hubble-től! 4. LÉPÉS Hubble csapattag Kezdd el a rádióhullámú adatok adását a technikus részére bináris kód formájában (vagyis 1 -esek és 0 -k segítségével)! 5. LÉPÉS Rádiójel csapattag Te vagy az adó. Adatokat kapsz a Hubble csapattagtól, és továbbítod az adatokat a technikus csapattag részére. A csapatnak kell eldöntenie, hogy hogyan továbbítsa az adatokat. Ne felejtsétek el, hogy csak 1 -esek és 0 -k segítségével közölhetitek az adatokat! Kézjel vagy más kommunikáció nem megengedett. 6. LÉPÉS: Jelentéstétel Vitassátok meg a csapattal a következőket: A tudósok és mérnökök nagyon hasznosnak tartják ezeket a Hubble-ről származó műholdképeket. Tudnátok más olyan feladatokat említeni, ahol a Hubble képeit fel lehetne használni? ADATLAP FELADATOTOK A tanár a csapatotoknak nem nyújt semmiféle útmutatást a kommunikációval kapcsolatban. Fontos, hogy végigolvassátok a feladat szövegét, és csak azután lássatok neki a feladatnak! 1. LÉPÉS Dolgozzatok háromfős csapatokban! Mindegyik csapattag válasszon egy szerepet, amelyet el fog játszani: Hubble űrtávcső (HST) Rádiójel Egy technikus a Működésirányító Központban

14 KÜLDETÉSJELVÉNY Javasolt korcsoport: évfolyam Fejleszthető kompetenciák Információk felhasználása, kreativitás, lényegkiemelés, művészi kifejezőkészség A feladat célja A tanulók gondolják végig, hogy számukra mi volt a legfontosabb vagy legérdekesebb az űrteleszkópról tanultakban! Szükséges eszközök Például színes filctollak vagy színes papírok, olló, ragasztó Megjegyzések Akár kiállítást is rendezhetnek a jelvényekből. Ha az anyagi vagy technikai lehetőségek engedik, valódi kitűző is készíthető a rajzokból. Ebben az esetben előre meg kell mondani a megfelelő méretet. Beszkennelve és etikettre nyomtatva matrica is készíthető, ekkor is fontosak a méretek (az oldalarányok). A honlapon a Downloads fülre kattintva előre magadott elemekből összeválogatva számítógépen is készíthető jelvény. Már sokat tanultatok a Hubble űrtávcsőről. A NASA asztronautái közel 40 éve terveznek olyan jelvényeket, amelyek szimbolizálják az általuk végrehajtott űrmissziókat és repüléseket. Most rajtad a sor! Tervezz egy küldetésjelvényt (lásd az alábbi példát) a csapatod számára, amely kifejezi, mit tanultatok a Hubble űrtávcsőről. TOVÁBBI FELADATLEHETŐSÉGEK A filmhez, illetve az űrteleszkóphoz kapcsolódva számos más, egyéni vagy csoportos feladat is adható a tanulóknak. Jellegét tekintve ez lehet kiselőadás, szóbeli vagy írásbeli ismertető, számítógépes bemutató, prezentáció, poszter, ezekből kiállítás. Közülük több megvalósítható projekt formájában is. Lehetséges témák: A távcsövek működése, fajtái, története (a Hubble lényegében egy Newton-féle tükrös távcső) Az elektromágneses színkép (a Hubble szempontjából a legfontosabb a látható fény, az ultraibolya és az infravörös tartomány, valamint az adattovábbításban használt rádióhullámok) Az Ősrobbanás-elmélet, az Univerzum kora Súlytalanság, különös tekintettel az emberi szervezetet érintő hatására A Hubble által lefényképezett csillagászati objektumok ezek fajtái, jellemzőik Mesterséges égitestek Az Univerzum megismerésének eszközei (a Hubble csak egy igaz, nem akármilyen ezek közül) Az űrszennyezés problémái Mire jó az űrkutatás? Más űrküldetések (például Mars-szonda)

15 A HUBBLE FELÉPÍTÉSE A Hubble több ezer alkatrészből áll, amelyek összehangolt tevékenysége lehetővé teszi, hogy adatokat gyűjtsön az Univerzumról, ezeket továbbítsa a Földre, energiával lássa el magát, kapcsolatot tartson az irányítóközponttal, és végrehajtsa az onnan kapott utasításokat. A film alapján azonosítsd a képen számokkal jelölt alkatrészeket! Segítséget kaphatsz, ha ellátogatsz a weboldalra Szám Az alkatrész neve Feladata

16 AZ ŰRRUHA ÉS AZ ŰRHAJÓN KÍVÜLI TEVÉKENYSÉG HÁTTÉR A Hubble űrtávcsövet, amely 19 éve kering a Föld körül, 350 mérföldnyire a Föld felszíne felett, öt alkalommal látogatták meg a NASA űrhajósai. Az utolsó szervizküldetésen (SM4) az űrhajósok öt űrsétát (más néven űrhajón kívüli tevékenységet vagy EVA-t) hajtottak végre a műszerek javítása és karbantartása céljából annak érdekében, hogy a Hubble 2014-ig folytathassa adatgyűjtő munkáját. A Goddard Űrrepülési Központ mérnökeinek folyamatos támogatása a Földről segítette az asztronautákat ezeken a veszélyes űrsétákon. A világűr extrém környezetének túlélése érdekében az EVA során az űrhajósok speciálisan megtervezett űrruhát viseltek. Ezekről a félelmetes űrsétákról hosszú felvételek láthatók a Hubble 3D-ben. KÜLDETÉSETEK Gyűjtsétek össze azokat a körülményeket, amelyek az űrhajósokat veszélyeztették az űrséták során! Ezután határozzátok meg az űrruhák azon tervezési elemeit, amelyeket a világűrben tartózkodó asztronauták védelmére alkottak meg! FELADATOTOK 1. LÉPÉS: Látogassatok el a webhelyre, és vizsgáljátok meg azokat a veszélyes körülményeket, amelyeknek az űrhajósok ki vannak téve az űrséták során! Jegyezzétek fel eredményeiteket az Űrruha-megoldások feladatlapon a Vizsgálat című oszlopba! Tanárotokkal beszéljétek meg, hogy mely tényezőket vizsgáljátok! 2. LÉPÉS: Interaktív űrruha-bemutatóért látogassatok el a clickable_suit.html weboldalra, ahol többet is megtudhattok az űrruha összetevőiről. Határozzátok meg azokat a tervezési elemeket, amelyeket a mérnökök alkalmaznak, hogy megvédjék az űrhajósokat a világűr veszélyes körülményeitől! Jegyezzétek fel ezeket a tervezési elemeket az Űrruha-megoldások munkalapon ( A FELADATLAP) az Űrruha-megoldások című oszlopba! 3. LÉPÉS: A feladatlap kitöltése után beszéljétek meg az alábbi kérdéseket, és írjátok le röviden megállapításaitokat! 1. Volt-e az általatok azonosított űrruha-megoldások közül olyan, amelyet több veszély kezelésére terveztek? 2. Vannak-e az általatok azonosított kockázatok között olyanok, amelyek ellen az űrruhák -- úgy tűnik -- nem nyújtanak védelmet az űrhajósoknak? (Mindkét kérdésre további válaszok is lehetségesek.) ŰRRUHA-MEGOLDÁSOK FELADATLAP ÚTMUTATÓ: Minden alkalommal, amikor egy űrhajós kimegy a világűrbe, fel kell készülnie a világűrben uralkodó viszonyokra. A következő két weboldalra mutató link -- és foreducators/spacesuits/home/clickable_suit.html -- segítségével vizsgáljátok meg, hogy az űrhajósok milyen veszélyekkel szembesülnek az űrséták során! Keressétek meg azokat az űrruha-megoldásokat, amelyeket tudósok és mérnökök terveztek e veszélyek leküzdésére! Csak a tanárotokkal megbeszélt sorokat kell kitöltenetek.

17 ŰRRUHA-MEGOLDÁSOK -- FELADATLAP ÚTMUTATÓ: Minden alkalommal, amikor egy űrhajós kimegy a világűrbe, fel kell készülnie a világűrben uralkodó viszonyokra. A következő két weboldalra mutató link -- és segítségével vizsgáljátok meg, hogy az űrhajósok milyen veszélyekkel szembesülnek az űrséták során! Keressétek meg azokat az űrruha-megoldásokat, amelyeket tudósok és mérnökök terveztek e veszélyek leküzdésére! Tényezők Vizsgálat Űrruha-megoldások Légkör Sugárzás Nyomás Szemét Hőmérséklet Fény Mikrogravitáció (súlytalanság)

18 HÁTTÉR 2009 májusában az űrhajósok utoljára tettek látogatást a Hubble űrtávcsőnél. A 4-es szervizmisszió (SM4) egyike volt a világűrben valaha megkísérelt legmerészebb javítási erőfeszítéseknek. Az űrsikló űrhajósai a Goddard Űrrepülési Központban dolgozó mérnökök támogatásával több, kihívásokkal teli űrséta során számos fejlesztést hajtottak végre a Hubble-ön. Az SM4 alatt Megan McArthur űrhajós egy robotkart működtetett, amelynek segítségével megragadta a Hubble űrtávcsövet, és behúzta az űrsikló rakterének hátsó részénél lévő platformra. KÜLDETÉSETEK Egy robotkar megtervezése és megépítése mindennapi anyagokból. A robotkarnak egymásra kell tudnia raknia négy (4) kockát anélkül, hogy te vagy a csapatod kézzel hozzájuk érne. FELADATOTOK 1. LÉPÉS Alkossatok négyfős csapatokat! ROBOTKAR ÉPÍTÉSE -- FELADATLAP ROBOTKAR ÉPÍTÉSE 2. LÉPÉS Nézzétek meg a tanárotok által rendelkezésre bocsátott anyagokat! Csapatotok bármelyik anyagot felhasználhatja ezek közül a robotkar megtervezéséhez és megépítéséhez. 3. LÉPÉS Gyűjtsétek össze elképzeléseiteket azzal kapcsolatban, hogyan fogjátok a robotkart megépíteni! 4. LÉPÉS Véglegesítsétek a feladatlapon csapatotok tervét! Határozzátok meg a szükséges anyagokat! Készítsetek részletes rajzot a tervetekről! Írjátok be a feladatlapba a méreteket és az egyes részekhez szükséges anyagokat! 5. LÉPÉS Építsétek meg és teszteljétek a csapat által megálmodott robotkart. 6. LÉPÉS Értékeljétek a feladatlapon az általatok megalkotott robotkart úgy, hogy összegyűjtitek a terv erősségeit és gyengeségeit, valamint az esetlegesen végrehajtandó fejlesztéseket! ANYAGOK Gyűjtsétek össze azokat az anyagokat, amelyekre a robotkar elkészítéséhez szükségetek lesz! A javasolt anyagjegyzéket adjátok át jóváhagyásra a küldetésfelelősnek (tanárotoknak)! RAJZ Rajzoljátok le a csapat által meghatározott végleges terv részletes vázlatát! Írjátok be a méreteket és az egyes részekhez szükséges anyagokat is!

19 ÉRTÉKELÉS 1. Gyűjtsétek össze a robotkarról készült tervetek erősségeit és gyengeségeit! Erősségek Gyengeségek 2. Soroljátok fel a csapat által készített terv esetleges korrekcióit! Ha újra kellene építeni, mit csinálnátok másként és miért? BESZÉLJÉTEK MEG! 1. Miben hasonlít az általatok épített robotkar a videorészletben és a képeken látható robotkarra? Milyen módon különbözik attól? ( 2. Hogyan alakítanátok át a modelleteket a különböző feladatokhoz (nehezebb kockák, kisebb kockák)?

20 A HUBBLE ŰRTÁVCSŐ MAKETTJÉNEK MEGÉPÍTÉSE HÁTTÉR Az 1990 áprilisában útjára bocsátott Hubble űrtávcső (HST) a technológia és a tudomány történelmének egyik legnagyobb vívmánya. A HST még most is kering a Föld körül, és gyűjti az adatokat, amelyek a csillagászok és a nagyközönség számára világszerte felbecsülhetetlenek. A csillagászok a Hubble által küldött adatok felhasználásával több mint 7500 tudományos közleményt jelentettek meg. KÜLDETÉSETEK Tervezzétek és építsétek meg a Hubble űrtávcső makettjét a rendelkezésetekre bocsátott anyagokból! FELADATOTOK 1. LÉPÉS Alkossatok háromfős csapatokat! 2. LÉPÉS Állapítsátok meg a Hubble űrtávcső méreteit (hosszúság és átmérő)! Látogassatok el a vagy a webhelyre! Jegyezzétek fel a méreteket és a kapcsolódó adatokat a jegyzetfüzetetekbe! 3. LÉPÉS Vizsgáljátok meg a tanárotok által rendelkezésre bocsátott anyagokat! Válasszatok ki egy henger alakú tárgyat a modell alapjául, és arányszámok segítségével határozzátok meg a modell méretarányát! Ha szükséges, kérjetek a tanártól útmutatást! 4. LÉPÉS Rajzoljátok meg a csapatotok modelljének részletes tervét! Egészítsétek ki feliratokkal! Ügyeljetek a méretarány pontosságára! Vegyétek figyelembe a kiálló részeket és más lehetséges szempontokat a terveteknél! 5. LÉPÉS Állapítsátok meg, hogy a rendelkezésre álló anyagok közül melyekre lesz szükségetek a modell elkészítéséhez! Készítsetek anyaglistát, és adjátok át jóváhagyásra a tanárnak! 6. LÉPÉS Építsétek meg a Hubble űrtávcső modelljét! 7. LÉPÉS A csapatok mutassák be modelljeiket az osztálynak! Beszéljétek meg a modell megépítéséhez alkalmazott folyamatot és tervet! 8. LÉPÉS Jelentéstétel a következő kérdések segítségével: 1. Voltak-e olyan elemek a tervben, amelyeket kihagytatok vagy megváltoztattatok, mert nem sikerült megvalósítani? 2. Van-e olyan részlet a modelletekben, amely a többi csapatnál is szerepel, de ők ügyesebben vagy egyszerűbben építették meg? 3. Ha egy másik modellt kellene építenetek, milyen részleteket vennétek át más tervekből? 4. Mely részleteket nem vennétek bele egy második modellbe? A jelentést írjátok le röviden a füzetetekbe!

21 KOMMUNIKÁCIÓS ÁLLOMÁS HÁTTÉR A jó kommunikáció nagyon fontos egy űrmisszió sikeréhez. A Hubble űrtávcső 4. szervizküldetésén dolgozó űrhajósoknak, mérnököknek és tudósoknak egyértelműen, pontosan és habozás nélkül kellett ismertetniük az ötleteiket ahhoz, hogy a küldetés ideje alatt a problémákat megoldják, és feladataikat elvégezzék. Képzeljétek el, hogy űrhajósok vagytok az űrben egy küldetésen, és a Goddard Űrrepülési Központ mérnökével kell kapcsolatban lennetek! Egyetlen kommunikációs hiba meghiúsíthatja a küldetést! Hogyan tudnátok egyértelműen és pontosan kommunikálni elképzeléseiteket? KÜLDETÉSETEK Játsszátok el -- szimuláljátok --, mit tapasztaltak a Goddard Űrrepülési Központ mérnökei, mialatt az űrhajósokkal a Hubble űrtávcső egyik szervizküldetése közben kommunikáltak! FELADATOTOK Döntsétek el, hogy ki lesz a mérnök és ki lesz az űrhajós! A pár mindkét tagja kap a tanárotoktól egy-egy zsákot, amelyben összeillő anyagok vannak. Kövessétek az alábbi lépéseket! 1. LÉPÉS A párok üljenek egymásnak háttal! A mérnök az íróasztalánál dolgozik, mialatt az űrhajós a mérnöknek háttal ül. 2. LÉPÉS Mérnök, az anyagok segítségével építsd meg a szerkezetet! Ne engedd, hogy az űrhajós meglássa, amit létrehoztál! 3. LÉPÉS Űrhajós, nyisd ki az anyagokat tartalmazó zsákodat, de ne vedd ki az anyagokat! 4. LÉPÉS Mérnök, kommunikálj az űrhajóssal! Magyarázd el neki, hogyan használja az anyagokat az általad létrehozott szerkezet újraalkotásához! 5. LÉPÉS Űrhajós! Hallgasd figyelmesen a mérnököt, miközben a szerkezet megépítésének módját magyarázza! Építés közben kérdéseket tehetsz fel. Közöld a mérnökkel, ha végrehajtottad a küldetést! 6. LÉPÉS Űrhajós! Fordulj meg, és mutasd meg a mérnöknek az elkészült szerkezetet! Vitassátok meg, hogy együtt sikeresen végrehajtottátok-e a célkitűzést, és egyforma szerkezetet építettetek-e! 7. LÉPÉS: Jelentéstétel Vitassátok meg partneretekkel a következőket! Miért van szüksége a csapatnak minden egyes szerepre a feladatok elvégzéséhez? Fontosabb volt-e az egyik szerep, mint a másik? Magyarázzátok meg, hogy miért (vagy miért nem)! Miben hasonlít ez a feladat ahhoz, amit az űrhajósok tapasztalnak egy-egy űrséta alatt? Miben különbözik attól? Mely iskolai tantárgyak nyújtanák a legtöbb segítséget az űrhajósi, asztronómusi vagy mérnöki hivatáshoz? Miért?

22 KÉPEK A HUBBLE ŰRTÁVCSŐRŐL HÁTTÉR Elgondolkodtatok már azon, hogyan jutnak el hozzánk azok a lenyűgöző képek az űrből? A mérnökök a Maryland állambeli Greenbeltben található Goddard Űrrepülési Központ Űrtávcső Működésirányító Központjában (STOCC) kommunikálnak a Hubble űrtávcsővel, miközben az km/óra sebességgel halad az űrben. Megmondják, hogy hová mutasson és mikor, hogy a fényképekből adatokat küldjön a Földre. Ekkor a Hubble összegyűjti a fényt, és rádióhullámokon keresztül elküldi az adatokat egy műholdra. Ezek egy földi állomásra továbbítódnak, ahol a mérnökök összegyűjtik, és elküldik az összes információt a csillagászoknak a marylandi Baltimore-ban található Űrtávcső Tudományos Intézetbe. 2. LÉPÉS Hubble csapattag Gyűjtsd össze a kellékeidet: egy ceruzát, egy iratgyűjtőt és egy adatlapot! (Az adatlapot alább mellékeltük.) A négyzetek kitöltésével rajzolj egy képet vagy egy mintát! Rejtsd el az általad rajzolt mintát a társaid elől! 3. LÉPÉS Technikus csapattag Gyűjtsd össze a kellékeidet: egy ceruzát és egy adatlapot! Ülj távolabb a Hubble-től! 4. LÉPÉS Hubble csapattag Kezdd el a rádióhullámú adatok adását a technikus részére bináris kód formájában (vagyis 1 -esek és 0 -k segítségével)! KÜLDETÉSETEK Adattovábbítás az űrből a Működésirányító Központba FELADATOTOK A tanár a csapatotoknak nem nyújt semmiféle útmutatást a kommunikációval kapcsolatban. Fontos, hogy végigolvassátok a feladat szövegét, és csak azután lássatok neki a feladatnak! 1. LÉPÉS Dolgozzatok háromfős csapatokban! Mindegyik csapattag válasszon egy szerepet, amelyet el fog játszani: Hubble űrtávcső (HST) Rádiójel Egy technikus a Működésirányító Központban ADATLAP 5. LÉPÉS Rádiójel csapattag Te vagy az adó. Adatokat kapsz a Hubble csapattagtól, és továbbítod az adatokat a technikus csapattag részére. A csapatnak kell eldöntenie, hogy hogyan továbbítsa az adatokat. Ne felejtsétek el, hogy csak 1 -esek és 0 -k segítségével közölhetitek az adatokat! Kézjel vagy más kommunikáció nem megengedett. 6. LÉPÉS: Jelentéstétel Vitassátok meg a csapattal a következőket: A tudósok és mérnökök nagyon hasznosnak tartják ezeket a Hubble-ről származó műholdképeket. Tudnátok más olyan feladatokat említeni, ahol a Hubble képeit fel lehetne használni?

23 KÜLDETÉSJELVÉNY Már sokat tanultatok a Hubble űrtávcsőről. A NASA asztronautái közel 40 éve terveznek olyan jelvényeket, amelyek szimbolizálják az általuk végrehajtott űrmissziókat és repüléseket. Most rajtad a sor! Tervezz egy küldetésjelvényt (lásd az alábbi példát) a csapatod számára, amely kifejezi, mit tanultatok a Hubble űrtávcsőről. SZÓMAGYARÁZATOK Hubble Space Telescope (HST) Hubble űrteleszkóp Servicing Mission (SM) szervizküldetés Wide Field Camera (WFC) széles látómezejű kamera aft shroud hátsó burkolat forward shield elülső burkolat vagy héjazat high gain antenna nagy hatásfokú antenna solar panel napelem primary mirror főtükör secondary mirror segédtükör Optical Telescope Assembly (OTA) az optikai teleszkópot tartalmazó rész OTA Bay a teleszkópot védő rekesz aperture door a tükröket védő kinyitható fedőlap 1 mile 1 mérföld, kb. 1,6 km