Φτιάξτε ένα χάρτινο ελικόπτερο για τον Άρη

Υλικά

• Κραγιόνια, μαρκαδόροι ή μολύβια
• Ψαλίδια
• Κόλλα ρευστή ή στικ
• Χαρτί κατασκευής με έντονα χρώματα (1 φύλλο ανά μαθητή)
• Φύλλο σειροθέτησης πυραύλων (1 ανά μαθητή) - λήψη PDF
• Σχέδια πυραύλων - λήψη PDF

Διαχείριση

• Διαβάστε τις πληροφορίες για τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και τους πυραύλους στην ενότητα "Ιστορικό" παρακάτω. Να γνωρίζετε κάποια πράγματα για τους πυραύλους για να μπορείτε να αντιμετωπίσετε ερωτήσεις των μαθητών.
• Συγκεντρώστε φωτογραφίες διαφορετικών τύπων πυραύλων.
• Εκτυπώστε φύλλα σειροθέτησης πυραύλων (ένα ανά μαθητή) και τα σχέδια πυραύλων.
• Κόψτε και χρωματίστε ένα φύλλο σειροθέτησης πυραύλων για να το χρησιμοποιήσετε ως παράδειγμα: Συμβουλή: Πλαστικοποιήστε τα κομμμάτια ώστε να μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε ξανά σε μελλοντικά μαθήματα.
• Βρείτε αντικείμενα στην αίθουσα για να τα βάλετε σε σειρά κατά ύψος.

Ιστορικό

Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (ISS) αντιπροσωπεύει την πιο περίπλοκη διεθνή επιστημονική προσπάθεια στην ιστορία. Είναι επίσης το πιο φιλόδοξο κατασκευαστικό έργο που έχει γίνει ποτέ στο διάστημα. Δεκαέξι διεθνείς εταίροι, συμπεριλαμβανομένης και της Ευρωπαϊκής Ένωσης, συνεργάζονται, μοιράζονται πόρους και τεχνογνωσία, για την κατασκευή αυτής της ερευνητικής τροχιακής εγκατάστασης. Στους εταίρους περιλαμβάνονται ο Καναδάς, η Ρωσία, η Ιαπωνία, η Βραζιλία και τα έντεκα έθνη του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος μεταξύ των οποίων είναι και η Ελλάδα..

Η κατασκευή του ISS ήταν ένα πολύπλοκο και απαιτητικό έργο. Ο σταθμός έχει πλάτος 108,5 μέτρα και μήκος 73 μέτρα. Έχει περίπου το μέγεθος δύο γηπέδων ποδοσφαίρου τοποθετημένα δίπλα-δίπλα. Ο ολοκληρωμένος σταθμός ζυγίζει περίπου 500 τόνους. Δεν υπάρχουν οχήματα εκτόξευσης ή πύραυλοι ικανοί να μεταφέρουν ένα αντικείμενο αυτού του μεγέθους στο διάστημα μονομιάς.

Για το λόγο αυτό ο διαστημικός σταθμός αποτελείται από μεμονωμένα εξαρτήματα και τμήματα. Τα εξαρτήματα διατίθενται σε όλα τα σχήματα και μεγέθη. Διαφορετικά έθνη κατασκευάζουν διαφορετικά στοιχεία του ISS. Κάθε κομμάτι έχει έναν ειδικό σκοπό. Τα εξαρτήματα είναι εργαστήρια, χώροι διαβίωσης και χώροι εξοπλισμού και αποθήκευσης. Σημαντικά μέρη του διαστημικού σταθμού είναι οι μεγάλες, γυαλιστερές ηλιακές συστοιχίες. Αυτές οι ηλιακές συστοιχίες παρέχουν ενέργεια στον διαστημικό σταθμό. Οι χώροι διαβίωσης και εργασίας στον διαστημικό σταθμό έχουν περίπου το μέγεθος δύο σπιτιών. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια θα μπορούσε να τροφοδοτήσει κατά μέσο όρο περίπου 10  σπίτια. Το νερό ανακυκλώνεται. Μέσα σ' αυτόν οι αστροναύτες επιπλέουν σε περιβάλλον μικροβαρύτητας, και η θερμοκρασία στο εσωτερικό του, τους επιτρέπει να κυκλοφορούν με κοντομάνικα. Λόγω του μεγέθους του, ο ISS έπρεπε να μεταφερθεί στο διάστημα σε κομμάτια. Αυτά τα τμήματα μεταφέρθηκαν εκεί με πυραύλους. Ταξιδεύοντας με 28.163 χιλιόμετρα την ώρα και κάνοντας κύκλους γύρω από τη Γη κάθε 90 λεπτά, οι άνθρωποι έπρεπε να συγκεντρώσουν αυτά τα εξαρτήματα σε μια μέση απόσταση περίπου 407 χιλιομέτρων πάνω από τη Γη για να κατασκευάσουν τον σταθμό.

Η κατασκευή του Διαστημικού Σταθμού ξεκίνησε το 1998. Το 2000, το πρώτο διεθνές πλήρωμα τριών ατόμων πήγε να ζήσει και να εργαστεί στον σταθμό. Η κατοίκηση του διαστημικού σταθμού σηματοδότησε την επανέναρξη της μακροχρόνιας ανθρώπινης παρουσίας στο διάστημα. Από τότε, τον έχουν επισκεφθεί περισσότερα από 200 άτομα από 15 χώρες.

Ο ISS είναι ένα επιστημονικό εργαστήριο στο διάστημα. Επιτρέπει την έρευνα σε περιβάλλον μικροβαρύτητας. Η έρευνα στη βιολογία, τη χημεία, τη φυσική, την οικολογία και την ιατρική θα ωφελήσει πολύ τους ανθρώπους στη Γη. Τα μέλη του πληρώματος αφιερώνουν περίπου 35 ώρες κάθε εβδομάδα διεξάγοντας έρευνα σε πολλούς κλάδους για την προώθηση της επιστημονικής γνώσης στη Γη, το διάστημα, τις φυσικές και βιολογικές επιστήμες προς όφελος των ανθρώπων που ζουν στον πλανήτη μας. Ο ISS θα φιλοξενήσει τελικά έως και επτά άτομα. Τα πληρώματα, τα οποία ζουν και εργάζονται στο σταθμό για τέσσερις έως έξι μήνες, πηγαινοέρχονται στη Γη με πυραύλους. Οι πύραυλοι χρειάζονται για τη μεταφορά φορτίου και ανθρώπων. Για περισσότερες πληροφορίες και δραστηριότητες σχετικά με τον διαστημικό σταθμό, ελέγξτε το εκπαιδευτικό υλικό στη διεύθυνση https://www.nasa.gov/mission_pages/station/main/index.html .

Σύστημα εκτόξευσης στο διάστημα

Το Διαστημικό Σύστημα Εκτόξευσης της NASA, είναι ένας πύραυλος που θα επιτρέψει την ανθρώπινη εξερεύνηση πέρα από την τροχιά της Γης. Όταν ολοκληρωθεί, θα είναι ο μόνος πύραυλος που θα μπορεί να στείλει μια κάψουλα με πλήρωμα και ένα ολόκληρο φορτίο με προμήθειες στη Σελήνη με μία μόνο εκτόξευση. Αυτός ο πύραυλος θα μπορεί επίσης να δημιουργήσει νέες δυνατότητες για ρομποτικές επιστημονικές αποστολές σε μέρη όπως η Σελήνη, ο Άρης, ο Κρόνος και ο Δίας.

Διαστημικό λεωφορείο

Αμερικανικά και ρωσικά οχήματα εκτόξευσης, ή πύραυλοι, παρέδωσαν μεμονωμένα εξαρτήματα ISS στο διάστημα. Αυτά τα οχήματα μετέφεραν επίσης πληρώματα, προμήθειες, υλικό και εξαρτήματα σταθμού από τη Γη στον σταθμό. Η NASA χρησιμοποίησε ένα επαναχρησιμοποιήσιμο σύστημα διαστημικών μεταφορών (STS), το διαστημικό λεωφορείο, για τη μεταφορά εξαρτημάτων του σταθμού, υλικού, προμηθειών και προσωπικού προς και από τον ISS.

Το διαστημικό λεωφορείο αποτελείται από πολλά μέρη. Ένα από τα μέρη είναι το τροχιακό. Το πλήρωμα ζούσε και εργάστηκε στο τροχιακό. Μπορεί να υπήρχαν έως και επτά άτομα σε ένα πλήρωμα. Το τροχιακό ήταν το μόνο μέρος του διαστημικού λεωφορείου που περιφερόταν γύρω από τη Γη και χρειαζόταν ειδικούς πυραύλους για να φτάσει στη γήινη τροχιά που ήταν συνδεδεμένοι στην εξωτερική δεξαμενή. Η εξωτερική δεξαμενή προσαρτήθηκε στο τροχιακό και παρείχε καύσιμο στους τρεις κύριους κινητήρες πυραύλων στο πίσω άκρο του τροχιακού.

Ο χώρος ωφέλιμου φορτίου του τροχιακού αποθήκευε νέα εξαρτήματα με προορισμό τον διαστημικό σταθμό. Μια θύρα πρόσδεσης στον χώρο ωφέλιμου φορτίου επέτρεπε στο τροχιακό να συνδέεται με τον διαστημικό σταθμό. Μετά την πρόσδεση, ένας ρομποτικός βραχίονας σήκωνε ένα νέο κομμάτι ή μονάδα έξω από το χώρο ωφέλιμου φορτίου και το προσαρτούσε στον σταθμό. Στη συνέχεια, οι αστροναύτες πραγματοποιούσαν διαστημικούς περιπάτους ή δραστηριότητες εκτός οχημάτων (EVAs), για να βοηθήσουν στην προσάρτηση νέων εξαρτημάτων στον ISS.

Ρωσικοί πύραυλοι

Δύο διαφορετικοί ρωσικοί πύραυλοι μεταφέρουν επίσης ανθρώπους, προμήθειες και εξαρτήματα στον ISS. Ο πύραυλος Proton στέλνει κομμάτια του διαστημικού σταθμού στο διάστημα. Ένας πύραυλος Proton εκτόξευσε το πρώτο εξάρτημα ISS, τη ρωσικής κατασκευής μονάδα ελέγχου Zarya.

Ένας μικρότερος ρωσικός πύραυλος, ο Soyuz, μεταφέρει πληρώματα και φορτίο από και προς τον σταθμό. Το πλήρωμα, συνήθως τρία άτομα, ταξιδεύει με μια μικρή κάψουλα που εκτοξεύεται με πύραυλο Soyuz. Όταν φτάνει στο σταθμό, η κάψουλα προσκολλάται σε ένα "ντοκ" που βρίσκεται ένα εξάρτημα ρωσικής κατασκευής. Επιπλέον, ένας πύραυλος Soyuz εκτοξεύει και τα διαστημόπλοια Progress τα οποία μεταφέρουν μόνο προμήθειες ή φορτίο από και προς το σταθμό. Το Progress προσκολλάται επίσης σε ένα "ντοκ",κατασκευάστηκε από τη Ρωσία. Στο μέλλον, μια ποικιλία νέων οχημάτων θα επισκέπτονται τον σταθμό για να μεταφέρουν πληρώματα και προμήθειες.

Ολοκλήρωση ISS

Η κατασκευή του ISS πήρε πολλά χρόνια. Η κατασκευή του απαιτούσε περισσότερες από 40 εκτοξεύσεις του διαστημικού λεωφορείου, πυραύλων Proton και Soyuz. Η συναρμολόγηση περισσότερων από 100 εξαρτημάτων του διαστημικού σταθμού απαιτούσε τη χρήση τεχνολογίας ρομπότ και πολλές ώρες διαστημικών περιπάτων από αστροναύτες. Ολοκληρωμένη πλέον, η επιστημονική έρευνα θα συνεχιστεί στον σταθμό για πολλά χρόνια. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και το διαστημικό λεωφορείο, επισκεφθείτε το σχετικό σάιτ

Ιστορία των πυραύλων

Αμερικανικοί και ρωσικοί πύραυλοι μετέφεραν τα εξαρτήματα και τα πληρώματα που απαιτούνταν για την κατασκευή του ISS στο διάστημα. Το διαστημικό λεωφορείο και οι πύραυλοι Proton και Soyuz ήταν όλα απαραίτητα για την κατασκευή του. Αυτοί οι σύγχρονοι πύραυλοι είναι το αποτέλεσμα πειραματισμών αιώνων από ανθρώπους σε όλο τον κόσμο.

Αν και δεν είναι σαφές πότε αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά οι αληθινοί πύραυλοι, τα ιστορικά αρχεία δείχνουν ότι οι Κινέζοι ανέπτυξαν απλούς πυραύλους ήδη από τον 13ο αιώνα. Επινόησαν μια μορφή πυροβόλου όπλου για να δημιουργήσουν πυροτεχνήματα για ειδικές εκδηλώσεις. Τελικά, οι Κινέζοι έβαλαν μπαρούτι σε ένα σωλήνα από μπαμπού. Όταν άναψε, αυτός ο γεμάτος μπαρούτι σωλήνας εκτοξεύτηκε, δημιουργώντας έναν απλό πύραυλο.

Πριν από περισσότερα από 300 χρόνια, τον 17ο αιώνα, οι επιστήμονες άρχισαν να μελετούν τους πυραύλους. Ο Sir Isaac Newton (1642-1727) ήταν ένας επιστήμονας που προσπάθησε να εξηγήσει πώς λειτουργούν οι πύραυλοι. Δήλωσε τρεις επιστημονικές αρχές, που ονομάζονται Νόμοι της Κίνησης του Νεύτωνα, οι οποίες περιγράφουν την κίνηση των αντικειμένων, είτε στη Γη είτε στο διάστημα. Για την επιτυχή κατασκευή πυραύλων, οι επιστήμονες πρέπει να κατανοήσουν αυτούς τους νόμους.

Στις αρχές του 20ου αιώνα, ένας από τους επιστήμονες που πραγματοποίησαν πειράματα πυραύλων ήταν ο Robert Goddard (1882-1945) που σήμερα θεωρείται ο πατέρας των σύγχρονων πυραύλων. Η έρευνά του έδωσε στους ανθρώπους τη δυνατότητα να στέλνουν πυραύλους στο διάστημα. Ως αποτέλεσμα της έρευνας των Newton και Goddard, οι σύγχρονοι επιστήμονες είναι σε θέση να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν εξελιγμένους πυραύλους όπως το διαστημικό λεωφορείο, το Proton και το Soyuz.

Οι σύγχρονοι πύραυλοι μετέφεραν τους πρώτους ανθρώπους στο διάστημα και μετά στο φεγγάρι. Πύραυλοι εκτοξεύουν δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τη Γη και στέλνουν μη επανδρωμένα διαστημόπλοια για να εξερευνήσουν το σύμπαν. Οι πυραυλοβολίδες χρησιμοποιούνται για επιστημονική έρευνα στην ατμόσφαιρα της Γης. Οι πύραυλοι είναι απαραίτητοι για τη μεταφορά πληρωμάτων και προμηθειών στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.

Διαδικασίες

1. Δείξτε στους μαθητές εικόνες και σχέδια πυραύλων και ζητήστε τους να συγκρίνουν και να αντιπαραβάλουν τους πυραύλους. Υπενθυμίστε τους ότι οι πύραυλοι διατίθενται σε διαφορετικά μεγέθη.
2. Οι άνθρωποι έχουν επίσης διαφορετικά ύψη.  Ζητήστε πέντε μαθητές στην αίθουσα να σηκωθούν και να βγουν μπροστά. Πείτε στην τάξη ότι οι επιλεγμένοι μαθητές θα πρέπει να παραταχθούν στη σειρά από το πιο κοντό στο ψηλότερο. Αφήστε την τάξη να επιλέξει πώς θα τοποθετήσει τους μαθητές στη σωστή σειρά. Θυμηθείτε να μοντελοποιήσετε την ακολουθία από αριστερά προς τα δεξιά. Ζητήστε από την τάξη να ελέγξει τη σειρά για να δει αν είναι σωστή. Υπενθυμίστε τους να χρησιμοποιούν λέξεις σύγκρισης, όπως πιο κοντός, πιο κοντός, πιο ψηλός και πιο ψηλός.
3. Πείτε στην τάξη ότι οι μαθητές τώρα πρέπει να παραταχθούν από το ψηλότερο στο πιο κοντό. Επαναλάβετε τη διαδικασία.
4. Επιλέξτε αντικείμενα στην αίθουσα και βάλτε τα σε σειρά κατά ύψος.
5. Δείξτε στους μαθητές το φύλλο σειροθέτησης πυραύλων. Εξηγήστε ότι αυτοί οι πύραυλοι πρέπει να τοποθετηθούν με τη σωστή σειρά. Δείξτε πώς να ταξινομήσετε τους πυραύλους από τον μικρότερο στον ψηλότερο και μετά από τον πιο ψηλό στον μικρότερο χρησιμοποιώντας τα παραδείγματα που έχετε ετοιμάσει.
6. Υπενθυμίστε στους μαθητές ότι είναι σημαντικό οι πύραυλοι να ακουμπάνε στην κοινή βάση ώστε να ταξινομούνται σωστά. Κάντε μια επίδειξη για να δείξετε ότι η τοποθέτηση πυραύλων στην ίδια γραμμή ή βάση είναι σημαντική. Μια γραμμή στον πίνακα ή στην άκρη ενός χαρτιού θα βοηθήσει τους μαθητές να καταλάβουν τη σημασία μιας κοινής βάσης.
7. Μοιράστε το φύλλο σειροθέτησης των πυραύλων και ένα φύλλο χαρτιού κατασκευών στους μαθητές. Ζητήστε από τους μαθητές να χρωματίσουν και να κόψουν χωριστά τους πυραύλους.
8. Αφήστε τους μαθητές να εξασκηθούν στην αλληλουχία των πυραύλων από τον μικρότερο στον ψηλότερο και τον πιο ψηλό στον πιο κοντό. Προτείνετε να χρησιμοποιούν το κάτω μέρος του χαρτιού ως βάση για τους πυραύλους. Παρακολουθήστε τη δουλειά τους. Ελέγξτε ότι ακολουθούν από αριστερά προς τα δεξιά και ότι χρησιμοποιούν μια κοινή βάση για τους πυραύλους τους. Εάν οι μαθητές δυσκολεύονται να ακολουθήσουν τη σειρά από αριστερά προς τα δεξιά, τοποθετήστε ένα σημάδι στην αριστερή πλευρά του χαρτιού για να τους υπενθυμίσετε από πού να ξεκινήσουν.
9. Αφού οι μαθητές εξασκηθούν στη σωστή αλληλουχία των ρουκετών, αφήστε τους να κολλήσουν τους πυραύλους στο χαρτί κατασκευής με τη σειρά από το πιο κοντό στο ψηλότερο.

Αξιολόγηση

• Παρατηρήστε τους μαθητές καθώς ταξινομούν τους πυραύλους
• Ζητήστε από τους μαθητές να σχεδιάσουν τους πύραυλους με τη σειρά σε ένα ημερολόγιο ή σε ένα φύλλο χαρτιού. Υπενθυμίστε τους συνεχώς να χρησιμοποιούν τη γραμμή βάσης και να ταξινομούν από αριστερά προς τα δεξιά. Ζητήστε τξους να περιγράψουν (γραπτά ή προφορικά) το σχέδιο χρησιμοποιώντας λέξεις σύγκρισης -- για παράδειγμα, ο πράσινος πύραυλος είναι ο πιο μικρός.

Επεκτάσεις

• Χρησιμοποιήστε τους πυραύλους στο φύλλο σειροθέτησης για να παίξετε ένα παιχνίδι χρησιμοποιώντας λέξεις θέσης και σύγκρισης. Ο εκπαιδευτικός καθοδηγεί τους μαθητές να τοποθετήσουν έναν επιλεγμένο πύραυλο σε μια συγκεκριμένη θέση στο τραπέζι ή στο σώμα τους. Για παράδειγμα: Βάλτε τον πιο ψηλό πύραυλο κάτω από το πηγούνι σας. Βάλτε τον πιο κοντό πύραυλο πάνω από το κεφάλι σας. Βάλτε τον πιο ψηλό πύραυλο πίσω από την πλάτη σας.
• Ζητήστε από τους μαθητές να πάρουν έναν πύραυλο από το φύλλο σειροθέτησης κάθε φορά και να βρουν ένα αντικείμενο στο δωμάτιο με το ίδιο ύψος με τον πύραυλο. Ξεκινήστε με τον πιο κοντό πύραυλο. Γιάξτε ένα γράφημα για να καταγράψετε τα αντικείμενα που βρίσκουν. Χρησιμοποιήστε ένα μακρύ κομμάτι χαρτί και σχεδιάστε γραμμές, χωρίζοντάς το σε πέντε τμήματα. Κολλήστε ένα σχέδιο πυραύλων σε κάθε τμήμα. Βεβαιωθείτε ότι τα σχέδια είναι ταξινομημένα πό το πιο κοντό έως το ψηλότερο. Ζητήστε από τους μαθητές να πουν ποια αντικείμενα βρήκαν που είχαν το ίδιο ύψος με τον πύραυλο τους. Γράψτε τα ονόματα των αντικειμένων στη σωστή στήλη. Συγκρίνουν και αντιπαραβάλλουν τα αντικείμενα που βρήκαν. Επαναλάβετε τη διαδικασία μέχρι οι μαθητές να βρουν αντικείμενα ίδιου ύψους με κάθε πύραυλο.
• Χρησιμοποιήστε έναν πύραυλο από το φύλλο για να εξασκηθούν οι μαθητές χρησιμοποιώντας τις λέξεις, ψηλότερος και κοντύτερος. Ζητήστε από τους μαθητές να επιλέξουν έναν πύραυλο και να βρουν ένα αντικείμενο στο δωμάτιο που είναι ψηλότερο από τον πύραυλο. Επαναλάβετε και βρείτε ένα αντικείμενο πιο κοντό από τον ίδιο πύραυλο. Επαναλάβετε τη διαδικασία χρησιμοποιώντας πυραύλους διαφορετικού μεγέθους.
• Χρησιμοποιήστε έναν πύραυλο από το φύλλο ακολουθίας ως μη τυποποιημένο εργαλείο μέτρησης. Επιλέξτε έναν πύραυλο για να μετρήσετε αντικείμενα ή άτομα στο δωμάτιο. Για παράδειγμα: Το τραπέζι έχει μήκος 7 πυραύλους. Το ντουλάπι έχει ύψος 5 ρουκέτες. Υπενθυμίστε στους μαθητές να εξασκηθούν να λένε τη μονάδα μέτρησης. Ενθαρρύνετε τους μαθητές να αναπτύξουν μια μέθοδο συλλογής αυτών των δεδομένων. Σε ένα ημερολόγιο ή σε ένα φύλλο χαρτιού, οι μαθητές γράφουν τη λέξη ή σχεδιάζουν μια εικόνα του αντικειμένου και καταγράφουν τη μέτρηση. Επαναλάβετε τη διαδικασία χρησιμοποιώντας ρουκέτες διαφορετικού μεγέθους.
• Προκαλέστε δύο μαθητές να μετρήσουν το ίδιο αντικείμενο με δύο ρουκέτες διαφορετικού μεγέθους. Ζητήστε τους να μοιραστούν τις μετρήσεις τους στην τάξη. Για παράδειγμα: Η Δήμητρα μέτρησε το τραπέζι και είχε μήκος 6 ρουκέτες. Ο Αντώνης μέτρησε το τραπέζι και είχε μήκος 10 ρουκέτες. Ρωτήστε την τάξη εάν κάποιος από τους μαθητές έκανε λάθος. Ζητήστε από τους μαθητές να μετρήσουν ξανά χρησιμοποιώντας το ίδιο σχέδιο πυραύλου. Οι απαντήσεις θα είναι ίδιες. Ζητήστε από την τάξη να καταλάβει γιατί υπάρχουν διαφορετικές απαντήσεις. Τα εργαλεία μέτρησης είχαν διαφορετικά μήκη. Το ένα ήταν πιο κοντό από το άλλο. Εξηγήστε ότι είναι πάντα σημαντικό να χρησιμοπιούμε μια σταθερή μονάδα μέτρησης.