Höfundur: Karl Snorrason

Til baka

Efnisyfirlit

Markmið
Hæfniviðmið og tengsl við námskrá
Lykilhugtök
Efni

Lesefni og kveikjur
Tenglar og myndbönd
Vinna nemenda
Verklegar æfingar/Vettvangsferð
Álitamál, áskoranir og tækifæri

Námsmat

Markmið

Við erum landkönnuðir. Skoðum Mars.

Markmið verkefnisins er að fá nemendur til að velta fyrir sér lífskilyrðum og aðstæðum til flutninga til Mars. Að nemendur fái að kynna sér skref sem flestum þykir ómögulegt, það er að mannkyn dreifi sér á fleiri en eina reikistjörnu. Að þau kynnist nýjungum og tillögum til nútíma- og framtíðargeimferðum. Með slíkri kynningu er hægt að sýna fremsta hlunn vísindanna, það sem við erum á mörkunum við að geta, og á þann hátt er hægt að sýna hverju maðurinn getur áorkað, með sameiginlegri þverfaglegri þekkingu og samvinnu.

Orkuforðabúr jarðar fer að klárast. Offjölgun mannkyns heldur áfram á meðan höf okkar og lönd mengast meira og meira. Sjórinn súrnar, og sífrerinn í Síberíu hleypir metanbirgðum sínum út í andrúmsloftið. (Áhugverð frétt hér um metan í Síberíu, og myndband hér um gat í jörðu.) Hvað er til bragðs að taka?

Nú, við flýjum.

Mars er næsti mögulegi hnöttur sem mannkynið getur með einhverju móti komist til, og skoðað, ef ekki búið á. Margt nýtt og spennandi væri hægt að skoða á annari reikistjörnu, og þar sem við höfum nú þegar farið til tunglsins, þó svo að vonin sé sú að rannsóknum þar sé ekki lokið endanlega, þá er Mars sá staður sem flestir spá að verði næsti hnöttur á listanum.

Hæfniviðmið og tengsl við námskrá

• Að nemendur hafi þekkingu á geimferðum til annarra hnatta og þekki hindranirnar sem standa fyrir slíku.
• Að nemendur geti metið þær hindranir í hóp og geti komið slíkum upplýsingum frá sér skýrt og skilmerkilega.
• Að nemendur kynnist sólkerfinu okkar, og þeim möguleikum sem mannkyn hefur í því.
• Að nemendur geti komist að sameiginlegri niðurstöðu, eftir að hafa metið kosti og galla við þær aðferðir sem kynntar hafa verið.

Lykilhugtök

Marsbíll – Fjarstýrður bíll sem ferðast um yfirborð Mars, með það að markmiði að rannsaka yfirborð Mars.

Geimgeislun – Orkurík geislun sem á rætur að rekja til sprengistjarna, svarthola og vetrarbrauta, sem lofthjúpur og segulsvið jarðar ver okkur fyrir. Líkt og önnur geislun getur geimgeislun aukið líkur á krabbameini í mönnum.

Geimlyfta – Risavaxin bygging sem nær vel út í geiminn sem myndi ferja hluti frá yfirborði hnattarins og upp í geim. Eins og stendur er ómögulegt að byggja á jörðu vegna skorts á byggingarefnum. Myndi minnka kostnað á geimferðum gífurlega.

Lofthjúpur – Hjúpur af lofttegundum sem umlykur reikistjörnu, og helst á sínum stað vegna þyngdarafls og segulsviðs.

Segulsvið – Hver reikistjarna sem hefur málmkjarna sem er á hreyfingu hefur segulsvið. Myndar slík hreyfing hjúp yfir reikistjörnuna, sem ver hana fyrir geislun.

Þyngdarafl – Svið sem allir hlutir með massa hafa. Massi Jarðar myndar þyngdarafl sem lætur hluti sem falla nálægt yfirborði hennar hröðunina 9,8 m/s². Þetta er oft kallað g, eða 1 g, fyrir gravity. Massi Mars er hinsvegar mun minni, og myndar því minna þyngdarafl, eða bara um 38 % af þyngdarafli Jarðar.

Kjarnorka – Sú orka sem heldur saman atómum efna er gífurleg. Með því að kljúfa þessi atóm er hægt að mynda gífurlega orku. Ákveðin geislavirk efni, eins og úran eru notuð í slíka orkuframleiðslu.

Sólarorka – Það beina sólarljós sem yljar okkur, og gefur plöntum orku til þess að vaxa, er hægt að nýta með sólarorkuplötum, sem fanga orku ljóssins, og breyta í raforku.

Sólvindur – Sveipur af rafeindum og róteindum upphituðum í form rafgass, fjórða form efnis, fyrir ofan gasform. Þegar slíkir vindar lenda á Jörðinni myndast norðurljós. Aðrar reikistjörnur verða fyrir beinni geislun frá þessum vindum ef þær hafa ekki segulsvið.

Þyngdarleysi – Ástand þar sem ekkert þyngdarafl ríkir. Í viðjum geimsins er afar lítið þyngdarafl, og því erum við nánast þyngdarlaus í geimnum.

Andoxunarefni – Efni sem kemur í veg fyrir oxun annars efnis. Slíkt getur verið hollt fyrir lífverur, því þó oxun eigi sér stað í flestum lífverum, þá getur hún brotið niður efni í líkamanum sem annars myndu ekki brotna niður. Þar sem geislavirkni getur valdið slíku, þá eru slík andoxunarefni tilvalin til varnar gegn þeim.

Andrúmsloft – Sjá Lofthjúpur

Efni

Lesefni og kveikjur

Um Mars

Samanburðarmynd af Jörðinni og Mars

Mars er fjórði hnöttur frá sólu og aðeins 15 % af rúmmáli jarðar, og einungis 11 % af massa hennar. Þyngdarafl hans er um 37 % af því sem er á jörðinni, og lofthjúpur er örþunnur. Lofthjúpurinn er að mestu úr koltvísýringi en hnöttinn skortir sterkt segulsvið öfugt við Jörðina og er það sennilega ástæðan fyrir því hve þunnur lofthjúpurinn er. Venus er nálægasti nágranni Jarðar en Mars er þó einnig nágranni, minnst er 50,85 milljón km í burtu. Slík vegalengd þýðir að mun minna magn af sólarljósi kemst til Mars en til Jarðar (sjá nánar). Árið á Mars er 686,98 dagar, eða um 1,88 jarðarár. Dagurinn er 24 klst, 39 mín og 35,244 sek (sjá nánar hér).

Mynd af yfirborði Mars

Fyrri ferðir til Mars

Sojourner

Fyrsti marsbíllinn sem NASA lenti á Mars árið 1997 er Sojourner en hann keyrði aðeins 100 m áður en NASA missti samband við hann. Gekk hann fyrir sólarorku og ók hann ekkert á næturnar til að spara raforku og halda honum á lífi. Hann náði ekki miklum upplýsingum um rauða hnöttinn til baka til jarðar (sjá nánar hér).

Spirit og Opportunity

Spirit er annar marsbíllinn sem NASA lenti á Mars en hann lenti 2004 en festist 2009 og misstu þeir svo samband við hann 2010. Líftími hans var framar bestu vonum en átti hann aðeins að virka í um 92 daga en tvíburi hans, Opportunity, er ennþá í gangi. Leituðu báðir bílarnir að vísbendingum um vatn á Mars, ásamt efnafræðilegri uppbyggingu grjóts í mismunandi jarðlögum. Vísindamenn komust að því að líklega flæddi vatn eitt sinn um á reikistjörnunni (sjá nánar).

 

Sjálfsmynd  af Curiosity

Curiosity

Fjórði og langstærsti Marsbíllinn til þessa er Curiosity. Lenti hann í nóvember 2011 og keyrir enn. Takmarkið er ennþá leit að lífi á Mars, með því að leita að vatni og öðrum lífvænlegum aðstæðum, sem og mat á fýsileika þess að búa á Mars. Mælir bíllinn einnig magn geislavirkni sem hann verður fyrir. Þessar upplýsingar er hægt að nota til ákvörðunar lífsskilyrða geimfara sem lenda á Mars.

Eru vísindamenn nú nokkuð vissir um að einhvern tíman streymdi vatn um Mars, en það sést greinilega er gervihnattamyndir og upplýsingar frá Marsbílunum eru skoðaðar (sjá nánar).

Svona ímyndar listamaður sér að Mars gæti hafa litið út  http://en.wikipedia.org/wiki/Water_on_Mars

Mannaðar ferðir sem hafa verið skipulagðar til Mars

Inspiration Mars

Árið 2018 ætlar Inspiration Mars að standa fyrir ferð til Mars. Áætlað er að senda 2 giftar manneskjur í um 150 km fjarlægð frá rauða hnettinum, það verður það næsta sem nokkur manneskja hefur hingað til farið, og til baka, á um tveggja ára tímabili. Allt verður að taka með í slíka ferð, til að mynda um 1,4 tonn af þurrkuðum mat, æfingartæki fyrir geimfarana til þess að minnka áhrif þyngdarleysis, vatnshreinsunarútbúnað sem og lofthreinsunarútbúnað. Engir geimbúningar verða með í för, né loftlás, og parið verður að geta lifað saman í um 17 rúmmetra plássi. Þessvegna ákváðu þeir sem eru að skipuleggja ferðina að senda gift par, sem kemur gífurlega vel saman hvort við annað.  Möguleiki er að útbúnaður verði ekki allur tilbúinn fyrir geimferðina árið 2018 en næsti möguleiki til skots verður 2031 þegar Mars verður aftur talsvert nálægt.

Hér má sjá mynd listamanns af marsfari Inspiration Mars

Mars One

Mars One er metnaðarfullt verkefni sem snýr að því að stofna nýlendu á Mars. Stefnan er að skjóta  ómönnuðu samskiptafari af stað 2018 fyrir geimfarana sem fylgja á eftir í seinni skotum. Fjórir geimfarar eiga síðan að fara í hverri ferð, á tveggja ára fresti, og á sú fyrsta þeirra að leggja af stað 2024. Árið 2013 var farið að velja geimfara í þessa ferð, og verður því haldið áfram til 2015. Þá mun þjálfun viðkomandi geimfara hefjast og þá munu 6 hópar í heildina vera þjálfaðir, 4 í hverjum hópi. Stefnir verkefnið svo á að senda Marsbíl þangað árið 2020 og útbúnað 2022, sem verður settur saman af Marsbílnum árið 2023. Árið 2024 munu síðan fyrstu geimfararnir leggja af stað til Mars, og svo verða sendir fleiri geimfarar á tveggja ára fresti (sjá síðu verkefnisins).

Mikilvægt að huga einnig að gagnrýni á hugmyndir um leiðangra Inspiration Mars og Mars One. Af hverju er erfitt að fara til Mars og er líklegt að þessi verkefni komist á laggirnar?

Þetta verkefni er einstakt vegna nokkura hluta en líklega stærstur þeirra er sú áætlun að snúa ekki aftur. Þeir sem munu fara til Mars munu að öllum líkindum aldrei snúa aftur. Verður rauði hnötturinn þeirra heimili og vinnustaður líklega til æviloka. Þetta hljómar frekar endanlega fyrir flesta en í þetta verkefni verða aðeins sendir þeir sem líta á þetta sem tækifæri lífs síns. Við munum enn nöfn þeirra sem stigu manna fyrstir á tunglið. Þeir sem stíga fyrstir manna á Mars munu einnig hljóta ódauðleika í formi minninga mannkyns.

Umræður í kennslu gætu t.d. verið: Hverjar eru áskoranirnar? Er líklegt að verkefnið nái fram að ganga? Eru til eldflaugar til að koma fólkinu út í geiminn? Eru til geimför sem geta haldið lífi í þeim alla leiðina? Það er skoðun margra sérfræðinga að litlar líkur séu á að Mars One verkefnið lukkist.

Við þurfum fyrst að komast þangað.

Til þess þurfum við að reikna út ákjósanlegan tíma til að fara, þegar Jörð er næst Mars, sem gerist öðru hverju, þar sem hnettirnir eru mislengi að snúast í kringum sólina. Þvínæst þurfum við skip, sem getur flutt, til að byrja með, nokkra farþega sem eiga að vera þar, og líklega ekki koma aftur. Um borð í skipinu verða að vera vistir fyrir áhöfnina fyrir ferðalagið, sem tekur 6-8 mánuði, og nægilega mikill matarforði aukalega til þess að duga áhöfninni þangað til þeir geta byrjað að framleiða eigin mat með gróðurhúsum á yfirborði Mars.

Allar íbúðareiningar verða að vera fyrirfram tilbúnar, þar til nýlendan getur hafið eigin framleiðslu, sem verður ekki nándar nærri strax. Útbúnaður til súrefnisendurnýjunar verður einnig að vera til staðar, sem og vatnsframleiðslu, ásamt öllum vinnuvélum sem nýlendan gæti nokkurntíman þurft. Bílum til könnunar, og vinnuvélar til uppbyggingar bækistöðva. Allt þetta þarf að vera pakkað niður í geimfar. Auðveldari leið sem hefur verið hugsuð með slíkt verkefni er að senda fleiri flaugar, og láta vélmenni fara á undan og smíða nýlenduna áður en landnemarnir koma.

Er ferðatími mjög misjafn vegna misræmis í sporbaugstíma reikistjarnanna tveggja, en þegar lengst er á milli þeirra, eru ferðalög nánast ómöguleg. Því verður að bíða eftir hentugum tíma til þess að leggja af stað (sjá grein um ferðatíma til Mars).

Lífið á Mars

Þegar fyrstu flaugarnar lenda á Mars, mun blasa við geimförum auð og köld eyðimörk, svo langt sem augað eygir, með lítið skjól, og almennt lítið lífvænlegt. Verður því tilvera þeirra ansi erfið í fyrstu. Bæta mætti það með vélmennum sem send væru á undan, sem myndu hefja smíði á nýlendunni, og hafa hana tilbúna fyrir komandi geimfara. Þegar þeir koma loks verður því ekki jafn grimm barátta við náttúruöflin sem tekur við þeim, og þeir geta farið að hefjast handa við uppbyggingu nýlendunnar, rannsóknir og könnun yfirborðsins.

Fyrir utan súrefnis- og vatnsvinnslustöðvar sem nýlendan verður að koma í gagnið hið snarasta, verða landnemar að hefja landbúnað í gróðurhúsum. Þetta verða ekki venjuleg gróðurhús, þar sem engin mold fer með, heldur yrðu jurtirnar ræktaðar einungis með vatni og uppleystum næringarefnum (sjá grein um ræktun á jarðvegs).

Reisa verður orkustöðvar, líklegast sólarorku- eða kjarnorkuver. Styrkur sólarorkunnar er þó minni, þar sem Mars er lengra frá sólu en jörðin. Þrátt fyrir fjarlægðina, þá virkar sólarorkan frekar vel vegna þess að Mars er ekki það langt frá sólinni. Á Mars er næg sólarbirta hvort sem lofthjúpurinn er þykkur eða þunnur.

Eftir að nýlendan verður nær sjálfbær má fara að íhuga stærri verkefni sem munu taka enn meiri tíma. Tvö þeirra eru langstærst. Það fyrra er bygging á svokallaðri geimlyftu. Slíkt mannvirki myndi rísa upp frá yfirborði Mars, og upp í himinhvolf hans, og lengra. Ein tillaga að slíku mannvirki á Mars leggur til að annað af tunglum Mars, Fóbos verði notað sem bækistöð til þess að byggja 12 km langa mannvirkið. Eftir að slíkt mannvirki væri komið í gagnið myndi það auðvelda geimferðir til og frá Mars gífurlega. Hefur slíkt lyfta verið íhuguð á Jörðinni en núverandi byggingarefni eru ekki nægilega sterk til þess að geta valdið slíku mannvirki án þess að það hrynji. Mars hinsvegar er bara með rétt rúman þriðjung af þyngdarafli jarðar, og telja sumir að þetta væri hægt á Mars (sjá grein). Hver er áskorunin? Fóbos snýst ekki jafnhratt um Mars eins og Mars um sjálfan sig, svo Fóbos er aldrei á sama stað yfir Mars. Bein lyfta kæmi þá varla til greina eða hvað? Hér er tilefni til umræðu um tæknilegar hindranir.

Hið seinna er umbreyting Mars yfir í lífvænlega veröld. Það verkefni mun ekki taka eina mannsævi, heldur aldir. Líklega mun taka árþúsundir til þess að nást fullkomlega, ef það er hægt á annað borð. Gengur aðferðin út á að breyta andrúmslofti reikistjörnunnar í eitthvað líkara því sem er á jörðu. Þar sem ekki er mikið eftir af andrúmslofti á Mars þarf að byrja á því að bæta í það all duglega, helst koltvísýringi, nitri og súrefni. Aðalvandamálið væri að fá þessi gös til þess að vera kyrr. Jörðin hefur nokkrar aðferðir til þess að halda sínu andrúmslofti kyrru. Hún er stærri, og því með meira þyngdarafl. Þetta þéttir lofthjúpinn. Hún er með sterkt segulsvið sem bægir frá sólvindum, sem grípa þá minna af lofthjúpnum með sér hverju sinni. Lítil eldvirkni er á Mars, og bætist nær ekkert í lofthjúp reikistjörnunnar, ólíkt jörðinni. Telja sérfræðingar þó að með aðeins nokkurra gráðu hlýnun muni vera hægt að ná um það bil 0,3 atm þrýstingi á Mars. Þetta er ekki nógu mikið til þess að anda að sér, en er þó yfir svokölluðum Armstrong-mörkum, sem segja til um þann þrýsting sem maðurinn þarf til þess að blóðið í honum fari ekki að sjóða. Undir þessum mörkum getum við ekki gengið um án þess að vera í þrýstijöfnunarbúningi . Ef hægt væri að koma þrýstingi á yfirborði Mars upp í slíka hæð, væri hægt að ganga á Mars eins og upp á virkilega háu fjalli, það er, í virkilega góðri úlpu með súrefniskút.

Er þó eitt umdeilt við þessa umbreytingu, en það er hvort við ættum að raska við náttúrulegu umhverfi annarar reikistjörnu en okkar eigin? Höfum við leyfi til þess? Þetta er ein af mörgum slíkum heimspekilegum spurningum sem hægt er að deila um að eilífu.

Heilsa geimfara

Jörðin er heimilið okkar. Hér búum við, lifum og hrærumst, og höfum gert í milljónir ára. Við erum orðin býsna góð í því.

Við eigum ekki heima í köldu djúpi geimsins, Ginnungagapinu.

Í geimnum getum við ekki staðið föstum fótum vegna þyngdaraflsskorts, engin er lofthjúpur til að anda, ekkert segulsvið til þess að vernda okkur frá geimgeislum, né nokkur arða til að drekka né éta. Við verðum því að taka allt með okkur.

Á leiðinn til Mars munu geimfarar lenda í því að án þyngdarafls mun okkur líkamlega hraka, vegna þess að líkaminn er vanur því að finna fyrir þyngd sinni. Allir vökvar í okkur fljóta um í þyngdarleysi, valdandi því að blóðið fer þvers og kruss, valdandi hausverk, skömmum blóðþrýstingstoppum, sem og auknum hjartslátti og öðrum minni kvillum. Alvarlegri og langvinnari kvillar er vöðva og beinmissir geimfara vegna of lítils álags (sjá grein um áhrif geimferða á mannslíkamann).

Hægt er að vinna takmarkað á móti þessu með daglegum æfingum, en hefur það ekki nægilega mikil áhrif. Þegar geimfarar komu aftur eftir langa veru í MIR geimstöðinni, þurfti að bera þá út. Ónæmiskerfi geimafaranna mun einnig þjást, en erfitt er að ná góðum nætursvefni í geimnum, og veikir það ónæmiskerfið. Því mun þurfa nóg af lyfjum um borð í geimfarið gegn hinum ýmsu kvillum. Mikilvægt er þó að setja hvern geimfarahóp í sóttkví, áður en nokkur ferð er farin, annars geta verri kvillar dreift sér um áhöfnina.

Hægt væri að minnka áhrif þyngdaraflsmissisins talsvert með því að láta geimfarið snúast um sjálft sig, og mynda þannig gerviþyngdarafl, þar sem miðflóttakrafur kemur í stað þyngdarkrafts (sjá nánar).

Á þyngdaraflsmissirinn aðallega við um ferðina til og frá Mars, en þegar þangað er komið, og leiðangurinn lentur, þá verða landnemar að eiga við hið litla þyngdarafl Mars, sem eins og áður segir er 38 % af þyngdarafli Jarðar. Ekki eru til góð gögn um hver langtíma áhrif  í svo litlu þyngdarafli munu vera.

Segulviðið sem Jörðin býr yfir ver okkur jarðabúa fyrir kröftugum geislum sólar sem og geimgeislun, sem bæði skoppa oftast af sterku segulsviðinu. Geimfarar eru hinsvegar utan þessa segulsviðs, og eru því óvarðir gegn slíkri geislun, en á lengri tíma geta slíkir geislar valdið krabbameini, ásamt öðrum kvillum geislaveiki (grein um geislun við yfirborð Mars). Afar erfitt er að búa til nógu öflugt segulsvið til þess að vernda geimfarana, svo að geislavarnir verða að duga geimförunum. Nokkrir skildir eru til, en því þéttari sem þeir eru því betra. Hægt er að nota ýmis efni, heppilegast væri trúlega að nota vatnsbirgðir geimfaranna sem geislaskjöld (sjá grein um varnir gegn geislun). Þar sem Mars hefur ekki sterkt segulsvið þá verða landnemar að glíma við slík vandamál eftir lendingu. Möguleikar til varnar þar er að moka jarðvegi yfir byggingarnar, og reisa geislaskildi fyrir nýlenduna síðar, annaðhvort með aðfluttum eða smíðuðum plötum, eða þá með því að grafa nýlenduna í jörð. Þetta er mun erfiðara, en þó mögulega fýsilegt til lengri tíma. Önnur lausn er bæði matarræði og lyfjagjöf, en til dæmis eru mörg ber rík af andoxunarefnum sem vinna gegn slíkri geislun, sem og lyf sem eru nú í framleiðslu.

Annar heilsukvilli geimfara er af sálrænum toga, en þeir sem fara með í þessa för þurfa að geta búið í mjög litlu rými með öðrum manneskjum án þess að ærast. Á sama tíma verða þeir að geta upplifað það að sjá jörðina fjarlægjast og verða að pínulitlum punkti á stjörnuhimninum, með það í huga sínum að mögulega sjái þeir aldrei heimili sitt aftur. Hafa tilraunir með slíka nálægð í lengri tíma verið gerðar, til þess að athuga hverskonar kvillar geta komið fram í mannssálinni. Má nefna Biosphere tilraunirnar, sem og marga leiðangra á suðurskautið, þar sem lítið er hægt að fara út vetrarlangt, og engar sendingar frá meginlandinu berast (sjá einnig um einangrun á suðurskautinu).

Afar slæmt væri ef einhver meðlimur leiðangursins myndi ærast, og fara sér og öðrum að voða með því, sem og að samvinnugeta leiðangursmanna er í hættu eftir því sem samskipti og pirringur vegna plássleysis tekur yfir.

Sem svona áþreifanlegra dæmi, en líklegra ónákvæmara þá hefur verið gerð önnur mun þekktari svona tilraun með margar manneskjur í litlu rými, er Big Brother sjónvarpserían, þar sem nokkrar manneskjur eru settar inn í hús, og fylgst með gjörðum þeirra yfir nokkrar vikur.

Mun einangrun þeirra lítið breytast þegar á Mars er komið, en þó eitthvað, þar sem landnemar munu fara á farartækjum út fyrir hús sín, en þó ekki mikið til að byrja með.

Menn þurfa hugsanlega að hafa áhyggjur, að minnsta kosti hafa í huga, möguleikann á árekstrum loftsteina við Mars, sjá http://www.stjornufraedi.is/frettir/nr/1252

Tenglar og myndbönd

Mjög ítarleg umfjöllun um Mars á Stjörnufræðivefnum eftir Sævar Helga Bragason.

Myndasafn frá ferðum NASA til Mars.

Mars One áætlunin.

Inspiration Mars áætlunin.

Grein um ferðatíma til Mars af Space.com eftir Redd N. T. How long does it take to get to Mars?

Bonsor, K. How Terraforming Mars Will Work. Howstuffworks.com Ýmislegt um að gera Mars lífvænlegan.

Vinna nemenda

Skipulag tíma

Verkefnið gengur út á að finna aðferð til þess að flytja allan bekkinn til Mars, og skoða þær aðferðir sem hægt er að beita til þessa, þau vandamál sem ráða þarf fram úr. Bekknum er skipt í 4 manna hópa, og hver hópur sér um einn hluta vandamálsins. Hver hópur kynnir svo fyrir bekknum sitt vandamál, og sína lausn á því.

Undirbúningur kennara: undirbúa kveikju/örfyrirlestur

1.-2. tími: Kveikja, með kynningu á Mars.

Spila má tónverkið Mars, Bringer of war eftir Gustaf Holst undir fyrirlestri kennara (á Youtube). Margar bíómyndir fjalla um geimferðir og það að setjast að á öðrum hnöttum.

Kennari heldur örfyrirlestur um Mars, og reikistjarnan kynnt. Hversu frábrugðin er hún okkar reikistjörnu, að hún sé ólífvænleg, köld og langt í burtu, en samt ekki svo langt að menn komist ekki þangað og gætum jafnvel búið þar. Hægt að líkja því að búa þar við það að nema land í Ameríku þegar hún var landnumin, eða enn betra, fanganýlenda Breta, Ástralía. Árið 1867 lagði skip af stað 8. apríl frá London, til Adelaide í Ástarlíu, og kom skipið 29. des. sama ár. Þetta eru rúmir 8 mánuðir. Ferðin til Mars tekur 6-8 mánuði, eftir því hvenær er lagt af stað. Þetta er vel hægt.

Verkefnið er sviðsett þannig að nemendur eiga að ímynda sér að þeir séu að fara að flytja til Mars og að þau verði að ráða fram úr því hvernig þau komist þangað og geti lifað. Vandamál kynnt, og bekk skipt í hópa. Hver hópur dregur um vandamál, og notar síðan afgang tímans til heimildaleita um álíka vandamál sem könnuð hafa verið.

Í kynningu verkefnis er mikilvægt að þau vandamál sem þarf að yfirstíga komi fram. Það þarf að minnast á hve langt Mars er í burtu, og að það mun taka langan tíma að komast þangað, í gegnum geiminn, tóman og kaldan, þar sem líkaminn verður fyrir áreiti geislunar og þyngdarleysis. Lenda þarf á Mars og byggja lítinn bæ þar sem geimfararnir munu búa, og verja þarf hann veðri og vindum, þar sem ekki er mjög lífvænlegt á hnettinum. Einnig þarf að íhuga hvort slík nýlenda geti dafnað og orðið sjálfstæð, og hvað ættum við eiginlega að gera á þessum fjarlæga hnetti?

Hugsanleg úrlausnarefni, en verkefnið mætti lengja með því að nemendur myndu sjálfir finna og ákveða hvaða vandamál þeir ætla að leysa:

• Hvernig yrðu húsin?
• Hvernig yrði fatnaður að vera?
• Hvað gætum við borðað?
• Hvernig komumst við til Mars?
• Hvað þurfum við að hafa með okkur?
• Myndu lausnir á þessum vandamálum bæta líf fólks á Jörðinni?

3.-4. tími: Hópar halda áfram undirbúningi sínum fyrir kynningu innan bekks. Úrvinnsla gæti verið í formi t.d. hugarkorts, veggspjalds, leikþáttar, teiknimyndar.

Hér mætti líka lengja verkefnið og beita skapandi vinnu og vinnuaðferðum nýsköpunar og búa til frumgerðir eða líkön af búnaði, fatnaði, farartækjum eða öðru sem þarf til brottflutnings til Mars.

5.-6. tími: Kynningar hópanna fara fram, og um það bil 5 mínútna umræður um hvern hluta verkefnis fara fram eftir 10 mínútna fyrirlestur þeirra. Í þeim umræðum er stefnt að því að ræða um fýsileika hugmynda hópsins. Í lok kynninga er verkefnið dregið saman og nemendur spurðir í lok umræðna hvort þau haldi að þetta myndi takast hjá sér.

Eftir hverja kynningu er stutt umræða, þar sem bekkurinn talar á milli sín um hvort þeim líst vel á aðferðina, með þeirri áherslu að þau séu öll að fara í þessa ferð. Að fyrirlestrum loknum er rætt hvort, með þeirri áætlun sem bekkurinn setti upp, þau telji það líklegt að þau gætu lifað af á Mars, og hvort þau, ef þau fengju tækifæri til, vildu búa þar um ókomin ár.

Í lokin meta hóparnir vinnu sína og annara.

Hægt er að setja inn einföld reikningsdæmi í þetta verkefni. T.d. að reikna út hve lengi maður er að ferðast til Mars út frá ferðahraða og fjarlægð á milli hnattanna. Af hverju er ekki farin bein leið? (Því báðir hnettir eru á hreyfingu).

Verklegar æfingar/Vettvangsferð

Þessu verkefni fylgir ekki verkleg æfing en hugsanlega mætti flétta stjörnuskoðun við verkefnið eða skapandi vinnu.

Álitamál, áskoranir og tækifæri

Helsta áskorun við kennslu þessa efnis er að lesefni um ferðir til Mars er mikið til á ensku, en lesefni af Stjörnufræðivefnum er ítarlegt og gott.

Hér eru tækifæri til að tengja við flestar athafnir daglegs lífs, hlýnun jarðar, lífsskilyrði á jörðinni, efnafræði, fjarlægðir og fleira.

Nokkur umdeild mál eru í slíkum geimferðum sem um ræðir í verkefninu, en hafa þau oftast að gera með þrjá hluti. Áhyggjur af geimförum er einn hlutinn, þar sem slíkar Mars ferðir sem nú er verið að skipuleggja eru mun endanlegri en aðrar slíkar ferðir, þar sem áætlunin er ekki að koma þeim nokkurntíman aftur. Þetta er hinsvegar persónuleg ákvörðun hjá þeim sem eru að bjóða sig fram í slíkt verkefni, og því aðeins valið úr hópi sjálfboðaliða.

Annar hlutur sem örlítið er rifist um á þessum vettvangi er hvort mannkyn hefur rétt á því að vera að vasast á öðrum hnöttum en sínum eigin, þar sem við ættum ekki að spilla þeim. Rök á móti þessu eru einmitt þau að við ættum að reyna upplifa sem mest og skoða sem mest, ásamt því að því fleiri hnöttum sem Mannkyn býr á, því minni líkur eru að við deyjum út við einhvern stjarnfræðilegan viðburð sem eyðir lífi á heilli reikistjörnu. Þó slíkt gerist mögulega ekki í þúsundir ára, ef ekki milljónir, þá getur það gerst, og við munum að öllum líkindum ekki geta stöðvað það.

Þriðji punkturinn er sá að slíkar geimferðir telja sumir dýrar. Kostnaður við nýlendu á Mars væri gífurlegur, þar sem það þyrfti að senda nýlendunni birgðir reglulega, þangað til að hún kæmi undir sig fótunum, en það er óvíst hversu langan tíma það tæki. Sumir benda á það að við ættum nota þessa peninga frekar í eitthvað þarfara, sem nýtist þjóðfélaginu. Hvernig er með grunnrannsóknir almennt? Sem dæmi má nefna tunglferðirnar sem skiluðu okkur miklum framförum í tölvutækni. Mars one telur sinn kosnað í byrjun vera um 6 milljarða bandaríkjadala fyrir fyrstu geimferðina, og svo 4 auka milljarða fyrir næsta skot. Þetta er kannski langsterkasti punkturinn, og mögulegt svar við honum er þekkingarleitin. Af hverju ferðumst við til útlanda? Til hvers að skoða Monu Lisu eða Pýramídana með eigin augum þegar við getum skoðað myndir? Það er líka dýrt. Slík ferð er markmið, fyrir vísindin og manninn, og gæti slík ferð orðið sameiningartákn, ja, eða þá samkeppnistákn, fyrir heiminn. Mannkyn getur gert margt þegar það er sameinað.

Umræður um kostnað við geimferðir eru áhugaverðar. Það er oft látið eins og geimferðir skili engu en því er svo fjarri sanni. Geimferðir geta vissulega verið dýrar en þær hafa líka stórbætt líf okkar á Jörðinni þótt það sé oft ekki augljóst hvernig. Þarna er hægt að vinna með hvernig nýsköpun í geimferðum getur gagnast öllum á Jörðinni, hvernig lausnir á vandamálum í geimferðum koma að gagni í daglegu lífi á Jörðinni, o.s.frv.

Eru geimferðir dýrar? Í samanburði við hvað? Berið saman kostnað við geimferðir og kostnað við aðra hluti sem við erum duglega að eyða peningum í. Hverju hafa hinir hlutirnir skilað okkur í samanburði? Hve há eru útgjöld til hernaðar? Hvað kostar herflugvél eða flugmóðurskip? Hvað kostar að halda Ólympíuleika?

Verkefnið er ætlað fyrir allan bekkinn sem heild, og því kjörið tækifæri til þess að þjappa bekknum örlítið saman, þar sem þau eru öll að vinna að sama heildarverkefni. Hvernig þau standa sig, og hvernig áætlun þeirra til Marsferðar rennur saman mun ákvarða hvort þau myndu lifa af, ef þau væru allt í einu send til Mars. Mikilvægt er því að allir taki þátt, þar sem „örlög“ alls bekkjarins eru í höndum hvers og eins hóps. Þetta getur orðið talsvert erfitt, en líklega mjög mis erfitt eftir bekkjum. Hægt væri þó að hafa einhverskonar verðlaun fyrir bekkinn, ef öllum hópum tekst nægilega vel til í áætlunum sínum, sem þá bekkurinn hlýtur í heild sinni fyrir vel unnin verk.

Námsmat

Hér er gert ráð fyrir jafningja og sjálfsmati hópa samkvæmt matskvarða (sem finna má hér í Word og hér í pdf) þar sem hóparnir meta hvern annan og sig og skila svo til kennara sem tekur einkunnir saman.

Matskvarði Word  PDF

 

Til kennara: Allar ábendingar eru vel þegnar og ef þú betrumbætir þetta námsefni þætti okkur gott að fá nýja útgáfu til birtingar

esteryj@hi.is  eða svavap@hi.is