Hvordan dyrker vi bedst planter til mad i rummet?

I denne aktivitet skal eleverne undersøge, hvordan man kan dyrke næringsrige grøntsager i rummet på en bæredygtig måde.

Der findes ikke et drivhus på den nuværende rumstation. Det er ikke nødvendigt, fordi Den Internationale Rumstation (ISS) er i et lavt jordkredsløb. Der bliver jævnligt sendt friske grøntsager og frysetørret mad, ilt og vand op til besætningen.

I fremtidens rumstationer i kredsløb om Månen vil det ikke være muligt at sende forsyninger op fra Jorden. Her vil der i højere grad være behov for, at rumstationen er selvforsynende med friske grøntsager. Rumstationen skal være 100% bæredygtig og genbruge alt – helt ned på grundstofniveau. Det betyder, at planterne i drivhuset bliver uundværlige i forhold til iltproduktion og genbrug af carbon fra både luft og biologisk affald fra bl.a. toilettet.

I denne opgave skal eleverne bruge deres faglige viden om vækstbetingelser for planter (fotosyntese, økosystemer m.m.) til at konstruere et drivhus. Drivhuset skal fungere i vægtløs tilstand, og det skal dels forsyne astronauterne med friske grøntsager, dels supplere rumstationens luft- og vandrensningssystemer.

Introduktion

Udfordring og krav

Vi skal bygge et drivhusmodul til en rumstation, der skal operere langt fra Jorden. Rumstationen skal derfor være selvforsynende, hvilket bl.a. betyder, at der skal dyrkes planter på rumstationen.

Der er flere parametre, som I skal tage højde for. 

  • Der er begrænset plads på en rumstation. Planterne skal derfor vokse hurtigst muligt, producere mest muligt mad og bidrage mest muligt til luftrensningen i rumstationen.
  • Drivhuset bidrager til at rense spildevandet fra bad og toilet. Det er en kilde til både vand og næring for planterne.
  • Der skal tages højde for optimal lystilførsel til planterne.

I skal designe et drivhusmodul, som sikrer optimale vækstbetingelser for planterne på mindst mulig plads, og som fungerer i vægtløs tilstand.

Forløb

I forløbet kommer I igennem følgende engineering-faser:

  1. Forstå udfordringen: Vi læser artiklen om antallet af planter og iltproduktion og ser videoerne med Andreas Mogensen og Nordic Harvest A/S. Vi brainstormer på, hvilke udfordringer der er ved et drivhusmodul i rummet.
  2. Undersøge: Vi arbejder med fotosyntese, produktion og økosystemer for at forstå de grundlæggende processer omkring planter og vækst.
  3. Få ideer: Vi udvider brainstormen omkring, hvilke udfordringer der er ved at dyrke planter i rummet, og udvælger udfordringer.
  4. Konkretisere: Vi skal i laboratoriet og designe et forsøg, der viser de optimale betingelser for vækst.
  5. Konstruere: Vi overfører erfaringer fra forsøg og undersøgelser til at tegne en skitse over drivhusmodulet. 
  6. Forbedre: Vi laver en peer-to-peer-session med vores matrixgruppe, hvor vi får feedback på vores ide og skitsetegning. 
  7. Præsentere: Vi laver en præsentation af vores projekt, hvor vi dels forklarer vores ide, dels viser vores skitse. 

Engineering-modellen

Til læreren

Forløbsintroduktion

Med Andreas Mogensens rumrejse til den Internationale Rumstation i 2023 og NASAs beslutning om at placere en rumstation i kredsløb om Månen kaldet Lunar Gateway, har fremtidens rumstation aldrig været mere aktuel at anvende som rammesætning ind i undervisningen. På den måde kommer eleverne til at arbejde med aktuelle problemstillinger, som ingeniører, forskere og astronauter dagligt undersøger og arbejder med. 

Forløbet er tilrettelagt som et elevcentreret engineering-forløb, hvor I sammen arbejder efter engineering-procesmodellen. I engineering-forløbet vil eleverne opleve, at deres egen viden og erfaring er nødvendig for at stille sig nysgerrig på udfordringen, finde på ideer og udvikle løsninger.

Nedenstående lærervejledning indeholder et anbefalet forløb med forslag til aktiviteter, du kan inddrage undervejs. Hvis du ikke kender engineering-metoden, kan du læse om den nederst på siden. 

Materialer til forløbet

Forberedelse til forløbet

Læs mere og se en kort introduktionsvideo til dig som lærer her.
Der ligger ekstra materiale til inspiration, både til dig og dine elever, under fanen Inspiration.

Samarbejde på tværs

I dette modul er der lavet undervisningsforløb til indskoling, mellemtrin, udskoling, gymnasiet og erhvervsuddannelser. Det er derfor muligt at etablere et samarbejde på tværs af klassetrinnene, fx til fælles temauger og brobygninger. 

Dette modul kan også kombineres med andre moduler i Fremtidens Rumstation for at afdække flere perspektiver på, hvordan Fremtidens Rumstation er et lukket og bæredygtigt system, hvor modulerne hænger sammen.

Engineering-metoden

Engineering-didaktikken er et eksempel på at undervise problembaseret i de naturvidenskabelige fag. I engineering-undervisning skal eleverne komme med egne bud på at løse en teknologisk problemstilling. Denne problemstilling er sat ind i en autentisk og aktuel kontekst, hvor eleverne arbejder og anvender naturvidenskabelig viden undervejs i processen.

Tanken med engineering er, at eleverne selv skal fremstille et produkt, formidle deres løsningsforslag, få feedback og derefter forbedre deres produkt. Her er engineering-undervisning anderledes end den mere kendte IBSE (Inquiry Based Science Education) undervisning. Idéen om at følge en kogebogsvejledning til det eksperimentelle arbejde er lagt i skuffen, og eleverne undersøger og udtænker selv deres eksperimentelle arbejde med den rette mængde stilladsering. 

I engineering arbejder eleverne meget selvstændigt i små grupper, hvor de sammen forsøger at komme med deres bud på et løsningsforslag. Tanken er, at eleverne skal lære af deres fejl og forbedre dem flere gange undervejs i forløbet. Eleverne tilegner sig ikke kun den faglige viden fra de forskellige fag, som indgår i problemstillingen. De udvikler også flere af de kompetencer, som er brugbare i naturvidenskab. Engineering-undervisning virker også motiverende for eleverne ved at give dem ejerskab over undervisningen gennem deres egen tilegnelse af viden og tilvejebringelse af deres produkt.

Du kan læse mere om engineering i gymasiet her 

Engineering-kompetencer

De seks engineering-kompetencer, som er listet i skemaet herunder, viser, hvad du kan observere hos eleverne, når de arbejder engageret med engineering. Kompetencerne ligger tæt op ad kernestof i de naturvidenskabelige fag samt teknologi og innovation og viser de mange tværfaglige sammenhænge, der findes, når man arbejder med engineering.

Beskrivelsen af engineering-kompetencerne er her skrevet i en forsimplet version ud fra de originale i Engineer the Future.

Engineering kompetencer - forsimplet

Lærerens faglige rolle i forløbet

I engineering-didaktikken påtager læreren sig en anden rolle end den traditionelle alvidende ekspert. I forløbet er du:

  • en facilitator, der sikrer, at eleverne kommer igennem en proces, hvor de får mulighed for at undersøge og iterere på deres idéer,
  • en sparringspartner, der stiller nysgerrige spørgsmål til elevernes undersøgelser og opdagelser,
  • en guide, der støtter eleverne i både deres gruppedynamik og deres faglige proces.

Inspiration

Liste med videoer, artikler, aktiviteter m.m.

Alle videoer fra Andreas Mogensen om Fremtidens Rumstation
Alle videoer fra danske virksomheder om Fremtidens Rumstation
Baggrundsviden om rummet og rumfart

Her kan du finde artikler, videoer og aktiviteter om rummet og rumfart generelt.

Artikler, videoer og aktiviteter, som er relateret til Drivhusmodulet

Videoer om at dyrke planter i rummet:
Om mad i rummet:
Om lys til planter:
Om stråling:
Om planter og vanding:
Om temperatur:

Tema og kernestof

  • Tema: Fremtidens rumstation
Se undervisningsforløb for gymnasiale uddannelser
Download Lærervejledning
Download Elevudfordring

Tid

  • 10-20 lektioner

Målgruppe

  • Gymnasier

Fag

  • Biologi

I samarbejde med

Rumrejsen – Fremtidens Rumstation
ESA_Logo_DS

Mere til samme klassetrin

Klimasikring af kyst og vandløb

Klimasikring af kyst og vandløb

Eleverne skal undersøge, hvordan vi bruger klimadata til at fremtidssikre de danske kyster og vandløb. Forløbet foregår i samarbejde med Klimatorium.

CanSat

Eleverne skal udvikle løsninger til fremtidens rumfart i form af en satellit. En af udfordringerne ved opgaven er at holde sig inden for begrænsningerne på omkostninger, tidsforbrug, vægt og ikke mindst volumen.
Satellitdata – et vigtigt værktøj

Satellitdata – et vigtigt værktøj

Eleverne skal undersøge, hvordan satellitdata kan anvendes i en bred række af fagområder.  Forløbet foregår i samarbejde med DHI.