Konstruktion af et drivhusmodul til rumstationen

I dette forløb konstruerer eleverne et drivhus til fremtidens rumstation.

Der findes ikke et drivhus på den nuværende rumstation. Det er ikke nødvendigt, fordi ISS er i et lavt jordkredsløb, og det er derfor muligt at sende både friske grøntsager og frysetørret mad, ilt og vand op til besætningen.

På Fremtidens Rumstation, som fx er i kredsløb om Månen, vil der i højere grad være behov for, at rumstationen er selvforsynende med friske grøntsager, så det kan supplere den frysetørrede mad. Der er desuden ekstra behov for at kunne genbruge alt – både vand og luft, men også biologisk affald fra drivhuset og selvfølgelig astronauternes afføring. 

Hvis man kan konstruere en rumstation, hvor alle grundstoffer indgår i et lukket kredsløb, således at der blot skal tilføres energi for at forsyne astronauterne med ilt, vand og mad, så vil man kunne være væk fra Jorden i lange perioder. En sådan rumstation vil samtidig være et eksempel på, hvor bæredygtigt det er muligt at leve, og de udviklede teknologier vil kunne udnyttes til at gøre livet på Jorden mere bæredygtigt.

I dette forløb konstruerer eleverne et drivhus til fremtidens rumstation. Modulet er vigtigt, fordi det både er astronauternes eneste bæredygtige kilde til næring og friske grøntsager, og det supplerer rumstationens luft- og vandrensningssystemer. Formålet med aktiviteten er at finde ud af, hvordan man bæredygtigt kan dyrke grøntsager i rummet, der kan give næring nok til astronauterne i længere perioder uden friske forsyninger fra Jorden. Vi bruger engineering-metoden til at forstå, hvordan ingeniører, astronauter og forskere arbejder, når de udvikler nye løsninger.

Introduktion

Udfordring og krav

I skal arbejde med at konstruere et drivhusmodul, der kan forsyne astronauterne med friske grøntsager på længere missioner samt supplere rumstationens luft- og vandrensningssystemer. 

Krav til løsningen:

  • Drivhuset skal rumme mindst 700 planter per astronaut. 
  • Der skal være et vandingssystem, som kan fungere i vægtløs tilstand.
  • Planterne skal have lys.
  • Drivhuset skal bidrage til at rense luften fra rumstationen, så det skal kunne sende luft ud og ind af drivhuset. 
  • Der skal desuden være forbindelse til resten af rumstationen, så astronauterne kan komme ind og ud af modulet.

Forløb

I forløbet kommer I igennem følgende engineering-faser:

  1. Forstå udfordringen: Læs artiklen om antallet af planter og iltproduktion. Vi ser videoerne med Andreas Mogensen og Nordic Harvest A/S og brainstormer på, hvilke udfordringer der er ved et drivhusmodul i rummet.
  2. Få ideer: Vi brainstormer på, hvilke udfordringer der er ved at dyrke planter i rummet i et lukket system, hvor alt skal kunne genbruges.
  3. Undersøge: Vi får tid til at undersøge vores valgte problemstillinger.
  4. Konkretisere: Vi udvikler et koncept og laver skitsetegninger over modulet. Vi planlægger, hvordan vi vil lave prototypen. 
  5. Konstruere: Vi bygger eller tegner en prototype af drivhusmodulet.
  6. Forbedre: Vi laver en peer-to-peer-session med vores matrixgruppe, hvor vi får feedback på vores ide, skitsetegning og videopræsentation. Bagefter arbejder vi videre med projektet. 
  7. Præsentere: Vi præsenterer vores prototype.

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. 

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.

Forløbet kan køres som en endagsaktivitet, eksempelvis en studieretningsdag.

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

  • 8-10 lektioner

Målgruppe

  • Gymnasier

Fag

  • Innovation, Teknologi

I samarbejde med

Rumrejsen – Fremtidens Rumstation
ESA_Logo_DS

Mere til samme klassetrin

ESA-satellitbilleder i geografiundervisningen

ESA-satellitbilleder i geografiundervisningen

Bliv klogere på brugen af satellitdata. og hvordan man bruger det til analyse af tørkeperioder i Afrika, oversvømmelser i Bangladesh og Naturbrande i Californien. Eller følg ændringer i byklima og landbrugsområder.
In this image, NASA astronauts Scott Kelly (left) and Terry Virts (right) work on a Carbon Dioxide Removal Assembly (CDRA) inside the station's Japanese Experiment Module. The CDRA system works to remove carbon dioxide from the cabin air, allowing for an environmentally safe crew cabin. Credit: NASA

Rens og genbrug luften i fremtidens rumstation

Det er vigtigt med ren luft for at kunne overleve i rumstationen. Det handler selvfølgelig om, at der skal være ilt nok, men det handler også om at få renset luften for CO2, CH4, partikler, sved og andre gasser, så luften er ren. Hvordan gør man det?
Rumstationens solpaneler

Elforsyning fra solpaneler til rumstationen

I dette forløb skal eleverne arbejde med at dimensionere solpaneler og beregne størrelsen på de batterier, der skal kobles til rumstationen, for at der er strøm nok til alle aktiviteter – både i sol og i skygge.