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?

Det er vigtigt med ren luft for at kunne overleve på en rumstation. Det handler selvfølgelig om, at der er oxygen 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?

På den nuværende rumstation, ISS, bliver luften renset med bl.a. zeolit, som kan rense luften for CO2 og lugt. Der produceres oxygen via elektrolyse af vand på rumstationen, og et særligt anlæg omdanner CO2 og H2 til CH4 og H2O.

Men systemet er ikke lukket, da der skal tilføres nyt oxygen til rumstationen, for at astronauterne kan blive ved med at trække vejret. Ilten fra elektrolysen føres videre ind i rumstationen som frisk luft, men der forsvinder både CO2 og O2 ud af systemet, hver gang en luge åbnes. Så metanen smides ud, da den ikke kan bruges, og der tilføres H2O og O2 i tanke med de ubemandede servicemoduler.Forløbet sætter fokus på den del af det lukkede system, der indfanger CO2 og producerer O2. Det er tilrettelagt som et engineeringforløb, hvor eleverne arbejder efter engineering-modellen. Prototypen er i forløbet planlagt som en konsulentrapport med beskrivelse af prototype og faglig begrundelse. Alternativt kan produktet være en poster, som inkluderer skitsen og forklaringer.

Introduktion

Udfordring og krav

Hvordan kan det nuværende semi-åbne system, der er i rumstationen til luftrensning, omdannes til et lukket system, hvor (næsten) alt genbruges, og intet tabes i fremtidens rumstation?

I beskriver et system, der kan holde luften ren i fremtidens rumstation. Der skal være et stabilt niveau af CO2 og O2 på hele rumstationen. I skal lave en skitse af et lukket system, hvor H2O, CO2 og O2 genbruges, så der ikke er behov for at tilføje vand og O2 til systemet eller lukke overskydende CH4 ud af systemet.

Hvilke processer skal der være i systemet, og hvor er de kritiske punkter i systemet?

Forløb

I forløbet kommer I igennem følgende engineering-faser:

  1. Forstå udfordringen: Vi læser artiklen om antallet af planter og iltproduktion. Vi ser videoerne med Andreas Mogensen, Nordic Harvest og Terma Space, og vi brainstormer over, hvilke udfordringer der er ved at rense og genbruge luft.
  2. Undersøge: Vi arbejder med at forstå det grundlæggende luftrensningssystem på rumstationen.
  3. Konstruer: Vi skitserer det nuværende luftrensningssystem.
  4. Få ideer: Vi idegenererer om, hvordan det semi-åbne luftrensningssystem kan gøres til et lukket system.
  5. Konkretisere: Vi skaber overblik over udfordringerne og arbejde med løsningsforslag.
  6. Konstruere: Vi overfører erfaringer fra forsøg og undersøgelser til at tegne en skitse over et lukket luftrensningssystem.
  7. Forbedre: Vi laver en peer-to-peer-session med vores matrixgruppe, hvor vi får feedback på vores ide, skitsetegning og videopræsentation.
  8. Præsentere: Vi laver en præsentation af vores projekt, hvor vi dels forklarer vores ide og 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

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 flere undervisningsforløb til udskoling og gymnasiet. 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 gymnasiet 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 Teknikmodulet

Videoer
Artikler
Aktiviteter

Tema og kernestof

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

Tid

  • 10-20 lektioner

Målgruppe

  • Gymnasier

Fag

  • Innovation, Kemi, Teknologi

I samarbejde med

Rumrejsen – Fremtidens Rumstation
ESA_Logo_DS

Mere til samme klassetrin

Vækstlys i rumstationens drivhus

Vækstlys i rumstationens drivhus

I dette forløb konstruerer eleverne et delelement til drivhusmodulet på fremtidens rumstation – vækstlyset.
Mod det uendelige univers – og ned på vores egen Jord

Mod det uendelige univers – og ned på vores egen Jord

Elevere skal undersøge astronomiens verden og lære om de teknologiske fremskridt, der gør undersøgelsen af det nære og det fjerne muligt. Forløbet foregår i samarbejde med Terma.

Klimadetektiverne

Eleverne skal undersøge, hvordan klimaændringer påvirker deres hverdag. De ældste elever skal identificere og undersøge et klimaproblem, som de skal finde problemløsninger til. De yngre elever skal gennemføre aktiviteter, der har fokus på Jordens miljø.