Expedition till Mars
Årskurs: 4-6, 7-9, Gymnasiet
Undervisningsmaterialet om en rymdexpedition till Mars har översatts och bearbetats av NRCF utifrån det brittiska originalet ”Mars Mission Debate Kit”. Detta debattunderlag har framgångsrikt använts av elever i åldrarna 11-18 år. Materialet innehåller åtta rollkort, detaljerad lektionsplanering med mera.
Fråga
Borde vi skicka en mänsklig rymdexpedition till Mars?
Introduktion
Följande material kan användas för att genomföra en strukturerad debatt om ett kontroversiellt ämne. De olika rundorna i debatten låter eleverna tänka igenom problemen och ompröva sina åsikter. Strukturen visar även dem hur man bygger upp en diskussion och stödjer sina åsikter med fakta.
Rollerna
Du som lärare kan, enligt dina behov, använda dig av samtliga åtta roller eller färre. Använd dock minst de fyra huvudrollerna vid en debatt två mot två. Rollfigurerna finns beskrivna i detalj i de nedladdningsbara filerna, de så kallade rollkorten. En detaljerad lektionsplanering återfinns längre ned i texten.
Huvudroller
För: Ja, vi borde skicka människor till Mars.
Aaron Bialik – rymdingenjör
Sara Heikkinen – politiker och rymdentusiast
Mot: Nej, vi borde inte skicka människor till Mars.
Kim Johansson – helikopterpilot
Robert Stenberg – astrobiolog
Biroller
För: Ja, vi borde skicka människor till Mars.
Sudarat Jaa – planetär geolog
Tobias Kvark – fysiolog
Mot: Nej, vi borde inte skicka människor till Mars.
Daria Saturska – flygingenjör
Tareq Saher – ekolog
Att leda debatten (några tips)
- Se till att eleverna förstår att det inte finns något rätt eller fel svar.
- Fånga upp de elever som gärna vill tala men inte ges chans att göra det.
- Uppmuntra eleverna att motivera sina åsikter.
- För de grupper som behöver mer stöttning kan du skriva upp några stödmeningar på tavlan, som till exempel:
”Jag tycker att vi (inte) borde skicka människor till Mars eftersom......”
”Jag tycker att......är den viktigaste punkten att tänka på.”
Lärandemål
- Att öva på att diskutera och debattera frågor och uttrycka en åsikt.
- Att förstå mer av de tekniska, fysiologiska, sociala och etiska problemen kring människans rymdexpeditioner.
- Att fundera över sociala, etiska och faktiska frågor på ett integrerat sätt.
- Att sätta sig in i olika synpunkter.
- Att lära sig motivera sina åsikter med fakta.
Fysikkursernas centrala innehåll
(Ur skolverkets kursplaner)
Årskurs 4-6
Granskning av information: Kritisk granskning och användning av information som rör fysik.
Årskurs 7-9
Granskning av information: Informationssökning, kritisk granskning och användning av information som rör fysik. Argumentation och ställningstaganden i aktuella frågor som rör energi, teknik och miljö.
Gymnasiet: Fysik 1a
Fysikens karaktär: Ställningstaganden i samhällsfrågor utifrån fysikaliska förklaringsmodeller. Till exempel frågor om hållbar utveckling.
Gymnasiet: Fysik 2
Universums utveckling och struktur: Villkor för liv på andra planeter.
Fysikens karaktär: Fysikens relation till och gränser mot etiska, filosofiska och religiösa frågor.
Lektionsplanering
Fråga:
Borde vi skicka en mänsklig expedition till Mars?
Debatten är strukturerad i olika rundor som låter eleverna tänka igenom problemen och ompröva sina åsikter. Strukturen visar även för dem hur man bygger upp en diskussion och stödjer sina åsikter med fakta.
Uppstart
(5 minuter)
Vad vet ni om människor i rymden? När besökte de första människorna rymden? Finns det några människor i rymden just nu? Utifrån era kunskaper om människokroppen: Vilka saker är det som våra kroppar behöver och som är svåra att få tag på i rymden?
Huvudaktivitet (debatt)
(35 minuter)
- Dela upp eleverna i lika många grupper som antalet roller du vill använda.
- Ge eleverna deras rollkort - ett per grupp och ge dem några minuter att läsa igenom korten.
- Låt en elev i varje grupp läsa första stycket från gruppens rollkort högt för resten av klassen. När alla grupper läst varsitt första stycke: Hur går klassens tankar? Finns det synpunkter som de identifierar sig med eller som de förkastar?
- Låt en elev i varje grupp läsa faktadelen. Förändras deras tankesätt eller känslor?
- Låt en elev i varje grupp läsa rollfigurens problem. Förändras deras tankesätt eller känslor?
- Varje grupp ställer sin rollfigurs fråga till en valfri rollfigur.
För att hjälpa eleverna på traven kan du skriva upp några stödmeningar på tavlan som till exempel:
”Jag tycker att vi (inte) borde skicka människor till Mars eftersom......”
”Jag tycker att......är den viktigaste punkten att tänka på.”
Uppsamling
(10 minuter)
Rösta om vilken synpunkt som eleverna mest håller med om (i fall det finns en sådan). Varför röstar de som de gör? Vilka argument var mest övertygande för eleverna?
Att överväga
Eleverna kan stanna i sina roller igenom hela debatten eller bara under den första rundan, om du skulle föredra det i stället. Om de är kvar i sina roller igenom hela debatten ge dem då en chans att uttrycka sin egen åsikt i slutet och under uppsamlingen.
Grupper som inte är bekväma vid klassdiskussioner kan du underlätta för genom att låta dem börja med att diskutera frågan och/eller deras rollfigurs synpunkter i par. Sedan kan de jämföra sina anteckningar fyra och fyra. Eleverna har då fått en chans att öva på en del av vad de vill säga innan de måste säga det inför hela klassen.
Förslag på extra aktivitet
Var och en av de åtta rollfigurerna representerar olika synvinklar på planen att skicka en mänsklig expedition till Mars. Be dina elever att fundera över andra möjliga synvinklar som inte täcks in av rollfigurerna.
Till exempel: Hur kommer vår egen självuppfattning som människor (eller av jorden som livets vagga) att förändras om vi upptäcker liv på Mars eller någon annanstans?
Bakgrund
Mars är den fjärde planeten från solen i vårt solsystem. En jordliknande planet (andra termer som används: tellurisk planet, jordisk planet, stenig planet), vilket betyder att den huvudsakligen består av kiselstenar och metaller och att den har en solid planetyta till skillnad från gasjättar som Jupiter och Saturnus. Mars har en tunn atmosfär.
- Medelradie: 3 390 kilometer (cirka 53 procent av jordens).
- Massa: 6,42 x 1023 kilogram (cirka 11 procent av jordens).
- Tyngdacceleration vid ytan: 3,71 meter per sekund i kvadrat (cirka 38 procent av jordens).
- Atmosfärens medeltemperatur: - 63 grader Celsius (jämför med jordens 15 grader Celsisus).
- Årets längd: 687 jorddagar.
- Dagens längd: 24 timmar och 40 minuter.
Saker som vi ännu inte vet
Det finns många argument för och mot att skicka människor till Mars. Bortsett från dessa skulle vi först behöva lösa flera praktiska utmaningar.
- Hur skyddar man bäst astronauterna från kosmisk strålning på färden dit och på Marsytan?
- Hur slungar man en rymdfarkost ut i rymden från Marsytan för att möjliggöra returresan? Vi har haft många tillfällen att öva på det från jorden men vi kommer inte att ha någon chans att öva på det på Mars. Vi kommer förmodligen att behöva utvinna bränsle från Mars på något sätt då vi inte kommer att kunna ha med oss tillräckligt med bränsle. Men vi vet inte vilket slags bränsle, när och hur det ska utvinnas.
- Vi vet inte tillräckligt mycket om de långvariga fysiologiska effekterna av rymdfärder och hur man kan lindra dem.
- Vi vet inte heller hur man kan hålla människor levande hela vägen dit, på Mars, och sedan hela vägen tillbaka. Man behöver förse dem med luft, vatten, mat, värme, bekämpa effekterna av mikrogravitation, hantera avfall. Antingen behöver vi utveckla en mycket bättre teknologi än den vi har nu eller så skickar vi en gigantisk rymdfarkost, vilken blir oerhört dyr att bygga och skjuta i väg.
- På sätt och vis är det just transport av levande kroppar ut i rymden (och tillbaka) som ställer till det; vi har redan skickat många rymdfarkoster med robotar. Människokroppar är självfallet optimerade för de nivåer av temperatur, lufttryck, gravitation och strålning som råder på jorden. Det sägs att det tar en dag på jorden för att återhämta sig från varje dag som tillbringats i rymden.
- Att befinna sig i en extremt låg gravitation innebär en minskad belastning och bruk av viktbärande vävnader. Muskler förtvinar och skelettben förlorar sin massa. Vätskor dras inte längre ned till de nedre kroppsdelarna, utan samlas i överkroppen i stället; kroppen svarar på det med att reducera blodvolymen. När astronauterna återvänder till gravitationen vid jordytan har de då inte tillräckligt med blodvolym och deras hjärtmuskler och cirkulation är svaga. Besättningen på den Internationella rymdstationen (ISS) motionerar 2,5 timmar per dag men när de kommer tillbaka till jorden förflyttas de ändå i rullstol till sjukhuset. Därför får man aldrig se återvändande astronauter vinka triumferande mot nyhetskamerorna.
- Den längsta tid någon har tillbringat på ISS är ett år. Vi vet inte vilken påverkan en två års, eller längre, vistelse skulle ha.
Ett fascinerande problem
I samband med förberedelserna av detta undervisningsmaterial intervjuades Chris Welch, professor i astronautik och rymdteknik vid International Space University i Strasbourg. Han sade:
”Det finns så många variabler för hur en mänsklig expedition till Mars skulle fungera, det är ett fascinerande problem. Ärligt talat är detta något som rymdfarkostsingenjörer gör när de har tråkigt. Designar olika fantasiexpeditioner till Mars, för att se om vi kan hitta ett nytt sätt att få det att fungera”.
Sju månader till Mars
Exempelvis skulle det med nutida teknologi ta ungefär sju månader att färdas från jorden till Mars, om färden planerades vid den tidpunkt då planeterna är närmast varandra.
Det kortaste avståndet mellan dem är cirka 54,6 miljoner kilometer, och det längsta är cirka 401 miljoner kilometer, när de befinner sig i de motsatta ändarna av sina omloppsbanor på varsin sida om solen.
Om man planerade det rätt skulle människor kunna åka till Mars, stanna där en kort tid (ett par veckor) för att sedan återvända till jorden medan de två planeterna fortfarande är relativt nära varandra. Eller så skulle människorna kunna vänta på Mars i ungefär ett år till nästa gång planeterna är nära.
Styra mot planeten
Det tar ungefär 26 månader från ett närmande till nästa. Men man behöver ge sig i väg några månader innan dess och styra mot den punkt där man vet att planeten kommer att befinna sig då man är framme.
Andra variabler är storleken på rymdfarkosten som vi skulle skicka, om hela farkosten ska landa på ytan eller om huvuddelen av farkosten stannar kvar i en omloppsbana runt Mars (vilket är mer sannolikt) och endast en mindre landningsmodul landar på planeten.
Bränsle till returfarkosten
Vilken typ av habitat skulle då astronauterna leva i på Mars och hur skulle dessa habitat transporteras dit eller byggas? Vilket bränsle skulle returfarkosten använda sig av?
Det är möjligt att skicka robotfarkoster med frakt till Mars före den mänskliga expeditionen. Så att materielen ligger och väntar på ytan när astronauterna anländer. Men astronauterna skulle ändå behöva hitta materielen och bygga ihop sina habitater och så vidare.
Fördröjd kommunikation
Som bäst skulle kommunikationen till Mars dras med en 20 minuters eftersläpning. Vid vissa tillfällen befinner sig solen mellan Mars och jorden och astronauterna skulle då vara helt isolerade i dagar eller veckor.
Besättningen kommer förmodligen att bestå av fyra-fem personer. Det skulle vara en psykiskt påfrestande expedition. Rymdorganisationer samarbetar därför med psykologer som studerar isolerade och instängda miljöer (till exempel antarktiska forskningsbaser) för att få hjälp med att avgöra hur man väljer och hur man tränar upp astronauter inför expeditioner som denna.
Brittiskt original
NRCF:s översättning och bearbetning av undervisningsmaterialet utgår från det brittiska originalmaterialet ”Mars Mission Debate Kit”.
Ta del av det brittiska originalet och hitta mer resurser på Debate Kits hemsida (ny flik)
Creative Commons licens
CC BY-NC-SA (ERKÄNNANDE ICKE KOMMERSIELL DELA LIKA)
Licens: Denna licens låter andra remixa, anpassa och bygga vidare på ditt verk i icke-kommersiella syften så länge de erkänner dig och licensierar sina bearbetningar under samma villkor.
Läs den fullständiga licenstexten på Creativ Commons hemsida (ny flik)