Ideeën voor actief leren
Levensondersteunende systemen in de ruimte vormen de ultieme uitdaging voor systeemdenken en technologisch ontwerp (Domein E1 en D1). Leerlingen in klas 6 VWO ontwerpen een gesloten ecosysteem waarin mensen kunnen overleven tijdens een jarenlange reis naar Mars. Dit vereist een naadloze integratie van biologie, scheikunde en natuurkunde. Ze moeten oplossingen vinden voor het recyclen van water, het produceren van zuurstof en het verbouwen van voedsel in een omgeving zonder externe toevoer.
Activiteit 01
Leerlingen ontwerpen een systeem om urine en zweet om te zetten in drinkwater met behulp van destillatie en filtratie. Ze berekenen de efficiëntie en bedenken wat ze doen met de overgebleven zouten en afvalstoffen.
Hoe creëer je een volledig gesloten zuurstof- en koolstofcyclus?
Activiteit 02
Een gesimuleerd scenario waarbij de CO2-scrubbers uitvallen. Leerlingen moeten in verschillende rollen (technicus, arts, bioloog) binnen 30 minuten een noodplan opstellen op basis van hun kennis van gaswisseling en chemische reacties.
Welke technologieën zijn nodig voor waterrecycling in het ISS?
Activiteit 03
Leerlingen denken na over de impact van jarenlange isolatie in een kleine ruimte. Ze bespreken in paren hoe het ontwerp van het ruimteschip (licht, planten, privacy) kan bijdragen aan de mentale gezondheid van de bemanning.
Wat zijn de fysiologische effecten van microzwaartekracht op het menselijk lichaam?
Enkele opmerkingen over deze eenheid onderwijzen
Pas op voor deze misvattingen
Planten alleen kunnen genoeg zuurstof leveren voor een hele bemanning.
De benodigde hoeveelheid planten voor één mens is enorm (tientallen vierkante meters). Leerlingen leren door berekeningen dat mechanische systemen (zoals elektrolyse) vaak nodig zijn als back-up of hoofdsysteem.
In de ruimte is alles gewichtloos, dus dat kost geen energie.
Hoewel er geen gewicht is, is er nog steeds massa en traagheid. Bovendien vereist het rondpompen van lucht en water in afwezigheid van natuurlijke convectie juist extra energie en ventilatoren.
Methodes gebruikt in dit overzicht
Satellietbanen en aardobservatie
Leerlingen passen de gravitatiewet van Newton toe om satellietbanen te berekenen. Ze bestuderen hoe aardobservatiesatellieten data verzamelen over klimaat en vegetatie.
8 methodologies
Exoplaneten en de zoektocht naar leven
Een verkenning van de detectiemethoden voor exoplaneten, zoals de transitmethode en radiële snelheid. Leerlingen analyseren spectra om de atmosferische samenstelling te bepalen.
8 methodologies